基于智能電網通信網絡的云控制平臺研究

【摘要】 隨著國家電網公司對用電信息采集系統數據的要求不斷提高、業務應用方面深化與創新的步伐不斷加快，使得采集系統呈現出覆蓋規模大、采集數據項的雜、存儲數據時間長等特點，因此迫切需要云控制等此類大數據處理技術來提升用電信息數據的處理能效，本文提出了基于智能電網的云控制平臺總體框架，并詳述其相關結構與功能。

【關鍵詞】 智能電網 云控制 通信網架構

一、引言

智能電網是我國十二五期間的重點規劃，作為新一輪信息技術革命產物，“物聯網”已成我國新興戰略寵兒，當下正處在“互聯網時代”向“物聯網時代”的過渡階段。堅強智能電網的通信與信息傳輸是構建智能電網的重要一環，依靠國家渾厚的電網資源，利用高級量測、高效控制、高速通信、快速儲能等技術，構架新型供用電關系是建設堅強智能電網的落腳點[1]?；谠瓶刂拼髷祿幚碓谔嵘秒娦畔⒉杉到y數據處理性能方面已勢在必行，日新月異的當下，基于智能電網的云控制平臺也成為研究熱點。

二、系統總體框架

系統以智能電網為核心，以智能小區為應用，構建智能電網網絡系統，包括配電自動化、保護設備的管理、用電信息采集，家電能耗、安防等，同時加入不同層次用戶電力專變智能用電模塊、分布式發電儲能、代步工具智能充電等項。骨干承載采用WDM/OTN，接入網采用EPON，平臺數據承載采用匯聚層交換機。智能電網平臺是中央控制系統，負責配電、保護、用電等息采集、數據的交互、運算以及業務提供。

智能小區系統采用通信技術來構造覆蓋小區的通信網絡，通過用電信息采集、小區配電自動化、智能家居應用等功能的實現以及與公用設施的信息交互，對用戶供用電設備、分布式電源等項進行監測、分析和控制，從而實現小區智能供電、互動、能效管理。

三、智能電網主站平臺

3.1 主站平臺

（1）安全1區（配電自動化服務器）、安全2區（保護管理服務器）、安全3區（用電信息采集服務器）和安全4區（智能家居、安防、能效等）。（2）智能小區綜合應用平臺服務器包括含歷史、SCADA服務器各、公網服務器及網關、防火墻物理隔離等相關設備。（3）基礎平臺系統，包括商用數據庫、操作系統、報表服務、圖模一體、SCADA等基礎服務平臺。（4）小區用電信息采集接口模塊；小區用電負荷預測；小區停電監測；小區用電異常、偷漏電監測。（5）小區配電自動化（與上級配網）接口；小區電力設備管理與智能監測。（6）充電樁監控管理、計量計費模塊；電力高級應用及配電網優化管理，如分布式電源、充電樁等優化運行。（7）智能家居系統（可視對講、遠程控制、手機控制、智能家居展示系統）。（8）分布式電源微網接入控制模塊及接口、控制策略演示及仿真等。（9）家庭能源管理（能效服務）。（10）智能小區運營管理互動。

建設云控制平臺，意味著向智能社區跨出了一大步。小區配電自動化的實現可提高故障檢測響應速度，優質供電；實現對小區內智能化設備的監測與可視化管理；包括代步工具有序充電、安裝光伏發電設備，實現單戶微網接入、智能家居控制；為家庭安全用電、防火、防盜系統等提供全面管理與控制。

3.2 EPON本地接入網系統

智能小區通信網絡主要基于OPLC（低壓光纖復合纜）技術和EPON無源光網絡通信技術實現電力光纖到戶（PFTTH），承載“三網融合”、用電信息采集、綜合應用平臺系統、智能家居等業務，并為小區低壓配網系統提供保障。采用用戶智能交互終端技術，建立用戶與電網之間實時連接、互動開放的網絡，滿足智能電網雙向互動的需求。對于電力專網與公網實行同纜不同芯，建立兩張物理隔離的通信網絡，從而保證通道的物理隔離。智能小區三網融合系統由三網信息源、通信信道、光纖EPON設備、家庭用戶終端四部分構成。1、電力專網網絡規劃。借助電力光纖復合電纜，電力專用網絡采用獨立的EPON系統完成配電自動化、用電信息采集的通信網絡建設。2、公網網絡規劃。公網借助電力光纖復合線纜，采用EPON系統構建電話、電視、網絡“三網融合”業務。

