基于數字化通信技術的智能電網應用分析

吳志剛

（國網嵐皋縣供電公司，陜西 嵐皋 725400）

0 引 言

為了快速搭建智能電網系統，須以雙向、即時性的通信系統作為強大的支撐框架，如果無法實現這一基礎建設，智能電網的建設便無從提及。通信系統的建立為網絡用戶的數據傳輸、信息交換提供了便捷服務，為此我國各地區的電網企業均對通信系統的建設予以更多的人力、物力資源，這也標志著我國各地區的智能電網發展邁向了嶄新的階段。為了強化通信系統與智能電網的有機結合，通信系統也要同電網一樣，連接至千家萬戶，以充分實現智能電網的建設目標。

1 通信系統具備的特征

1.1 通信質量擺脫了距離的束縛

以數字通信為主的通信系統借助整形、再生的方式，將干擾系統的電脈沖直接轉化為無干擾的電脈沖，不會累積更多的失真噪音[1]。在傳統的網絡通信系統中，模擬信號在傳輸過程中的能量逐漸減少，同時其放大器雜音增加，從而對信號的傳輸產生了一定的負面影響，甚至無法傳輸到預想的距離。而通信系統的出現則解決了這一困擾，讓模擬信號傳輸的距離持續更遠。

1.2 抗干擾能力強

在數字通信中，其模擬信號以二進制碼元“0”和“1”來表示，信息的傳輸以8位為1個字節，其中“0”代表未接收到模擬信號，而“1”則代表模擬信號的傳輸速率較高[2]。在接收網絡端口，由網絡管理員對所接收到的網絡信號檢測各碼元的信號強度，一旦測試所得網絡信號的電平值為“1”，即記錄為“1”，如果未達到“1”則記為“0”，凡是取樣值接近代表“1”的電平值記為“1”，反之則為“0”。網絡信號在傳輸的過程中如果受到干擾，但只要不會大到無法區分出有電脈沖和無電脈沖的程度，其網絡通信質量便不會受到一定的影響，這種通信方式有效避免了信號在傳輸過程中受干擾而減弱其質量的情況[3]。

1.3 保密性良好

在傳統的網絡信號傳輸過程中，為了提升數據信息傳輸的安全性，網絡管理員會加強對模擬信號的加密工作，但這并非一件易事，需要管理人員投入更多的精力，甚至在投入了大量的人力、物力資源后，仍然以失敗告終。而數字通信系統則有效解決了這一問題，因為數字通信系統所傳輸的信號為離散電信號，即使是破譯能力再高的網絡黑客，也很難聽清，提高了網絡系統的安全性，同時也為網絡信號的加密提供了更多的便利，降低了加密的難度[4]。

1.4 便于計算機的管理

數字通信技術自誕生之日起，便為人們的日常生活提供了諸多的便捷服務。而隨著數字通信技術的廣泛應用，一些網絡管理員逐漸發現其存在的紕漏，數字信號占據了較多的比重，甚至其頻帶一度超過了模擬通信[5]。通常情況下，一路模擬電話占用的頻帶寬度通常不過4 kHz，而同樣段位數字電話所占的頻帶則遠遠超出該標準，這也導致了模擬通信無法在數字通信系統中占據絕對優勢。但隨著光纖技術的廣泛應用，數字信號占據寬頻帶的問題也得到了顯著改善，不但解決了上述問題，同時也促使數字通信向著超高速、大容量、長距離的方向發展[6]。

2 智能電網的通信技術

2.1 Internet2

Internet2是基于第一代網絡技術框架生成的第二代網絡技術，其網絡協議采取全新的IvP6協議，網絡編碼則從傳統的64位延伸為128位，不僅網絡地址實現了創新，其網絡資源也朝著多元化的方向發展。該網絡技術的發展為高性能主干網與多協議標簽之間的交換提供了重要基礎，并在此基礎上改善網絡質量。目前，大多數網絡用戶所應用的網絡軟件、智能手機用戶所應用的App均是基于網絡平臺開發的，其中包括了智能電網[7]。盡管我國的信息技術自誕生以來實現了長足的發展和進步，但智能網絡仍然是當今網絡時代發展的大勢所趨，同時也是構建高效傳輸、安全性網絡技術的重要平臺。而Internet2的興起，則給當今網絡環境造成了巨大的轟動。

2.2 光纖以太網通信技術

人們常用的網絡絕大多數為光纖網絡，而在光纖網絡的建設進程中不斷嘗試應用多千兆網卡的以太網交換機，光纖以太網也憑借其覆蓋范圍大、網絡信號穩定等優勢得到了廣大網絡用戶的高度認可，同時在數字網絡系統的加持下使得以太網通信技術不斷更新，在數字交叉連接系統的加持下讓傳統的網絡信號傳輸流程得以簡化[8]。目前，該項技術不斷被應用于各類商業化產品的開發與運行階段，勢必會在不久的將來成為信息化時代環境里網絡用戶的主流選擇。

