網絡技術在電力信息通信中的應用研究

胡立蘭，史麗鵬

（國網河北省電力有限公司電力科學研究院，河北 石家莊 050022）

0 引 言

隨著我國基礎建設已經基本成型，社會發展對電力資源的依賴度越來越高，對電力信息通信業務也有了更高要求。電力信息通信不僅要為電力生產提供重要的安全保護措施，而且要為相關工作人員提供必要的通信平臺。但是，目前的電力信息通信工作在網絡技術融合過程中還存在諸多問題，需要針對網絡技術應用特點進行探討，完善網絡應用結構，提高網絡傳輸質量，進一步提高電力信息通信的穩定性和安全性。

1 電力信息通信的網絡應用概述

1.1 網絡技術在電力信息通信中應用的重要作用

我國正處于社會發展變革階段，前期的工業發展注重規模化和基礎化。隨著我國經濟體量不斷壯大，需要強調未來工作的經濟性和智能性。構建完善的智能化電力信息通信網絡框架，對于我國的智能化電網建設具有深遠影響。利用網絡技術完善電力信息通信建設，能夠有效提升其智能化控制力，進一步提高電網運行安全性，加強對電力網絡通信系統的智能化管控。網絡技術還能促進人員與電網的關系，使得電力管理更加便捷，尤其是對于提高內控水平和加強配電管理具有重要意義[1]。

1.2 網絡技術在電力信息通信中應用具有的特點與優勢

改革開放以來，我國在經濟領域中取得了重要成就，但是各地區經濟發展不平衡，導致電力網絡在建設上存在差異。例如，沿海地區的經濟水平較高，電力通信設備比較齊全，可以更好地進行維護與監控；內陸地區普遍存在設備陳舊、投入緩慢等問題，通常不能第一時間處理電力網絡通信問題，甚至不能及時建設電力通信系統。另外，目前大部分電力通信設施都處于戶外，自然界的不可抗力可能損毀通信網絡，不僅影響正常的電力工作，而且在檢修過程中需要逐段排查，存在維修和監控成本大的問題[2]。

1.3 網絡技術在電力信息通信中應用的業務分析

在傳統的電力調配工作中，常使用電話方式通話。網絡技術的融合，可以使電力調度與其他行政業務在同一個平臺完成。例如，變電站視頻監控系統不僅彌補了傳統業務的不足，而且提高了信息的傳遞效率，具有快速安全的特點[3]。基于網絡技術的系統整合具有自動處理數據的功能，滿足市場對電力傳輸的需求，可實現數據信息資源的實時共享。此外，通過電網中變電站的監控與自動化技術的應用，可以實時分析和整合數據，為工作人員提供便利的查詢功能。

1.4 網絡技術在電力信息通信中應用的發展趨勢

我國電力系統相較于歐美發達國家起步較晚，還有較大的可提升空間。因此，應充分發揮網絡技術在電力信息通信中的發展優勢，結合我國的智能網絡建設，通過網絡技術提高電網通信自動化水平，發揮無線網絡的傳輸優勢，打破時間與空間限制，借助我國北斗衛星的定位發展紅利，提高線路巡檢的效率。要充分利用網絡防護技術，為整個通信系統的正常運行保駕護航。在網絡技術實踐中，要有意識地拓展電力信息通信系統的應用范圍，以達到技術優化創新的目標[4]。

2 網絡技術在電力信息通信環節的應用現狀及其存在的問題

2.1 電力信息通信的網絡結構設置不合理

目前，我國電力信息通信應用中使用的網絡技術結構是樹枝發散型或星型分散型。這2種網絡結構更強調中心控制的有效調配，忽略了資源共享功能，同時穩定性不高。當末端的網絡系統出現故障時往往不能第一時間發現，導致在電力系統的正常運營過程中容易出現問題。隨著當前市場電力能源消耗的不斷增加，變電站數量不斷增加，需要更加穩定的網絡結構，既能夠有效應對電力通信管理的復雜局面，又能夠使新增的設備盡快融入網絡，第一時間預警可能出現的問題[5]。

2.2 電力信息通信傳輸信號質量差

我國的智能化電網正在逐步實現全范圍覆蓋，但是也面臨著多種網絡傳輸問題。網絡傳輸需實體網線作為信號傳輸介質，一般采用單股銅線制成，因此自身所能承受的外應力較小，且缺少必要的屏蔽層，限制了網絡的傳輸距離。在一些電力系統較為薄弱的地區，智能化電網對外部其他信號的抗干擾能力較弱，導致網絡信號傳輸質量較差，不能發揮智能網絡平臺的資源共享優勢，還可能造成網絡傳輸的不穩定[6]。

