面向智能電網(wǎng)的新型電力通信網(wǎng)動態(tài)多徑路由研究

徐毅

【摘要】 現(xiàn)代社會對電力需求越來越大，但傳統(tǒng)電網(wǎng)穩(wěn)定性較差，故障率高，時常發(fā)生非計劃性停電，已難以滿足日益增長的用電需求。智能電網(wǎng)則能夠提供高質(zhì)量供電服務(wù)，容許各種不同發(fā)電形式的接入，且具有自愈能力，能夠抵御攻擊，電網(wǎng)穩(wěn)定性和可靠性更強，推廣智能電網(wǎng)具有重要意義。智能電網(wǎng)以集成的雙向通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，因此對電力通信網(wǎng)絡(luò)有著一定要求。本文將針對智能電網(wǎng)的新型電力通信網(wǎng)絡(luò)動態(tài)多徑路由展開研究和分析，以促進我國智能電力發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】 智能電網(wǎng) 電力系統(tǒng) 通信系統(tǒng) 多徑路由

電能是現(xiàn)代社會主要能源，對于推動經(jīng)濟發(fā)展和社會進步作出了巨大貢獻。從現(xiàn)代電力發(fā)展來看，智能電網(wǎng)已成為現(xiàn)代電力發(fā)展主流方向。但智能電網(wǎng)的實現(xiàn)，離不開一個可靠的電力通信網(wǎng)絡(luò)。電力系統(tǒng)自身具有較強復(fù)雜性和專業(yè)性，這就決定了電力通信系統(tǒng)的特殊性特點，不論通信骨干網(wǎng)，還是接入網(wǎng)，或是末端物聯(lián)網(wǎng)都具有多樣性特征，傳統(tǒng)通信路由算法和模型顯然已不能滿足智能電力通信需求，新型電力通信動態(tài)多徑路由則能夠很好的解決智能電網(wǎng)通信問題。

一、智能電網(wǎng)的概念與特征

智能電網(wǎng)就是電網(wǎng)的智能化，通過將大量智能裝置接入電力系統(tǒng)來實現(xiàn)智能化、自動化電網(wǎng)運行。智能電網(wǎng)建立在通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過智能控制技術(shù)、傳感技術(shù)、測量技術(shù)、設(shè)備技術(shù)、決策支持系統(tǒng)技術(shù)來實現(xiàn)電網(wǎng)的高效、可靠、安全、經(jīng)濟運行，從而降低供電損耗，提高供電質(zhì)量，構(gòu)建堅強智能電網(wǎng)。智能電網(wǎng)由：智能變電站、智能交互終端、智能配電網(wǎng)、智能發(fā)電系統(tǒng)、智能儲能系統(tǒng)、智能調(diào)度系統(tǒng)、智能電能表等幾大部分組成[1]。截止二零一五年，我國智能電網(wǎng)建設(shè)已初具規(guī)模，國內(nèi)電力智能化、自動化水平有明顯提高。

二、智能電網(wǎng)通信要求及通信網(wǎng)路由特點

通過前文對智能電網(wǎng)特征分析可以知道，智能電網(wǎng)具有一定特殊性與傳統(tǒng)電網(wǎng)工作模式明顯不同。智能電網(wǎng)需要以高效、雙向、集成通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，離不開完善的通信網(wǎng)絡(luò)[2]。智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)需對電能生產(chǎn)、輸送、分配、消費等多種信息進行快速處理、傳輸、控制。電力通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)傳輸信息和速率的不同，可分為：終端接入網(wǎng)絡(luò)和骨干通信網(wǎng)絡(luò)兩大部分。通信基本業(yè)務(wù)需求有：圖形業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)等等，具體根據(jù)系統(tǒng)要求不同也可能涉及到其他特殊業(yè)務(wù)，但基本業(yè)務(wù)需求內(nèi)容相同。電力通信對通信質(zhì)量有著較高要求，若通信質(zhì)量差出現(xiàn)錯誤，將可能對供電質(zhì)量造成影響，甚至導(dǎo)致電力系統(tǒng)出現(xiàn)誤動，引起故障，造成非計劃停電。智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)根據(jù)電網(wǎng)布局可分為：線型和樹型兩種結(jié)構(gòu)。通信中不僅業(yè)務(wù)量大，且通信節(jié)點多，業(yè)務(wù)聯(lián)系密切，數(shù)據(jù)流向變化大，對實時性有著較高要求。由于電力通信的特殊性，決定著電力通信路由結(jié)構(gòu)的特殊性，目前基本結(jié)構(gòu)大多為星型控制結(jié)構(gòu)。星型控制結(jié)構(gòu)容易實現(xiàn)，控制簡單，且易于維護和故障診斷，某一節(jié)點故障并不會造成整體網(wǎng)絡(luò)癱瘓，網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性好，中心節(jié)點壓力小。具有較強可靠性和穩(wěn)定性，有效改善了單一路由造成的網(wǎng)絡(luò)脆弱性問題。

