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1、智能电网中通信技术的研究摘要 本文简要介绍了智能电网的相关概念和发展前景，并分析了几种主要的通信技术在智能电网中的应用前景和应用中的注意事项。关键词：智能电网，通信技术，应用Smart Grid on the research of communication technologyAbstractThis paper briefly introduces the concept of smart grid and the prospects for development, and analyzes the matters needing attention in communication
2、technology several applications in smart grid and application.Key words:the smart grid,communication technology,application智能电网中通信技术的研究 引言 在全球经济一体化进程不断加剧与城市化建设规模持续扩大的背景作用之下，电力电网建设事业在整个国民经济建设发展中所占据的重要地位日益关键。可以说，电力电网事业的建设发展程度将直接关系着整个国民经济的建设发展程度。随着随着全球经济的迅猛发展，社会对电能的需求不断增加，电网规模逐步扩大，影响电力系统安全运行的不确定因素和潜在风险
3、也随之加大，而各级用户对电力供应的质量和可靠性要求越来越高，电力发展所面临的资源和环境压力越来越大，迫使电力经营者不断提高企业运营效率，力求在安全可靠优质高效绿色环保等方面开辟新的发展空间。智能电网是世界电网发展的新趋势，国内外均给予极大关注。智能电网建设是全球在能源领域的重要战略部署，欧美等国家都针对智能电网建设制订了战略规划 从2009年起，我国也在智能电网建设上开始投入大量精力，制订了详细的战略发展规划智能电网的建设将逐步推动我国电力基础生产模式的改变，定位于利用先进的通信信息和控制技术，构建以信息化自动化互动化为特征的国际领先自主创新具有中国特色的智能电网，是我国电力行业未来的发展方向
4、 而建立高速双向实时集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有先进的通信系统，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取保护和控制都需要通信系统的坚强支持，因此建立先进的通信系统是迈向智能电网的关键一步。一、智能电网的层次模型智能电网信息流的层次模型包括4个层次即电网设备层通信网架层数据存储管理层数据应用层 各个层次组成的信息支撑体系是坚强智能电网信息运转的有效载体是坚强智能电网坚实的信息传输基础 信息支撑体系通过对电网基础信息分层分级的集成与整合达到信息的纵向贯通和横向集成为坚强智能电网提供可靠信息支撑。信息流的层次模型如图1所示。标准体系保护设备计量表计分布式能源检测报警设备输配电
5、设备负荷控制设备电网设备层通信网架层无线传输有线传输综合信息网数据存储管理层管理集成消息订阅管理集成数据存储高级分析、控制历史数据实时数据数据应用层图一、智能电网层次模型电网设备层包括电网的各类需要信息传输和交换的元件和设备。通信网架层利用通信网络将电网设备层的各类型设备连接成一个整体其中网络方式较传统的其他方式具有连接简单易维护等特点在有线网络不易部署的地方可以采用无线方式或公网方式辅予合适的网络安全策略。数据存储管理层提供数据的存储以及跨分区跨系统的整合集成访问功能 智能电网的信息量将远大于现有电网数据的有效存储是需要深入研究的一个问题同时在已有信息化基础上完善异构系统之间的信息集成 信息
6、的访问可以采用事件驱动或者消息总线的模式避免数据的大量检索。基于上述基础数据应用层实现智能电网的高级分析控制等功能。标准体系贯穿信息流层次模型的各层级保障设备的即插即用信息的有效交换和传输内容的无二义理解降低信息交换成本。二、智能电网的通信技术要求智能电网的通信系统必须满足以下技术要求：（1） 数据量要求。智能电网通信系统不仅要考虑目前数据传输的需要，还要考虑系统升级的要求。（2） 实时性要求。智能电网对信息通信通道的实时性要求是:变电站内部小于1ms，其它小于500ms; 同步时间偏差小于1ms 据IBM对带宽需求的预测，每个先进的变电站需0210Mbit/s带宽，连续抄表每百万先进的电表需
7、1 852 0Mbit/s带宽，每万个智能传感器需05475Gbit/s带宽。（3） 环境适应性要求。由于智能电网的绝大部分通信设备都在室外，环境恶劣，因此，不但要能抵御各种冰雹、风雪、雷电、高温低温，日晒雨淋等自然环境的侵蚀，还要求避免各种电磁干扰，能够长期、有效的工作。（4） 网络安全性要求。主要是指通信网络的安全即通信网络自身的可靠性、生存性，信息传递过程中信息的安全性、完整性。智能电网通信网络安全涉及攻击防范检测控制管理评估等多方面的基础理论和实施技术。3、 智能电网中的现代通信技术3.1电力通信发展史在我国， 电力系统通信网属于一种专用通信网， 电力通信系统的组成通常是由电力部门，
8、发电厂及变电所等相互连接的传输系统、 交换系统和终端设备所组成， 电力通信网是电网运行的指挥中枢。通信结束的发展经过了一下几个阶段：(1)从明线和同轴电缆到光纤传输。(2)从纵横交换到程控交换。(3)从主要面向硬件到面向软件技术的几大阶段变化。(4)从定点通信到移动通信。(5)从模拟网到数字通信网。我国电力通信网随着通信技术的发展而发展。 如今， 伴随着日益激烈信息技术竞争， 跨行业技术的交叉渗透和竞争越发明显， 这就使得电力通信无可厚非地作为电力系统的重要基础设施、 系统的神经中枢、 行业的高科技先驱并率先引领电力科技领域新潮流。多年的努力使得我国发电设备装机容量、 发电量和电网规模稳居世界
