智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術分析

柴佳春

（遼寧郵電規(guī)劃設計院有限公司，遼寧 沈陽 116006）

0 引 言

智能配電網(wǎng)在未來的發(fā)展過程中必然蘊含安全可靠的高品質(zhì)電力供應。為了滿足人們的需求，在智能配電網(wǎng)中應用通信傳輸技術可以進一步提高電力資源的有效運用，提升服務質(zhì)量。

1 智能配電網(wǎng)的概念

傳統(tǒng)的配電網(wǎng)與供電設施難以滿足人們的生活需求，同時由于各個國家對于環(huán)境保護工作的重視，因此配電網(wǎng)朝著著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展，從而誕生出一種可靠、智能的新型配電網(wǎng)。

除了科技外，很多新材料降低了智能配電網(wǎng)研發(fā)的難度。在智能配電網(wǎng)的開發(fā)中，信息技術是其中一項關鍵因素。通過信息技術可以帶動電力系統(tǒng)突破固化的模式，賦予電網(wǎng)更多的功能和更高的性能，讓配電網(wǎng)實現(xiàn)雙向流動，滿足各種設施的實時電力供應需求。智能配電網(wǎng)實例如圖1所示。

圖1 智能配電網(wǎng)實例

智能配電網(wǎng)可以與通信技術相結合，在各個節(jié)點之間運用各種高級算法，實現(xiàn)信息的開放式溝通與交流，實現(xiàn)配電網(wǎng)區(qū)域自動化，最大限度滿足電網(wǎng)的安全性與質(zhì)量要求。同時可以自動處理自身故障，不斷優(yōu)化自身性能，讓電力系統(tǒng)始終保持高度的穩(wěn)定性與安全性。通過智能配電網(wǎng)與信息傳輸技術的結合，可以讓電力信息得到富有時效性的整合與傳輸，實現(xiàn)電力業(yè)務的變革與發(fā)展。

2 智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術的特點

智能配電網(wǎng)中的通信一直用的是電纜，但電纜傳輸很容易受到外界因素的影響，在傳輸時經(jīng)常會由于信號問題導致無法傳輸或傳輸過程受阻。此外，由于變電站、變壓器較多，需要大量的智能設備或終端節(jié)點進行控制，其控制難度較大，再加上當前配電網(wǎng)的遠程終端主要使用的設備是配電變壓器，這些設備所能支配的數(shù)據(jù)量較小，無法滿足當前形勢下的要求，因此使用新時代的通信傳輸技術極為重要。

智能配電網(wǎng)中應用的通信傳輸技術具有自愈性特點。在自動化的運行過程中也無需人為過多干涉，智能電網(wǎng)自行實現(xiàn)對存在問題的元件或電路進行隔離與修復操作，最大限度避免用戶的供電出現(xiàn)問題，并實時進行自身性能檢測，通過連續(xù)的自我評估預防各項故障隱患的發(fā)生，避免大面積停電現(xiàn)象。同時，自愈性功能也會為電網(wǎng)提供更高的安全性，避免配電網(wǎng)遭受不法分子的系統(tǒng)攻擊，就算發(fā)生供電中斷，也可以盡快恢復運行。

智能配電網(wǎng)中運用的通信傳輸技術還應具有兼容性的特點。在傳統(tǒng)的電力電網(wǎng)中，由于遠程終端的數(shù)據(jù)處理能力較差，無法滿足各種設施的電力需求。而運用現(xiàn)代科技可以大幅提高配電網(wǎng)絡的兼容性，讓電網(wǎng)可以滿足各項設施的供電需求，也可以無障礙實現(xiàn)儲能、數(shù)據(jù)分析、分散發(fā)電以及發(fā)電再生等[1]。

智能配電網(wǎng)中運用的通信傳輸技術也應具有協(xié)調(diào)高效的特點。批發(fā)電力市場或是零售市場可以在供電中實現(xiàn)無縫銜接，并為各個市場提供電力系統(tǒng)規(guī)劃與運行水平的提升與管理。通過引入先進的IT技術或監(jiān)控技術來實現(xiàn)資源與設備的使用優(yōu)化，在改進中全方位提高電力資產(chǎn)的利用率與轉(zhuǎn)化率，降低電力設施的運行維護成本。

在電力電網(wǎng)中運用信息技術更符合時代發(fā)展的趨勢，為各種電力用戶與電力設施的運行提供保障。有效運用通信傳輸技術，還可以對各個用電設施進行檢查、控制、維護保養(yǎng)、能量管理等，幫助各項業(yè)務得到發(fā)展。在當前社會各界都足夠重視環(huán)保工作的背景下，智能配電網(wǎng)依靠強大的節(jié)能系統(tǒng)可以實現(xiàn)用電高峰期與低谷期電量的供應調(diào)節(jié)，節(jié)省電力資源的消耗。