三、面向智能電網(wǎng)的新型電力通信網(wǎng)動態(tài)多徑路由研究

1、動態(tài)多徑路由算法。目前智能電網(wǎng)通信網(wǎng)的路由算法大多為靜態(tài)路由算法，這種算法下往往路由表固定不變，而網(wǎng)絡(luò)擴容時卻需要整個路由表更新。這種情況下如通信節(jié)點過多，就會造成路由表龐大而復(fù)雜，十分利于快速尋址，將影響尋址速度。因此，為了實現(xiàn)快速尋址，提高路由性能，降低時延，應(yīng)利用多級混合地質(zhì)驅(qū)動尋址，進一步優(yōu)化路由算法的尋址方式，加快尋址速度。

2、多級分層設(shè)計。智能電網(wǎng)具有較強復(fù)雜性，涉及到眾多節(jié)點，整個通信網(wǎng)絡(luò)就是一個有機的通信鏈路組合，節(jié)點涉及到：轉(zhuǎn)接點、交換點、端節(jié)點等。為了滿足電力生產(chǎn)、輸出、分配、消費各環(huán)節(jié)中信息交換任務(wù)要求，實現(xiàn)動態(tài)多徑路由尋址，應(yīng)構(gòu)建分層路由節(jié)點結(jié)構(gòu)[3]。結(jié)構(gòu)形式可分為：環(huán)形結(jié)構(gòu)與星型結(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)運算效率高，但大規(guī)模傳遞易出現(xiàn)擁堵，因此必須選擇簡明而高效的路由算法。環(huán)形結(jié)構(gòu)通信延時性好，能夠?qū)崿F(xiàn)多條路徑最快尋址，但穩(wěn)定性有待提高，具體設(shè)計中應(yīng)對主干線路和節(jié)點進行優(yōu)化，從而保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

3、尋址策略。尋址策略影響著路由尋址速度和路由性能發(fā)揮，大節(jié)點尋址應(yīng)明確各自物理位置，以物理地址作為尋址依據(jù)，即坐標(biāo)路由尋址。大節(jié)點設(shè)置要根據(jù)系統(tǒng)復(fù)雜程度，具體分為：網(wǎng)絡(luò)編號法和編址坐標(biāo)法。通常每一設(shè)備點都要根據(jù)通信條件和通信速度進行編址，利用物理地址表達極坐標(biāo)，以滿足路由尋址需要。尋址策略設(shè)置中，要盡量減少參與路由路由的節(jié)點數(shù)量，從而提高處理速度和尋址速度，壓縮路由表規(guī)模，降低故障率，解決擁堵問題。

結(jié)束語：新時代背景下電能需求越拉越大，傳統(tǒng)電網(wǎng)模式已不能滿足電力發(fā)展需求。智能電網(wǎng)的推廣大大降低了供電成本，提高了供電質(zhì)量。但智能電網(wǎng)實現(xiàn)需要以完善、可靠的電力通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，而動態(tài)多徑路由則大大提高了電力通信網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量，加快了尋址速度，解決了單一路由的網(wǎng)絡(luò)脆弱性問題。

參 考 文 獻

[1]董雪源. 基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的電力系統(tǒng)廣域保護通信系統(tǒng)研究[D].西南交通大學(xué)，2012，13（11）：119-124.

[2]熊小萍. 電力系統(tǒng)廣域通信網(wǎng)絡(luò)可靠性分析及優(yōu)化設(shè)計[D].廣西大學(xué)，2014，11（14）：132-135.

[3]陳媛媛. 面向智能配電的無線融合網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵問題研究[D].華北電力大學(xué)，2014，13（08）：129-136.