3.3 智能家居系統

智能家居系統主要應用了紅外、WiFi、RS485、RF779M、以太網等多種通信方式，從而實現對戶內智能家居的本地和遠程控制管理。圖1示。

基于電力光纖低壓復合電纜的EPON通信網絡，通過光網絡單元連接到小區戶內的智能交互終端、智能家庭網關、PC等[3][4]。同時，將物聯網技術引入小區，在家中通過通信組網技術把各家電與智能家庭網關、交互終端相連接，構成體系，智能小區綜合應用平臺系統能對智能家居進行狀態監測和控制，同時夠實時收集水、電等資源使用信息，從而提供了一個安全、便利、舒適的居住環境。

3.4 小區代步工具智能充電樁系統

電動代步工具作為新能源產物的典型代表，是交通能源向節能減排方向轉型的成功體現。作為電動代步工具不可缺的配套設施，充電設施的建設和完善是其發揮作用的必要條件，也是未來城市不可或缺的基礎設施。以兩臺交流充電樁和兩套模擬負載為例，每臺交流充電樁的每個充電接口可提供AC220V、32A的供電能力，用于（汽車）的交流充電。

3.5 分布式發電與儲能

在智能小區建設光伏發電單元，安裝光伏電池陣列、蓄電池、光伏發電控制及并網裝置、客戶側分布式電源監控系統等構成，在與電網并網節點處安裝雙向計量電表，實現分布式能源并網控制，將光伏發電的電力信息發送給小區配電自動化系統，進行分析和處理。圖2示。

光伏發電并網系統中主要應用的技術有分布式能源的控制。分布式發電設備對電網的接入點為小區的公共照明，并提供明顯的斷開點以滿足電力系統配電網側檢修的安全隔離。此外，還須具備標準通信接口，能夠和用戶側智能交互終端形成信息交互管理，通過通信接口提供直流電壓、直流電流、并網電壓、并網電流、并網頻率、并網功 率等信息。

3.6 基于RFID技術的電力巡檢與資產管理

電力設備巡檢資產管理系統是針對電力行業開發的結合了RFID電子標簽、GIS（地理信息系統）、多項網絡傳輸等技術的管理平臺，圖7示。系統為其設備安裝相應的電子標簽，實現自動識別，結合手持式數據采集器，可以提供真實的巡檢時間，停留時間；設備的全部巡行數據可通過采集器輸入并保存，并由后臺管理軟件自動分析和處理，生成包括巡檢到位報表、設施狀態和參數等數據報表；資產管理系統是針對資產的入庫、出庫、自動識別等一系列智能化處理，由后臺軟件統一處理[5][6]。

1、巡檢系統。軟件采用先進的B/S結構，應用SQL SERVER，WEBGIS等核心技術開發，地形道路圖使用GOOGLE MAP。GOOGLE MAP為免費的道路地形GIS資料，定期會更新，在用戶還沒有購買測繪道路地形數據時，是較理想的選擇，既可提供較準確的道路地形資料，又可為用戶節約不必要的費用，也避免了發生地圖資料版權法律糾紛的可能。巡檢數據、管網及附屬設施GIS資料、電子臺帳信息以及用戶信息等系統管理軟件數據統一發送并保存在一臺數據庫服務器中，并由該服務器負責以網頁形式發布軟件。用戶可在PC用瀏覽器直接使用軟件，不需安裝客戶端。這樣不僅提高了使用的便利性，更加強了系統的穩定性，確保了系統數據的安全和可靠，又避免了由于客戶端系統帶來的不穩定因素，同時減少了系統維護工作量。2、資產管理管理系統（PDA版）。物資管理主要功能包括用戶登錄、庫存查詢、器材入庫、器材出庫、任務查詢、盤庫、系統設置等。

四、結束語

智能電網是我國十二五期間國家電網重點發展方向，利用高級量測、高效控制、高速通信、快速儲能等技術，實現響應迅速、計量準確、數據采集實時的新型供用電關系是建設堅強智能電網的落腳點。為了高效處理用電信息采集系統數據，業務系統部署的全面推進以及滿足業務應用的不斷深化創新的需求，提出服務于智能電網的云控制平臺結構，擴大了電網的覆蓋規模，滿足業務多樣化的需求。

參 考 文 獻

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[2] 金廣祥，張大偉，李伯中. 國家電網公司“十二五”骨干傳輸網的發展[J]電力系統通信， 2011， 32（233）： 65-69.

[3] 梁芝賢， 王劍， 唐萬理. 智能配電網EPON 技術應用研究及網絡設計[J]. 電力系統通信， 2010， 33（232）： 85-89.

[4] 王翔，樊強，張軍，胡陽. 基于EPON的配電通信接入網ODN設計[J].電力系統通信， 2012， 33（232）： 5-8.

[5] 鐘清. 智能電網關鍵技術研究[M]. 北京：中國電力出版社， 2011：144-152.

[6] 黃盛. 智能配電網通信業務需求分析及技術方案[J]. 電力系統通信， 2010， 31（212）： 10-12.