3 智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術的類型

3.1 載波通信

電力系統(tǒng)的通信傳輸有很多種類，其中電力的載波通信是電力系統(tǒng)中較為常用也是使用最早的一個傳輸類型。20世紀50年代，電力系統(tǒng)的調(diào)度主要依靠電力載波電話實現(xiàn)。而隨著科技與社會的不斷發(fā)展，載波通信也隨著時代的發(fā)展而不斷進化。載波通信不僅在規(guī)模上得到了發(fā)展，在技術上也到了創(chuàng)新，大幅提升了穩(wěn)定性與可靠性。隨著科技的發(fā)展，數(shù)字載波電路也被研究開發(fā)，為人們的用電安全提供了保障[2]。

3.2 光纖通信

光纖通信技術比載波通信出現(xiàn)的時間較晚。在20世紀70年代，光纖技術一經(jīng)問世便引起了廣泛關注，大幅沖擊了傳統(tǒng)的各種電路與通信線路。光纖通信線路的容量大、傳輸速度快且有著很強的外界抗擾性，在苛刻條件下依舊可以保持穩(wěn)定的傳輸速率，因此其應用范圍越來越廣泛。此外，光纖技術分為架空、地埋與復合型3種。特別是復合型光纜，既有著高度的傳輸速率，又可以大幅度降低環(huán)境的干擾，同時還能節(jié)約材料，應用前景較為廣闊。

3.3 微波中繼通信

微波中繼通信也叫微波通信。在電力系統(tǒng)中，微波通信可通過電網(wǎng)的調(diào)度來體現(xiàn)。我國各個省市的電網(wǎng)調(diào)度所與電力通信網(wǎng)絡等都普遍采用微波通信線路，通過這些線路的連接，全國各地的電力調(diào)度所便可以通過各種類型的發(fā)電廠為城市輸送電力。很多微波通信系統(tǒng)也都采用由一個中心站調(diào)度、多個站點共同工作的調(diào)度方式，具有較高的經(jīng)濟性，傳輸效果也較為良好。

3.4 衛(wèi)星通信

衛(wèi)星通信覆蓋面積極大，傳輸速率極快，可滿足多種類型用電設施的需求。我國當前已經(jīng)開通衛(wèi)星通信的線路站點非常多，甚至在很多自然環(huán)境極其惡劣的地域都能依靠衛(wèi)星通信線路來傳遞信息，完全不受地域與環(huán)境的限制，可見衛(wèi)星通信網(wǎng)絡功能極其強大。很多變電站與供電設施都擁有衛(wèi)星信號接收器，可以全方位實時進行各項調(diào)度指令的接收與傳達，為智慧生活提供了較大的便利。衛(wèi)星通信系統(tǒng)實例如圖2所示。

圖2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)實例

3.5 散射通信

在各項通信線路中，散射通信并不是用來針對點傳輸，而是將信號進行發(fā)散。通過其自身較大的功率與傳播范圍，讓散射通信更適合于地域較大的山區(qū)或跨度較大的平原地帶。散射通信在使用中所發(fā)射的功率極大，通過無線電波與環(huán)境對流回到地面，使用中可通過高靈敏度的信號接收器進行接收。散射通信在電力系統(tǒng)中的運用同樣較為廣泛，特別是很多偏遠山區(qū)的體系都需要依靠散射通信來實現(xiàn)。其通信距離較長，在進行跨省或跨山區(qū)的電力系統(tǒng)與中繼站建設中可廣泛運用，往往可以起到較為良好的效果[3]。

4 智能配電網(wǎng)中通信傳輸技術的實踐運用

4.1 能量管理系統(tǒng)

隨著智能配電網(wǎng)的不斷發(fā)展，在其中運用各種通信傳輸技術已經(jīng)可以實現(xiàn)多種功能。能量管理系統(tǒng)在原有配電網(wǎng)基礎上通過通信傳輸系統(tǒng)的優(yōu)化與改進，滿足了人們對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、清潔的需求。在能量管理系統(tǒng)中，智能配電網(wǎng)可通過高效的通信傳輸技術實時收集用電設施的各項信息，例如可以通過監(jiān)控系統(tǒng)收集用電設施的用電頻率、用電負荷、電壓等情況，并通過遠程測控終端（Remote Terminal Unit，RTU）對各項實時數(shù)據(jù)進行采集與分析整理，傳輸速率較高。數(shù)據(jù)采集終端可通過各種通信通道向調(diào)度中心服務站進行數(shù)據(jù)傳輸，方便數(shù)據(jù)的進一步分析與深度處理，以此實現(xiàn)電力資源分配調(diào)度[4]。