9、前列， 并形成了以大型发电厂和中心城市为核心、 以不同电压等级的输电线路为骨架的各大区、 省级和地区的电力系统。 与电网的发展相适应， 几十年来我国电力通信取得了长足的进步， 在现代化电力生产和经营管理中发挥着越来越重要的作用。 主要成就表现在：(1)形成了覆盖全国的电力通信综合业务网：(2)技术装备水平有了很大提高：(3)通信机构已具一定规模：(4)拥有良好的学术氛围：(5)具有较为完善的各项管理标准和技术规范。3.2 智能电网先进通信技术建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础, 没有这样的通信系统, 任何智能电网的特征都无法实现, 因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要
10、强大的通信系统来支持。现代通信技术的种类繁多 , 常见的类型有Internet 、光纤、电力线通信(BPL) 、无线通信等。这些技术近年来都以惊人的速度迅速发展, 受到广泛关注。在智能电网中的应用中, 不同的技术则各有利弊。下面对几种主要的通讯技术及其应用前景做简要介绍 : 1、Internet 2Internet2 是下一代高速互联网骨干网,采用 IPv6 协议和 128 位编码, 地址资源极端丰富。借助于高性能主干网和多协议标签交换(MPLS) 服务质量(QoS), 可直接支持集成 QoS 敏感的应用。目前绝大多数信息系统应用都是基于网路平台开发的, 智能电网也不例外, 因此可以预见, 网
11、络仍将是信息化建设包括智能电网实现最主要的平台。而具有高容量、高传输效率、高服务质量的 Internet2无疑会对智能电网的实施和完善产生巨大影响。2、 光纤通信 由于多千兆的以太网交换机正在用光纤终端, 光纤以太网(IEEE 802.3z) 正成为一个公用的载体服务和廉价的互连法。这一技术在加上 MPLS 时用于帮助入数字融合, 可以简化需要使用昂贵的数字交叉连接系统。进一步利用光电技术,更有效地使运营商推动光纤深入网络, 更好地利用现有的带宽, 经济地增加带宽, 将目标编程到具体领域, 使高效率地提供许多创收的互动服务。我国利用OPGWOPPCADSS等特种光缆已建成世界上最大的先进可靠的
12、电力专用光纤通信网络 总体上呈骨干网强接入网弱 高电压端强，低端弱的态势，配电/用户接入侧通信差距较 大通信网基础最薄弱通 过OPGWADSS OPPC等光缆解决骨干网配电网电力通信技术，还需要解决用电侧最后一公里的接入问题 光纤复合低压电缆OPLC集电缆和光缆于一体，一线四用解决终端供电信号传输宽带接入等问题，实现电力网电信网电视网互联网的多网融合，可实现面向智能电网的基于OPLC的电力光纤到户PFTTH接入部署方案，推行智能电网光电无缝链接，实现快速高效的安装开通管理和维护。3、3G/4G移动通信3G覆盖范围广，永远在线，接入速度快，支持中高速数据传输，非常适合应用到电力通信。简单来说，3
13、G可以运用在以下场合：应急抢险指挥通信、负荷管理通信、无线视频接入通信，但最重要是可以用于配电网通信。目前各国都在开展4G计划，相比于3G，4G通信速度更快，频谱更宽，智能性更高，终端兼容更好。相信不久4G便可以用于电力系统智能网的通信。4、 ZigBee、WImedia、WIFI无线通信ZigBee 联盟的 ZigBee 标准(IEEE802.15.4) 使用跳频扩频无线技术 , 提供可靠的、低速的、远距离传输性能, 并免受传输堵塞和干扰。IEEE802.15.4 文件为现代电网元件常见的传感器和控制装置联网提供了一个公共的标准。WiMedia 联盟对现有的 IEEE802.15.3 标准倡
14、导采用一种超宽带标准的物理层, 其解决方案将提供更高的数据传输速率服务和网状网络功能, 并有与 ZigBee 类似的 RF 覆盖能力。作为要与国际接轨的我国智能电网建设, 也不能忽视这一国际统一标准的领先技术。4、 智能电网通信技术的关键问题现代通信技术在智能电网中的应用前景十分广阔，但也有一些关键问题不容忽略。对于规划建设来说，要充分考虑未来资源和数据量的增加，为未来的网络扩展和维护更新做好冗余配置。并且电力系统不同企业、部门之间要做到信息共享、应用软件相互兼容。智能电网中的信息网络能够与各种物理设备，如智能仪表系统智能控制系统等集成为一体化的通信系统。五、总结 通信技术作为智能电网实现的基
15、础, 随着智能电网的建设和发展, 将拥有巨大的潜在发展空间。各类现代通信技术特性及优缺点各有不同, 究竟哪种技术会成为智能电网的应用主流, 还要看其技术本身的发展和智能电网设计者的规划和实际需要。在这个过程中, 通信技术应用还有很多问题需要解决, 通信技术厂商也应密切关注我国智能电网的研究和发展方向。参考文献1 陈树勇，宋书芳，李兰欣.智能电网技术综述J.电网技术,2009,33(8) : 172 施婕,艾芊.智能电网实现的若干关键技术问题研究J.电力系统保护与控制,2009，37(19) :143 徐晓燕.构建中国智能电网信息通信技术标准体系的思考和建议J.硅谷,2011(20):25-26,37.4 陈静思智能电网升至国家战略, 管理定价机制面临巨变 N 东方早报 ,200906 16.5 潘红敏,李道良.电力通信网发展趋势浅析. 北京电力高等专科学校学报,2011
