電力通信技術在智能電網中的應用研究

丁 哲

（國網江蘇省電力有限公司連云港供電分公司，江蘇 連云港 222000）

0 引 言

1 智能電網與電力通信技術分析

1.1 智能電網簡要分析

1.1.1 智能電網含義

智能電網也被稱為電網智能化,具體指利用高速雙向通信網絡、傳感技術、測量技術、數字技術以及計算機技術構建電網數據采集、決策支持系統，從而保證智能電網建設安全、高效、經濟。智能電網建設使電網具有智能管理功能，不僅能夠自我調整、自我愈合，同時能夠起到激勵和保護的作用，自主防御外部攻擊，為用戶提供高質量、穩定的電力供應。

1.1.2 智能電網組成分析

如圖1所示，在當前我國智能電網的建設背景下，智能電網主要是由多個智能化電力系統組成，包括智能變電站、智能配電網、智能交互終端、智能調度系統以及智能家電等。智能系統的應用非常關鍵，對于智能電網的發展具有重要的作用。

圖1 智能電網組成

1.1.3 智能電網特點研究

智能電網成為我國電力系統發展的方向，是因為智能電網具有獨特的功能作用，與現代我國社會電力生產需求形成良好的匹配。

優化種植結構。農場有限公司因地制宜，根據土壤特點，今年完成播種面積16.69萬畝。其中：水稻14.29萬畝，玉米1.47萬畝，青貯玉米5760畝，大豆3375畝，苜蓿105畝。通過優化種植業結構，嚴格農業生產管理，大力推廣新技術和全方位標準化作業等措施，做到了農業風險有效防控，使農業生產高質、快速發展。

（1）智能電網具有安全性優勢。智能電網建立后，內部運算系統能夠自動識別攻擊模式，從而對外部攻擊進行有效識別和預防，提升電網應用的安全性。

（2）智能電網具有節能環保的優勢。當前，我國正在推行“綠色電力”，新型太陽能和風能電力資源正在與智能電網系統形成良好融合，從而使電力生產更趨近于清潔生產，有利于電網節能環保。

（3）智能電網的運行效率更高。智能電網與傳統電網相比具有更高的運行效率，集成應用新型通信技術、信息技術、傳感技術以及自動控制技術，使電網運行過程中能夠實時采集運行參數，并且通過自動分析確認電網運行狀態，發現電網運行故障直接進行處理，快速自我修復，減少電力損失的同時，最大限度上提升持續供電的能力，對于電網運行發展具有非常重要的作用。

（4）智能電網能夠實現實時和非實時信息的高度集成、共享與利用，可以為運行管理展示全面、完整且精細的電網運營狀態圖，同時能夠提供相應的輔助決策支持、控制實施方案和應對預案。

1.2 電力通信技術

電力通信技術是以保護電力系統安全運行為目標的關鍵性技術，與繼電保護和控制技術被稱作為電力系統的3 大支柱。電力通信技術在電網運行中應用主要是構建通信網絡和通信渠道，從而給電力信息提供加載平臺，實現電力信息傳輸，確保電力系統之間形成聯系。

電力通信技術在我國電網建設中的應用已經取得非常大的突破。當前，我國電網電力通信技術是利用衛星技術、微波、載波與光纜技術形成通信渠道，從而促進通信技術快速發展。我國電力通信技術已經取得突破性發展，從通信電纜以及電力線載波通信等單一手段發展為數字微波和衛星等多種通信渠道，通信效果更強，通信作用更加優良，對于我國電力企業發展運行也有重要的作用。

隨著現代化通信技術的發展，我國電力通信技術正在朝新方向發展，如通信網絡網際互連協議（Internet Protocol，IP）化、網絡交換技術分組化、網絡基礎設施寬帶化等。另外，為了提升電力通信效果，促進三網融合，從而確保通信技術良好發展。

2 智能電網中電力通信技術的應用分析

智能電網建設背景下，人們對數據信息的通信需求更高，因此更加注重電力通信技術的優化構建。當前，智能電網建設背景下，電力通信技術要全面應用、深入應用、升級應用，以滿足電網對通信的需求分析，保證智能電網電力通信技術建設應用達到良好的效果。以下結合實踐探討智能電力通信技術的應用。

2.1 光纖通信技術應用

2.1.1 光纖通信技術原理和特點

光纖通信技術是智能化電網構建中應用的主要通信技術，也是現代社會發展中應用的主流通信技術。該技術在智能電網通信中具有良好的發展前景，有利于促進智能電力通信技術發展。當前，智能電網中利用光纖通信模型構建光纖通信系統，光纖通信技術在智能電網建設中應用，采用廣播作為傳輸載波平臺，光纖成為數據的傳輸通道，從而實現快速高效傳輸。光纖通信技術應用過程中，纖芯是影響光纖通信的關鍵環節，設計最佳的光纖纖芯有利于改善光纖傳輸通信效果。此外，光纖通信技術的應用具有容量大的特點，并且廣播頻率比較高，傳輸過程中能夠減少信號損失。目前，光纖通信技術能夠在5 000 m 以上無中繼站情況下進行傳輸，而且抗干擾能力非常強，適合在智能電網中應用。