4.2 電能量計算系統(tǒng)

電能量計算系統(tǒng)類似于能量管理系統(tǒng)，可實現(xiàn)對各項用電能量數(shù)據(jù)的自動采集、存儲、預處理等操作，方便用戶電費結算與經(jīng)濟補償?shù)萚5]。在實際運用過程中，智能配電網(wǎng)可對區(qū)域用電量、住戶用電量、發(fā)電量等進行統(tǒng)計，并由系統(tǒng)與人工進行進一步核對，提升數(shù)據(jù)的準確性。由此還可以設計自助服務，整理出歷史報告單據(jù)，以供用戶查閱電量情況。在系統(tǒng)中對于電量的奇異數(shù)據(jù)、不規(guī)范用電、用電上限值等進行注明并警示，還可以通過此方式找出供電問題或線路損毀問題等，再通過電能量采集及運行管理系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳給數(shù)據(jù)處理中心，為后續(xù)結算與分析提供數(shù)據(jù)參考。與能量管理系統(tǒng)不同的是，電能量計算系統(tǒng)還具備電量存儲功能，可以降低對高峰期用電線路的消耗，并通過網(wǎng)絡來傳輸數(shù)據(jù)，保持信息流的平穩(wěn)運行[6]。

4.3 實時信息系統(tǒng)

實時信息系統(tǒng)主要幫助智能配電站實現(xiàn)運行數(shù)據(jù)的處理工作，讓供電系統(tǒng)、電力系統(tǒng)工作者等能夠及時訪問系統(tǒng)信息，確保整個電力系統(tǒng)的公開性[7]。在智能配電網(wǎng)中可運用網(wǎng)絡技術，在國家電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)范性要求下還可以對互聯(lián)網(wǎng)開放，并保證該通道與其他電力信息通過專用寬帶網(wǎng)絡進行隔離。該系統(tǒng)可針對每種供電模塊來選定特定用戶群體，讓用戶可以進入并訪問，但同一級別中會進行分類控制授權，以提升系統(tǒng)的安全性與規(guī)范性。對于限定IP與Mac地址等，需要綁定相關認證后才可以進行操作。系統(tǒng)中具有較為嚴密的安保措施，用戶只可以瀏覽，不可以修改。

4.4 需求管理系統(tǒng)

需求管理系統(tǒng)在電網(wǎng)中直接面向用戶，讓用戶查閱實時電價、推廣公共場所的節(jié)能設備等，在系統(tǒng)終端可以實現(xiàn)對用戶的電力測量。基于經(jīng)濟成本等因素，大多數(shù)信息傳輸都會采用無線傳輸方式，通過無線信息直接控制各種負荷終端的用電與供電。通過該系統(tǒng)可以查閱各個用電場所的電壓、電流、功率等細節(jié)情況，對于負荷過大、電流過大、電壓失常等都會進行記錄并統(tǒng)計，也可以自動記錄過壓、掉電、超功率等各種信息。此外，還可以通過終端系統(tǒng)的運算來提高通信數(shù)據(jù)的安全性與穩(wěn)定性，為運行費用計算提供精準的數(shù)據(jù)參考[8]。

4.5 電力系統(tǒng)中的時間標記

針對不同地區(qū)的不同設備與基站進行準確的用電時間把控標記，讓用戶在進行費用結算時可以了解到更為精準的適用電價[9]。充分發(fā)揮智能配電網(wǎng)的優(yōu)勢與各項實用性功能，為整體用電監(jiān)測提供便利。統(tǒng)一時間標記，讓整個電力系統(tǒng)中的任何一個變電站都可以接收到衛(wèi)星通信信息、GPS信號等，并采用相量方式對各項信息進行監(jiān)控與記錄，實時查閱各個電站的使用情況，為電力系統(tǒng)提供更為精準、高質(zhì)量的供電調(diào)度[10]。

5 結 論

總而言之，在智能配電網(wǎng)中充分運用通信傳輸技術可實現(xiàn)多種系統(tǒng)性功能，如能量管理系統(tǒng)、電能量計算系統(tǒng)、實時信息系統(tǒng)、需求管理系統(tǒng)以及電力系統(tǒng)時間標記等，提高人們的日常用電體驗，為用電、供電提供更為科學的規(guī)劃與技術支持，全面提升配電網(wǎng)的供電質(zhì)量與效率。