電力通信技術在智能電網(wǎng)的應用研究

吳奕鍇，姜黛琳，蔣瑩瑩

（國網(wǎng)上海市電力公司黨校培訓中心，上海 200438）

0 引 言

將電力信息與電力通信技術相融合，可以幫助電力企業(yè)擺脫傳統(tǒng)經(jīng)營模式，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性[1]。因此，電力系統(tǒng)能否健康穩(wěn)定運行關系到國家經(jīng)濟是否健康發(fā)展。隨著社會的進步和科技的發(fā)展，電力系統(tǒng)慢慢開始使用了高級的傳感和測量技術、電力控制技術、電力設備及其配套設備。這些技術和設備可以提升我國電力系統(tǒng)使用過程中的安全程度，有利于加快我國智能電網(wǎng)的建設腳步。要想進一步發(fā)展電力通信技術，首先要做的就是將電力信息與電力通信技術進行有效融合[2]。

智能電網(wǎng)大大提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全程度，這是因為其具有自我激勵、自我修復以及防御入侵的能力，同時還提供了多種形式的能源發(fā)電方式，緩解了國內的能源短缺情況。電力通信技術是實現(xiàn)電網(wǎng)市場運營、電網(wǎng)配電自動化以及電網(wǎng)升級管理的基礎技術，對推動電網(wǎng)智能化程度具有十分重大的作用。隨著我國電力領域技術的高速發(fā)展，電力通信技術將繼續(xù)更新，為智能電網(wǎng)的有效應用提供最佳條件。

智能電網(wǎng)就是一個自動化程度很高的供電系統(tǒng)[3]。從某種意義上說，對智能電網(wǎng)的進步與成長提出了較高的要求和標準。因此，電力通信技術在智能電網(wǎng)上的推廣，對國家發(fā)展和企業(yè)成長來說，有著愈發(fā)關鍵的意義。電力通信網(wǎng)絡可以真正確保國家電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、供電的平穩(wěn)和發(fā)電的穩(wěn)定，讓智能電網(wǎng)有了較好的發(fā)展趨勢和發(fā)展基礎。

1 電力通信技術與智能電網(wǎng)概述

1.1 智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)本質上是一個自動化供電網(wǎng)絡系統(tǒng)，具有很高的科技含量[4]。當前智能電網(wǎng)給人類的生產(chǎn)和生活帶來了很大的便利，已發(fā)展為人工智能領域比較經(jīng)典的使用范例。通過正常采用計算機技術和人工智能技術可以智能監(jiān)測和控制電力網(wǎng)絡的整個過程，包括了配電過程和用電過程。大多數(shù)電力公司已經(jīng)開始在全電力系統(tǒng)推動智能化的轉型，這標志著智能電網(wǎng)在國內已經(jīng)推廣應用于電力行業(yè)中。

智能電網(wǎng)的使用過程并不復雜，其系統(tǒng)布局具備科學性與規(guī)范性，在日常使用過程中需要更多的智能化因素參與。用模擬人類的思維方式提升智能電網(wǎng)的智能化水平，改進傳統(tǒng)電網(wǎng)在數(shù)據(jù)整理、分類、分析和處理等方面的不足，從而促進電力企業(yè)的長遠與健康發(fā)展。

智能電網(wǎng)在當前的應用是為了幫助電力在傳輸過程中得到更精準的電力信息，并對獲得的數(shù)據(jù)和信息進行系統(tǒng)化的整理與分析[5]。一是電力企業(yè)可以進一步改善自己的電力服務品質；二是電力企業(yè)可以精準地掌控和監(jiān)督自身的電力系統(tǒng)，確保其正常運行。因此，智能電網(wǎng)對于國內能源資源短缺等方面有著關鍵的緩解作用。

1.2 電力通信技術的概念

電力系統(tǒng)與人們的日常生活有著密切的聯(lián)系，是現(xiàn)代化建設的重點內容[6]。在電力系統(tǒng)的組成中，電力通信是非常重要的部分，在電力傳輸和使用中都存在電力通信技術的運用[7]。作為我國國民經(jīng)濟的重要產(chǎn)業(yè)，電力企業(yè)如果想做到長遠發(fā)展，就必須要適應現(xiàn)代化市場的需求[8]。與歐美國家相比，電力通信技術在我國的發(fā)展時間并不早。雖然當前的電力通信技術跟最早之前相比已經(jīng)有了很大程度的提高和改進，但是隨著城市化程度的加深，社會經(jīng)濟進一步發(fā)展，國內的電力企業(yè)數(shù)量越來越多，電力領域的競爭也越來越劇烈。在這樣的情況下，電力通信獲得了較好的發(fā)展機會，但電力通信技術卻無法滿足目前智能電網(wǎng)的發(fā)展情況。

