雙向互動服務(wù)數(shù)據(jù)采集與控制的通信技術(shù)淺析

王金明 楊永標 高楷 李逸馳

【摘要】 信息通訊是電力自動化的基礎(chǔ)，也是雙向互動數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文基于電力通信現(xiàn)狀，指出現(xiàn)有電力通信的不足，對主干核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、傳感網(wǎng)分別提出相應(yīng)通信技術(shù)要求，為構(gòu)建電網(wǎng)與用戶雙向互動服務(wù)體系提供參考。

【關(guān)鍵詞】 雙向互動 數(shù)據(jù)采集與控制 信息通信 技術(shù)要求

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，先進的通信技術(shù)將不斷地在電力系統(tǒng)生產(chǎn)、經(jīng)營和管理中得到廣泛的應(yīng)用。智能電網(wǎng)能源信息相互融合將構(gòu)建全新的公共信息服務(wù)平臺，新的技術(shù)、業(yè)務(wù)和服務(wù)需求將對通信傳輸提出更高的要求，智能電網(wǎng)新形勢下的通信傳輸將面臨可靠性、安全性和經(jīng)濟性的挑戰(zhàn)[1]。

基于以上分析，本文針對電力通信的特點，分析現(xiàn)存問題與挑戰(zhàn)，對主干核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、傳感網(wǎng)的信息通信分別提出相應(yīng)的技術(shù)要求。

一、 電力通信概述

電力通信網(wǎng)是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。當(dāng)前，電力通信系統(tǒng)已成為電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡(luò)運營市場化和管理現(xiàn)代化的重要支撐系統(tǒng)，也是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段。電力通信網(wǎng)對通信傳輸?shù)目煽啃浴⒈Ｗo控制信息傳送的及時性和準確性具有嚴格的要求，并且電力部門擁有發(fā)展通信的特殊資源優(yōu)勢[2]。

二、電力通信發(fā)展現(xiàn)狀

電力通信作為行業(yè)性的專用通信網(wǎng)，是隨電力系統(tǒng)的發(fā)展需要而逐步形成和發(fā)展的。它主要用來緩解公網(wǎng)發(fā)展緩慢而造成的通信能力不足并填補公網(wǎng)難以滿足一些電力部門特殊通信需求的矛盾，以保證電力專業(yè)化生產(chǎn)正常高效地進行。電力通信的業(yè)務(wù)可劃分為關(guān)鍵運行業(yè)務(wù)和事務(wù)管理業(yè)務(wù)兩大類，不同的電力通信業(yè)務(wù)，要求也不同[3]。從網(wǎng)絡(luò)帶寬、交換能力和傳感測量等應(yīng)用角度來講，電力通信網(wǎng)有三層物理架構(gòu)：主干核心網(wǎng)、接入網(wǎng)和傳感網(wǎng)。計算機、服務(wù)器及存儲等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備直接連接在主干核心網(wǎng)上。信息采集及感知互動終端（或通過傳感器網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)）與電力接入網(wǎng)連接，通過電力接入網(wǎng)再接入主干核心網(wǎng)。用電設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、家居設(shè)備、安防設(shè)備、健康防護裝置通過特定的感知單元接人傳感網(wǎng)[4]。

國家對電力行業(yè)實行改革，建立商業(yè)化運營的電力市場后，電力公司、調(diào)度中心、電廠、電網(wǎng)、市場管制機構(gòu)、客戶等相互之間的數(shù)據(jù)通信種類和數(shù)量將大幅度增加。

三、電力通信技術(shù)要求

電力通信網(wǎng)首先必須重點加強接入網(wǎng)和傳感網(wǎng)的建設(shè)，加快光纖到社區(qū)、光纖到樓和光纖到戶，使電力通信網(wǎng)完全覆蓋電力線路、變電站、營業(yè)站所、用戶設(shè)施及廣大電力用聲。在傳輸手段上要以光纖通信為主，兼容無線專網(wǎng)、電力載波、微功率無線等方式；電力通信網(wǎng)將建設(shè)成多媒體、多業(yè)務(wù)、寬帶化、綜合化信息通信網(wǎng)絡(luò)平臺，滿足電力系統(tǒng)對電力通信實時性、準確性、可靠性的特殊要求。

3.1主干核心網(wǎng)通信技術(shù)要求

電力通信的主干核心網(wǎng)要進一步完善“三縱三橫”物理網(wǎng)架，結(jié)合電網(wǎng)建設(shè)和單獨立項工程構(gòu)建分區(qū)域覆蓋、帶寬、結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定的核心環(huán)網(wǎng)。一方面打破帶寬瓶頸，另一方面完善網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強網(wǎng)絡(luò)的安全性和整體性，以相對穩(wěn)定的環(huán)網(wǎng)來適應(yīng)未來輸電線路的不確定性，同時滿足電力企業(yè)各級部門的管理性業(yè)務(wù)需求。

3.2接入網(wǎng)通信技術(shù)要求

在配電方面要實現(xiàn)高效、可靠、靈活、優(yōu)質(zhì)的電力配送；增強接納分布式能源系統(tǒng)接入能力，分布式電源的應(yīng)用將改變傳統(tǒng)客戶側(cè)電力計量的方式，需要增加具備直流計量、雙向計量等功能的智能電能表，掌握更為全面和準確的電能信息，滿足不同時段不同結(jié)算電價的計量通信新要求；雙向計量和信息采集、監(jiān)控要求的提高，需要通信信道提供更高的帶寬、更快的響應(yīng)時間。

3.3傳感網(wǎng)通信技術(shù)要求

電力通信傳感網(wǎng)將主要從通信方式、組網(wǎng)、功耗、網(wǎng)絡(luò)容量等幾個方面進行改進和發(fā)展。電力通信傳感網(wǎng)將采用更適合的通信方式進行設(shè)備之間的互聯(lián)互通，微功率無線通信技術(shù)（ZigBee、Wi-Fi、WIA等）將在智能家居、智能小區(qū)/樓宇等智能用電互動服務(wù)系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。由于無線傳感器系統(tǒng)的低功耗要求極大地限制了其數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶谏鐓^(qū)和家庭網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，功率的增大又會對周圍環(huán)境和人體造成一定的影響，而且會增加能源的消耗，因此低功耗的終端模塊以及自組織的組網(wǎng)方式將是電力傳感網(wǎng)的主要選擇。

四、結(jié)論

本文基于電力通信的發(fā)展現(xiàn)狀，指出其存在的不足，分別分析主干核心網(wǎng)、接入網(wǎng)、傳感網(wǎng)的信息通信，提出相應(yīng)的技術(shù)要求。為構(gòu)建電網(wǎng)與用戶雙向互動服務(wù)體系提供參考。

參 考 文 獻

[1]劉振亞.智能電網(wǎng)技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2010.

[2] Ekram Hossain，Zhu Han，H.Vincent Poor.智能電網(wǎng)通信及組網(wǎng)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2013.

[3陳麗娟，許曉慧.智能用電技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，2011.

[4]黃莉，衛(wèi)志農(nóng)，韋延方，等.智能用電互動體系和運營模式研究[J].電網(wǎng)技術(shù)，2013，37（8）：2230-2237.