論智能電網(wǎng)配用電通信研究

張衛(wèi)民，趙新穎

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，河南鄭州，451460）

論智能電網(wǎng)配用電通信研究

張衛(wèi)民，趙新穎

（鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子工程系，河南鄭州，451460）

在智能電網(wǎng)體系中，對(duì)配電通信網(wǎng)絡(luò)的研究是重要組成部分。本文正是在國(guó)內(nèi)外最新的研究成果，分析配點(diǎn)用電通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀、發(fā)展前景和未來(lái)方向。本文首先對(duì)智能電網(wǎng)的配點(diǎn)用電業(yè)務(wù)進(jìn)行分析，提到了各自特點(diǎn)提出了智能配電用電業(yè)務(wù)模型構(gòu)建出對(duì)各種業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)模型，詳細(xì)介紹了高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)、用電負(fù)荷管理系統(tǒng)、又能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)、檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

智能電網(wǎng)；通信網(wǎng)絡(luò)

0 引言

智能電網(wǎng)體系中配電用電是重要的組成部分，能夠保證用電網(wǎng)絡(luò)體系的正常運(yùn)行，在日常生活中發(fā)揮著重要作用，但是也不可避免在使用過(guò)程中出現(xiàn)暴露了一些問(wèn)題，如整體缺乏總體規(guī)劃、信息兼容性差、新業(yè)務(wù)建設(shè)難度越來(lái)越大、通信的安全度無(wú)法得到保證等，如果這些問(wèn)題不能夠及時(shí)有效的去解決，必然會(huì)給我國(guó)智能電網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)不利的影響。而隨著信息化社會(huì)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)在供電、發(fā)電、用電等電力領(lǐng)域和加強(qiáng)企業(yè)通信服務(wù)方面有些越來(lái)越重要的運(yùn)用，但是對(duì)于出現(xiàn)的問(wèn)題，并沒(méi)有有效的及時(shí)的解決辦法和方案。

目前，世界范圍內(nèi)，包括發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家，都對(duì)智能電網(wǎng)配電用電體系中的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了大力研究，主要集中在通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面，考慮當(dāng)前實(shí)際網(wǎng)絡(luò)建設(shè)現(xiàn)狀和今后的發(fā)展方向前景，提出提高業(yè)務(wù)的目的。本篇文章正是在這樣的國(guó)際國(guó)內(nèi)背景條件下，全面整體的系統(tǒng)介紹了建設(shè)的具體規(guī)劃設(shè)計(jì)來(lái)解決這些問(wèn)題。

1 業(yè)務(wù)特點(diǎn)

智能電網(wǎng)的配電網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜，靈活多變，主要有四個(gè)特點(diǎn)，分別是：（1）信息量太大，建設(shè)工作多變復(fù)雜，出現(xiàn)的問(wèn)題多。（2）通訊半徑長(zhǎng)，配電用電業(yè)務(wù)距離遠(yuǎn)，大量的信息難以進(jìn)行有效管理。（3）通訊環(huán)境差，條件不好。（4）對(duì)外界因素依賴程度大，如易受到城市建設(shè)、通信網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充建設(shè)的影響。

智能電網(wǎng)配電用電業(yè)務(wù)模型有著豐富的內(nèi)容，包括配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)、用電管理業(yè)務(wù)、用能服務(wù)業(yè)務(wù)、電網(wǎng)檢測(cè)業(yè)務(wù)、臨時(shí)業(yè)務(wù)等等，每個(gè)業(yè)務(wù)又各自構(gòu)成體系，如配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)包括信息采集化、變電站自動(dòng)化、故障隔離定位故障去除、負(fù)荷管理、電壓及無(wú)功管理、表計(jì)讀取、設(shè)備管理、檢修管理、規(guī)劃設(shè)計(jì)管理等9項(xiàng)具體內(nèi)容，根據(jù)這個(gè)完整的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)體系，我們可以得出，適合各自發(fā)展需要的網(wǎng)絡(luò)管理體系是智能電網(wǎng)通訊網(wǎng)絡(luò)建立的基礎(chǔ)和前提，做好相關(guān)業(yè)務(wù)，按照要求來(lái)建立業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)通訊工作。

2 配用電相關(guān)業(yè)務(wù)介紹

2.1 自動(dòng)化系統(tǒng)

傳統(tǒng)電網(wǎng)在配電通信工作中多采用專線方式，比如電話通訊就是靠接通專線來(lái)完成。隨著智能電網(wǎng)配電用電業(yè)務(wù)的發(fā)展，如今采用的是高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)，以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)為中心，線路資源使用率高，能夠基本實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)和配電自動(dòng)化統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化管理功能。在科技發(fā)展的過(guò)程中，要實(shí)現(xiàn)配電通信工作的自動(dòng)化主要是依靠以太網(wǎng)方面的技術(shù)。