智能電網(wǎng)的更新速度非常快速，但一些智能電網(wǎng)設備很難和目前的電力設備匹配，所以電力通信技術還存在非常大的成長空間，覆蓋面也很廣，是推動國家電力系統(tǒng)升級的重要力量。電力通信屬于電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果對電力的管理與調配不能協(xié)調一致，那么就會對電力系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生不利影響。因為電力通信技術可以提升電力系統(tǒng)的自動化能力和運行效率，所以電力公司必須努力加強對電力通信技術的探索。

2 電力通信技術在智能電網(wǎng)中的應用概述

2.1 應用現(xiàn)狀

電力通信技術是智能電網(wǎng)中非常重要的組成成分，在確保智能電網(wǎng)平穩(wěn)發(fā)展過程中起到了關鍵作用。但在電力通信的使用過程中，必須按照企業(yè)的真實需要來選擇適合自己的通信技術。智能電網(wǎng)的信息化程度比較高，電力通信的應用可以讓智能電網(wǎng)更加穩(wěn)定和靈活。特別是在傳輸數(shù)據(jù)和收集數(shù)據(jù)方面，可以讓電力傳輸?shù)臅r間變得更長。不過電力通信技術受到諸多因素的影響，在智能電網(wǎng)中的使用率還不高，跟智能電網(wǎng)最初設定的目標及運行標準還有一些距離，因此需要努力提高電力通信技術在智能電網(wǎng)的使用率。在電力通信系統(tǒng)的日常運行中，應改進技術和管理方面，努力提高電力通信系統(tǒng)運行的安全程度，保障信息傳輸?shù)耐暾浴踩砸约皽蚀_性，防止病毒攻擊和犯罪分子的侵害，確保智能電網(wǎng)的平穩(wěn)運行。

2.2 應用要求

2.2.1 提升智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性

電力通信技術可以進一步確保電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡的穩(wěn)定運行與安全運行，它已發(fā)展為智能電網(wǎng)很難缺少的重要成分。電力通信方式目前分為兩類，一類是電力線載波通信，它具備穩(wěn)定的傳輸通道，優(yōu)點是成本比較低；另一類是光纖通信，它使用光纖材質，而光纖的信息載體是光波。在日常運行過程中，信息從一開始就被轉成電信號，并被送到激光器上。利用激光器，電信號的頻率將發(fā)生改變。在電力系統(tǒng)的接收端，光信號被接收器慢慢轉換成電信號，并在修改后恢復原始信息。跟其他網(wǎng)絡不一樣的地方是，電力通信網(wǎng)絡具備靈活和可靠的優(yōu)點，可以給電力系統(tǒng)帶來穩(wěn)定的傳輸速率，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定而安全地運行。此外，電力通信技術對于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需求很大，而數(shù)據(jù)的傳輸對于時間的要求很高。

2.2.2 提升智能電網(wǎng)的安全性

安全性是智能電網(wǎng)發(fā)展過程中最關鍵的因素。有關部門和企業(yè)要確保智能電網(wǎng)的健康發(fā)展，必須創(chuàng)造電力通信網(wǎng)絡的安全環(huán)境，追加資金的投入力度，進一步規(guī)劃電力通信網(wǎng)絡的安全和建設，保證國家智能電網(wǎng)可以在比較安全的環(huán)境中運行，防止不法人員的滲透，避免網(wǎng)絡病毒的入侵，確保電網(wǎng)網(wǎng)絡和信息的整體安全。

3 電力通信技術在智能電網(wǎng)中的具體應用

3.1 在發(fā)電過程中的具體應用

現(xiàn)階段，我國越來越重視對生態(tài)環(huán)境的保護，因此電力企業(yè)的工作重心逐漸由不可再生資源的利用向可再生的清潔能源轉化[9]。當前電子通信技術在智能電網(wǎng)的發(fā)電過程中主要用于新能源發(fā)電。新能源發(fā)電的使用非常重要，特別是在國內傳統(tǒng)資源非常緊張的狀況下，需要加強對新能源領域的利用與開發(fā)。隨著新能源的開發(fā)，可以進一步緩解國內能源比較緊張的情況。新能源發(fā)電需要依靠電子通信技術，讓新能源電力接入到國家電力網(wǎng)絡中。