2.3 電力信息通信的網絡建設不均衡

雖然我國經濟取得了長足發展，但是各地區之間仍存在經濟發展不均衡問題，在電力系統建設方面形成了結構性差異。例如，部分地區經濟水平較高，在智能化設備選材上具有優勢，基礎設施方面具有穩定性；部分地區經濟發展水平偏低，在設備選用和智能網絡覆蓋方面存在薄弱點。經濟不均衡會導致電力信息通信網絡的建設出現差異，造成后期建設成本增加。各地區的電網建設標準不同，在構建整個智能網絡層面可能出現不匹配或標準不相同的問題。如果要構建完整的電網，需要更改標準或者廢棄以往的設備系統重新建立，造成電力信息通信網絡成本的增加[7]。

3 網絡技術在電力信息通信建設中的具體應用

3.1 電網自動化通信技術的應用

電力系統主要以發電、輸電、變電、配電以及用電5個層面為主。目前，電力系統在發電和用電層面已經大范圍使用網絡通信技術。在電力傳輸和電力調度方面，網絡技術還有更深層次的應用潛力。例如，在繼電保護信號傳輸中，利用網絡技術對通信端口進行脈沖編碼，將數據信息傳遞到數字平臺，發揮網絡信號傳輸的速度優勢，使各部門之間通過網絡實現信息共享。通過利用遠程終端技術對系統運行管理進行遙測、遙信、遙調以及遙控，減少了電力檢查或者電力控制的空間距離影響。遠程遙控的介質并非傳統的實體網絡線路，而是通過無線網絡進行終端定位及控制。例如，我國北斗衛星的普及應用改變了我國對國外全球定位系統（Global Positioning System，GPS）技術的依賴，大大提高了我國智能網格化定位管理的水平，提升了電力網絡的運行效能[8]。北斗衛星通信運轉系統，如圖1所示。

圖1 北斗衛星通信運轉系統

3.2 多層防病毒體系的網絡技術應用

網絡安全一直是網絡技術應用的重難點。電力資源關系國計民生，對我國社會和諧穩定發展具有深遠影響。因此，重視通信網絡與網際互連協議（Internet Protocol，IP）業務的對接問題，對同步數字體系（Synchronous Digital Hierarchy，SDH）進行優化與完善，構建多層次的體系，有利于確保我國電力信息傳輸處于安全閾值范圍。電力衛星通信應用功能和場景如圖2所示。首先，為確保電力信息通信系統的正常運轉，應在內網管理中心設置防病毒軟件，對網絡運行進行全天24 h持續監控。尤其要嚴加防范對客戶端或部門IP地址的匿名攻擊，對服務器主站設立“防火墻”。其次，由于需要相關工作人員不斷進行外部操作，應將防火墻建設作為重點，在防范服務器主站的同時建立服務器備用主站，對接入系統的身份進行安全模塊認證，同時構建閉合循環的證書授權體系，使得每一個接入系統的工作人員信息都能在瞬時得到驗證。最后，結合網絡技術建立數據備份模塊，將數據信息按照級別進行分類保護，以提高安全性。備份模塊可以與網絡云或加密服務器連接，防范不可抗力造成的數據損失，以提升電力系統的安全后援保障[9]。

圖2 電力衛星通信應用功能和場景

3.3 拓寬網絡技術在電力信息通信系統中的應用范圍

網絡技術在不同區域電力通信系統中的應用存在較大差異。例如，電力調度電話和行政電話要確保通信質量快速且安全；對于變電站監控信息，可以在管理系統的指令發布方面依托繼電保護信號技術。除以上業務外，網絡技術對電力信息通信系統的發展仍有較大的開發空間，相關工作人員應注重電力通信系統業務的形式多樣性，充分發揮網絡結構優勢，分析虛擬局域網（Virtual Local Area Network，VLAN）技術、光傳送網（Optical Transport Network，OTN）技術應用場景。VLAN技術是通過網絡設備與交換機的連接，實現不與物理位置相關聯的邏輯局域網，不受地理位置影響，可實現多個主機用戶的交換機端口連接。目前，它主要以動態虛擬局域網和靜態虛擬局域網為主。動態虛擬局域網強調智能性，而靜態虛擬局域網強調安全性，兩者各有優勢。OTN技術屬于主網安全技術，可確保電力系統安全可靠運行，結合現有技術實現不同信號在同一根光纖中交叉且不干擾傳遞，改變了傳統網線的信號傳輸弊端，利用波分復用技術提高信息傳輸效率[10]。

4 結 論

網絡技術對電力信息通信具有重要作用，需進一步深化我國電力信息通信業務與網絡技術的融合，重視網絡技術在電力信息通信中的應用及其存在的問題，針對網絡結構設置不合理、傳輸信號差以及網絡建設不均衡等問題進行著重分析，建立多層次體系網絡技術應用，拓寬網絡技術在電力信息通信系統中的應用范圍，促進電力信息系統高速發展，為我國的電力數據保駕護航。