2.2 用電管理業(yè)務(wù)

用電是日常生活生產(chǎn)過(guò)程中與人們關(guān)系最緊密的環(huán)節(jié)。為了給人們的生活提供便利，智能電網(wǎng)體系下的用電朝著全自動(dòng)化、預(yù)付費(fèi)用、范圍廣泛的方向發(fā)展。想要實(shí)現(xiàn)用電管理的自動(dòng)化，需要借助分組無(wú)線服務(wù)技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)是GSM技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展得到的產(chǎn)物，這種技術(shù)的核心內(nèi)容是將在端口采集到的區(qū)域的信息傳輸?shù)郊衅魅ィ笤谕ㄟ^(guò)電信專網(wǎng)運(yùn)輸?shù)诫娏镜闹髡局腥ァ＿@種方式下的通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)十分簡(jiǎn)單，有著一定的有點(diǎn)，但同時(shí)也存在著一定的不足就是這種方法收集數(shù)據(jù)的效率相對(duì)角度，而且反饋的速度不夠及時(shí)無(wú)法滿足用戶的需求，在運(yùn)用這種業(yè)務(wù)的時(shí)候所要支付的運(yùn)營(yíng)費(fèi)也比較高。

用電業(yè)務(wù)中，主站以電能信息采集為主，遠(yuǎn)程接入通信網(wǎng)是核心，將專變采集終端、公變采集終端、集中器、汽車充電式終端、分布式電源終端通過(guò)本地通信網(wǎng)絡(luò)和智能電表有機(jī)構(gòu)成一個(gè)整體，共同形成用電信息采集業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)模型。

2.3 用能服務(wù)

用能服務(wù)指的是電力公司和客戶端之間實(shí)現(xiàn)多種用能服務(wù)的過(guò)程，電力公司可以根據(jù)用戶的需求打造出個(gè)性化的，多樣化的服務(wù)，用戶可以借助互聯(lián)網(wǎng)向電力公司表達(dá)自己的個(gè)性化需求，電力公司接受之后制定專門(mén)的服務(wù)，并通過(guò)電力通信網(wǎng)進(jìn)行傳輸。所提供的服務(wù)除了傳統(tǒng)的信息之外，還可以進(jìn)行視頻通信、語(yǔ)音通信等多種服務(wù)模式。

主站和95598互動(dòng)網(wǎng)站相互連接，分別對(duì)應(yīng)電力通信網(wǎng)和公共通信網(wǎng)，與智能交互終端大客戶和智能交互終端用戶端交錯(cuò)在一起，大客戶端包括用戶表計(jì)和控制器，智能交互終端用戶端則包括智能插座、智能家電、安防設(shè)備等，傳輸用戶用電需求，完成用電服務(wù)交互工作。

2.4 監(jiān)測(cè)輔助

智能電網(wǎng)體系下信息數(shù)據(jù)量空前增大，也易出現(xiàn)各種狀況問(wèn)題，情況復(fù)雜，需要做好及時(shí)有效的管理監(jiān)控才能及時(shí)的解決問(wèn)題，把控風(fēng)險(xiǎn)。比如像自動(dòng)化變電站、事故維修現(xiàn)場(chǎng)的安全性以及一些大型設(shè)備的開(kāi)關(guān)情況都需要嚴(yán)密的監(jiān)控來(lái)保障項(xiàng)目運(yùn)行的安全性。這種情況下采用了廣泛應(yīng)用中收效甚好的視頻環(huán)境監(jiān)測(cè)輔助網(wǎng)絡(luò)。對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)控的結(jié)構(gòu)是將以太網(wǎng)作為結(jié)構(gòu)的核心，通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)連接主站和監(jiān)視器以及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)下的各種傳感器，將傳感器接收到的信息以及監(jiān)控拍到的視頻資料及時(shí)的傳遞給主站，并將兩者相互結(jié)合形成監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，從而形成了一套較為完善的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3 重要技術(shù)

3.1 通訊協(xié)議組成

主站下的應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、鏈路層、物理層，和匯聚開(kāi)關(guān)下對(duì)應(yīng)的層次相互連接，共同形成一條物理通道，同時(shí)終端的應(yīng)用層、鏈路層和物理層也與匯聚網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)建成物理通道，共同構(gòu)建完整的通訊協(xié)議結(jié)構(gòu)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)技術(shù)

智能化社會(huì)下的網(wǎng)絡(luò)安全安全越來(lái)越重要。為保障信息數(shù)據(jù)安全，融合了多種通信技術(shù)如加密過(guò)濾技術(shù)、安全檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù)、防護(hù)技術(shù)、問(wèn)題監(jiān)控技術(shù)、數(shù)據(jù)恢復(fù)與備份技術(shù)等，共同發(fā)揮作用，一起為智能電網(wǎng)的信息安全工作保駕護(hù)航。