電力通信技術在新能源發(fā)展和智能電網(wǎng)的對接過程中可以發(fā)揮重要作用。一是統(tǒng)一了電力通信接口的相關標準，對于新能源的開發(fā)入網(wǎng)有詳細的研發(fā)計劃，并調整了并網(wǎng)后的電力功率、電能質量、電能電壓等具體參數(shù)。二是開展新能源發(fā)電控制的技術研發(fā)，特別是關斷技術、啟動控制技術、控制功率技術，低電壓穿越技術、電壓控制技術等方面。新能源領域使用的電力通信技術除了在新能源領域有了非常重要的作用外，對于其他領域也可以起到非常關鍵的效果，推動了智能電網(wǎng)的發(fā)展。

3.2 在配電過程中的具體應用

配電系統(tǒng)是連接電力系統(tǒng)和用戶的重要環(huán)節(jié)，依靠配電系統(tǒng)電力企業(yè)可以向用戶輸送電力。當前智能電網(wǎng)在配電過程中已經(jīng)廣泛應用了電子通信技術。配電系統(tǒng)能否穩(wěn)定運行關系到供電系統(tǒng)的整體質量和運行狀況。智能配電網(wǎng)應用了先進的通信技術、電子技術、計算機技術，集中處理配電網(wǎng)中的不同信息和數(shù)據(jù)，包含了離線用戶數(shù)據(jù)、在線用戶數(shù)據(jù)、電力結構數(shù)據(jù)、配電數(shù)據(jù)和圖形信息數(shù)據(jù)等。電力企業(yè)對各類數(shù)據(jù)進行采集處理和傳輸處理，可以得到配電系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)，確保配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運行，給配電系統(tǒng)的智能化升級帶來了非常關鍵的技術支撐。

3.3 在變電過程中的具體應用

智能變電站是智能電網(wǎng)使用電子通信技術在變電過程中的具體應用，有利于智能電網(wǎng)的正常和健康運行。許多高級的智能設備開始在智能變電站中被使用，可以讓智能變電站運行更加安全和可靠，如智能高壓開關器、智能電子互感器以及智能電子變壓器等。在智能變電站終端的智能控制過程中，可以對各類數(shù)據(jù)和信息進行整理與分析。智能變壓器可以通過光纖通信連接電力控制系統(tǒng)，依靠傳感器來采集設備運行中的不同數(shù)據(jù)，包括電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)等，然后通過電子通信系統(tǒng)把獲得數(shù)據(jù)傳遞到電力控制系統(tǒng)中。電力控制系統(tǒng)對得到的數(shù)據(jù)進行加工，得到變壓器設備的運行參數(shù)。如果變電設備運行中存在不正常的情況，那么控制系統(tǒng)會依據(jù)具體情況做出改變和調整，然后依靠電力通信系統(tǒng)給電力控制終端發(fā)出修改指令，控制終端根據(jù)收到的指令修改運行數(shù)據(jù)，進一步降低安全問題發(fā)生的概率。最終目的是為了提升智能變電站運行的安全性和穩(wěn)定性，推動智能電網(wǎng)的健康發(fā)展。

3.4 在輸電過程中的具體應用

隨著國內企業(yè)和居民不斷增加的電力需求，智能電網(wǎng)的范圍和規(guī)模也隨之增長，建設特高壓骨干網(wǎng)可以推動大容量、長距離以及低損害的電力傳輸。通過智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)電力資源的跨區(qū)域配置，促進國家電力輸送領域的調整和優(yōu)化。智能電網(wǎng)能否平穩(wěn)健康運行是關系到國家發(fā)展和經(jīng)濟發(fā)展的大事，隨著智能電網(wǎng)覆蓋面的擴大與規(guī)模的提升，保障智能電網(wǎng)的安全顯得尤為重要[10]。在智能電網(wǎng)的電力傳輸方面，電力通信技術主要用于電力調度控制、電力數(shù)據(jù)傳輸、電力可視化監(jiān)控、電力應急響應、電力安全預警以及電力傳輸監(jiān)測等，通過分析采集的信息可以有效監(jiān)控電力的系統(tǒng)狀況，一旦有異常問題發(fā)生可以依靠數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控異常流量，進一步保證智能電網(wǎng)的安全運行和健康運行。

4 結 論

在智能電網(wǎng)的建設中，電力通信技術是非常關鍵的一項技術，直接關乎到智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，是實現(xiàn)電網(wǎng)市場運營、電網(wǎng)配電自動化和電網(wǎng)升級管理的基礎技術，對推動電網(wǎng)智能化程度具有十分重大的作用。本文分析了智能電網(wǎng)和電子通信技術的概念以及電力通信技術在智能電網(wǎng)中的具體應用，包括在智能電網(wǎng)發(fā)電過程中的應用、輸電過程中的應用、變電過程中的應用以及配電過程中的應用，有利于補充電子通信技術在智能電網(wǎng)應用的理論研究。