2.1.2 具體應用

光纖通信技術已經成為智能電網建設中應用的關鍵性技術，在應用過程中主要從電網調度自動化、智能電網監控系統管理等方面融合應用。

（1）智能電網的調度自動化運行，無須人力下達工作指標。智能電網運行的過程中，利用光纖通信通道獲取智能電力系統實時運行數據，并且利用監控系統進行主觀判斷，判斷后發送電網調度指令，從而確保智能電網設計應用達到最佳效果。

（2）智能電網監控運行過程中可以利用光纖通信技術獲取電網運行信息和周邊環境信息，例如電網運行過程中，利用紅外成像、高清攝像、傳感器等設備采集電網周圍的相關信息，監測設備采集電力設備運行的相關數據信息，并將數據發送到主站，由地方運營指揮中心的工作人員根據主站收到的數據信息進行分析。如果采集的數據信息出現異常，則系統發出告警，指揮中心的人員對告警信息進行分析，可以快速鎖定故障位置，并立即安排技術人員進行搶修，及時排除故障。

2.2 電力線通信技術應用

電力線通信技術是一種傳統的通信技術，同時也是以可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）為控制中心的電力線路數據信息傳輸技術。智能化系統建設早期以PLC 系統為核心控制系統，能實現數據采集和回收。

電力線傳輸技術是先利用調制技術將用戶數據加載到高頻電流，然后利用電力線路進行傳輸，但最終由于電磁波的存在給電力線通信技術的應用造成極大的干擾，導致出現數據信息失真或丟失等問題。而隨著技術發展，嘗試將濾波器應用于電力線通信技術領域，構建以PLC 為基礎的電力線通信系統，從而保證電力通信良好。電力線傳輸系統結構如圖2 所示，主要包括調制器、振蕩器、功放、發送/接收（Transmit/Receive，T/P）轉向開關以及耦合電路等模塊。

圖2 電力線傳輸系統結構

2.3 無線通信技術應用

無線通信技術是智能電網運行的關鍵通信技術。與有線技術相比，無線通信技術體系在電力線通信技術中的應用有明顯的優缺點。智能電網對無線通信有一定的需求，目的是通過無線通信技術拓寬通信渠道，促進技術發展。因此，無線通信技術在智能電網建設應用中有非常重要的作用。實際上，無線通信技術在應用的過程中需要明確工作目標，保證通信達到最佳效果，其應用具有不依賴電網網架的優勢，同時具有超強的抗災害能力。

另外，與有線通信技術相比，無線通信技術借助衛星進行通信，網絡帶寬更大、傳輸距離相對比較遠、非視距傳輸速度非常快，更有利于無線數據傳輸。研究發現，智能電網運行過程中，構建的無線技術體系包括全球移動通信系統（Global System for Mobile，GSM）、通用分組無線業務（General Packet Radio Service，GPRS）、5G，3 種通信技術的特點如表1 所示。

表1 GSM、GPRS、5G 通信技術的特點

為了實現智能電網通信優化，設計應用多種外部接口，確保通信達到最佳效果。實踐研究發現，智能電網通信采用RJ45 接口、通用串行總線（Universal Serial Bus，USB）接口等不同形式，通信過程中根據不同需求可以采用不同通信接口，改善智能化通信效果[1]。

3 智能電網中電力通信技術的應用問題及解決策略

3.1 智能電網電力通信技術的應用問題

從目前來看，我國智能電網電力通信網絡遇到一定的問題，影響到通信建設，不利于通信發展，具體如下。

（1）通信效率較低。傳統的電力載波通信利用高壓輸電線路作為信號傳輸通道，構建通信網絡。但是，該通信網絡的應用范圍比較小、通信信息傳輸速率也比較慢，已經不能夠滿足智能化電網的通信需求。因此，提高系統效率已經成為智能電網通信研究的主要方向。

（2）智能電網通信系統問題。我國智能電網通信系統建設還存在硬件、軟件以及網絡管理問題，通信網絡系統的重要模塊存在不兼容、落后的問題，嚴重影響智能電網電力通信技術應用，不利于智能電網應用發展[2]。

3.2 智能電網電力通信技術應用問題的解決策略

智能電網電力通信技術是電網的支柱，在新時期我國智能電網的發展背景下，需要做好升級準備，解決各種技術問題。

（1）完善通信傳輸效率。我國智能電網建設達到關鍵階段，對于電力通信技術創新研發也逐漸升級。在此背景下，我國需要迅速完成電網建設管理，利用電力線通信技術與互聯網接入，實現通信業務功能綜合化、提升寬帶傳輸能力、促進網絡管理升級，保證網絡連接優化[3]。

（2）完善電力通信技術系統。電力通信技術系統需要強化，以匹配智能電網建設。例如，硬件平臺需要完成通信硬件設備優化，包括對PLC 設備應用，促進通信技術發展[4]。另外，軟件方面，需要做好電力線通信的調制技術、編碼技術軟件優化。網絡安全方面要求在系統中構建網絡設備系統，提升網絡功能，提高網絡應用效率[5]。

4 結 論

新時期，電力通信技術在智能電網建設中應用需要朝系統化、先進化方向發展，完善系統，提升通信傳輸技術效率，促進電力通信升級。本文研究對智能電網建設過程中電力通信技術的應用發展有所幫助。