2.3 有線寬帶通信技術

有線寬帶是借助2～50 MHz頻率得以正常工作的短距離網絡通信，在傳輸數據信息時，其傳輸的速率可達到10～20 Mb/s，同時也幫助更多的網絡用戶對網絡運行情況進行監督與維護[9]。由網絡技術人員將網線接入家庭信道，并將路由器插入路由器電源，與以太網一樣即插即用。該項網絡技術的安全性高、覆蓋范圍廣，受到廣大用戶的一致好評，其發展也受到了社會各界的廣泛關注，較光纖通信的質量更勝一籌。

2.4 3G無線通信技術

2008年，我國正式步入3G網絡時代，面對網絡技術為各行各業發展帶來的紅利，也對我國的通信企業造成了前所未有的壓力。以中國移動、中國聯通為首的網絡運營商，為了促進自身的發展，紛紛開設了3G套餐及業務。據統計，自3G網絡投入使用階段，我國約為95%的區域均建設了3G基站，并配備了先進的網絡服務。以3G技術衍生的網絡通信技術憑借其傳輸快、無限制等優勢成為了網絡用戶的最佳選擇，同時也有效改善了有線網絡高投資、傳輸慢的不足，而我國各級政府也對3G無線網絡通信技術的發展予以支持，并投入較多的人力、物力資源，不斷優化3G網絡，進一步提升其發展空間。隨著3G網絡通信技術的快速發展，智能電網的建設也初具雛形。

2.5 Wi-Fi無線通信技術

Wi-Fi是1種容許電子產品連接到1個無線局域網（Wireless Local Area Network，WLAN）的專業技術，一般應用2.4G 特高頻（Ultra High Freqnency，UHF）或5G 超高頻（Super High Frquency，SHF） 工業、科學醫學頻段（Industrial Scientific Mcdical band，ISM）微波射頻頻率段。連接到無線局域網的Wi-Fi一般有密碼鎖，但是一些公共場所的Wi-Fi信號則是開放式、無密碼的，這種開放式的Wi-Fi網絡允許所有的網絡設備自動連接到該網絡。Wi-Fi技術的產生，標志著我國的網絡技術發展正式步入1個嶄新的階段，通過對IEEE 802.11標準化無線網絡商品間的互通性進行合理改善，當代網絡用戶逐漸對Wi-Fi網絡產生依賴性，該技術成為了人們日常生活中不可或缺的重要組成部分。

3 智能電網數字化臺區的建設

通常情況下，智能電網數字化臺區的建設涵蓋了2種，即智能化一次設備與數字化二次設備。按照網絡管理員理解的不同，其劃分標準也有所不同，有些網絡管理員也將其劃分為3個層面，即執行層、無線中繼層及主站層。前者是電氣設備智能化系統的基礎內容，通過執行層將一次設備與二次設備進行有機連接，準確監測電力設備的各項參數，包括電氣量、工作電壓、電流量、諧波分量、有功功率等，實現了網絡管理員對設備運行情況的在線監測，充分了解設備的運轉情況。同時，管理員還可借助智能電網對設備進行實際操控，包括絕緣油溫控制在內的操作均在執行層完成。無線中繼層則主要負責對數據信息的采集，如通過對一次性設備進行維護，收集、分析、歸納和總結執行層的相關數據信息，并對指令的操控情況進行監控。主站層則是智能化臺區的遠程控制部分，它依據數據電纜分接箱、數據箱式配電站及其數顯式分相無功補償柜等設備來收集與分析控制臺區的電壓、工作電壓、諧波電流、溫度、濕度等，對低電壓臺區開展精益化管理，減少過多的損耗，從而構建簡單的框架。

由于數字化臺區的重要基礎設備為配電變壓器，該設備有助于系統運行情況的監控，同時實現了數據信息的即時性收集，并對所收集到的數據信息進行全方位檢測，一旦發現異常則發出預警信號，將其作為數據信息處理的強有力依據。與此同時，數字化臺區也實現了數據信息的共享，如數字化臺區建設中涉及到的數據變電站，同時配備了新型隔離開關，有助于電力工程各項參數的精準查驗，全面反映出遠程網絡的運行情況。不僅如此，數字化臺區的域名可以通過有線網或通用分組無線服務（General Packet Radio Service，GPRS）安全信道對執行層的設備參數進行調節，并依據配網規模來配置變電站與終端設備規模，提高了網絡質量及安全性。

4 結 論

智能電網的發展標志著我國網絡技術逐步走向成熟階段，智能電網技術在人們日常生活的比重越來越大，同時也滿足了廣大網絡用戶的不同需求。智能電網的一代代發展和更新讓各行各業均享受到來自于智能電網的紅利，同時也在逐步嘗試自身產業與智能網絡的有機融合。本文首先從通信質量擺脫了距離的束縛、抗干擾能力強、保密性良好以及便于計算機的管理4個方面論述了通信系統具備的特征，之后詳細介紹了智能電網的幾項最具代表性的通信技術，最后以智能電網數字化臺區的建設作為切入點分析了數字化通信技術的智能電網應用情況。