3.3 綜合網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)

綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)是對(duì)包括無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)、光交換網(wǎng)絡(luò)、載波網(wǎng)絡(luò)、XPON網(wǎng)絡(luò)、WSN網(wǎng)絡(luò)、WIFI專網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一集中管理，方便故障排除工作。

3.4 交互的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)

配電用電業(yè)務(wù)有多個(gè)業(yè)務(wù)，要求業(yè)務(wù)之間融合交互，方便管理。具體要求有：保證安全性、不同業(yè)務(wù)采用適合的通信技術(shù)。

3.5 多技術(shù)

配電用電情況復(fù)雜，業(yè)務(wù)眾多，需要采用多種通信技術(shù)來(lái)管理。

4 關(guān)鍵要素

將多種科學(xué)技術(shù)結(jié)合起來(lái)共同發(fā)展是目前較為常見(jiàn)的科研方法之一，這種融合式的發(fā)展也是順應(yīng)了多元化的發(fā)展局勢(shì)。在智能電網(wǎng)發(fā)展的過(guò)程中可以合理的引入無(wú)光源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)據(jù)融合技術(shù)、網(wǎng)管的綜合處理技術(shù)、采用協(xié)議結(jié)構(gòu)模式等方法和手段來(lái)完善相關(guān)的通信技術(shù)，在眾多的關(guān)鍵要素中，網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的應(yīng)用尤為重要。由于配電通信網(wǎng)中加入了許多新型的技術(shù)而且和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，如果能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)安全起到有效的保障，就能夠保障配電通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行和服務(wù)。

5 實(shí)際案例

配電用電通信技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中普遍采用混合組網(wǎng)模式，以電力骨干通信網(wǎng)為中心，從主站到傳輸網(wǎng)、匯聚子站、高壓配電網(wǎng)、配電終端、本地網(wǎng)，再到最后的用電終端，就是一個(gè)完整的典型配電通信網(wǎng)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)。這種混合組網(wǎng)絡(luò)可以發(fā)揮不同的通信技術(shù)各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)其不足，而且能夠滿足多種服務(wù)的共同開(kāi)展。其中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)電力骨干通信網(wǎng)和用戶端的直接連接，采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的前提是要建設(shè)好相應(yīng)的基站，這種技術(shù)需要WIFI網(wǎng)絡(luò)的支持，可以省略中間的很多步驟。混合組網(wǎng)模式除了要有傳輸層之外，還應(yīng)當(dāng)配備相應(yīng)的接入技術(shù)，接入技術(shù)有根據(jù)范圍的不同分為遠(yuǎn)程的接入和本地的接入。

類似的環(huán)形的、屬性的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是屬于比較純銅的工業(yè)交換機(jī)的接入模式，而鏈?zhǔn)胶图惺降慕Y(jié)構(gòu)則是屬于XPON式的接入模式，上述的這幾種模式就是我們所說(shuō)的遠(yuǎn)程的接入模式。

混合配電系統(tǒng)有三個(gè)層面和一個(gè)綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，三個(gè)層面分別是骨干傳輸層、遠(yuǎn)程接入網(wǎng)、本地接入網(wǎng)，各自對(duì)不同的地區(qū)層面進(jìn)行配電工作。綜合網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能有效實(shí)現(xiàn)基本管理、配置管理、性能管理、故障管理、安全管理。

6 總結(jié)

本文是面向智能電網(wǎng)的配電用電通信網(wǎng)絡(luò)研究，結(jié)合了國(guó)際國(guó)內(nèi)最前沿的電力通信建設(shè)研究理論，分析電網(wǎng)內(nèi)業(yè)務(wù)之間的關(guān)系，用戶的用電需求，建立業(yè)務(wù)模型，接下來(lái)從多業(yè)務(wù)融合網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展角度，具體分析構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)有關(guān)的四種關(guān)鍵技術(shù)。最后講實(shí)際智能電網(wǎng)配電用電過(guò)程中成功建設(shè)案例，提出了一個(gè)能夠支持視頻監(jiān)視、用電信息數(shù)據(jù)收集等業(yè)務(wù)在內(nèi)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，給出了各個(gè)電網(wǎng)層面適用的技術(shù)方向。

[1] 陸小銘，曹維華，余勇昌．電信運(yùn)營(yíng)商發(fā)展云存儲(chǔ)業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題探討[J]．電信科學(xué)，2010，26(6)：71-75.

[2] 程曉榮，苑津莎，侯思祖，等．基于移動(dòng)代理的寬帶電力線通信網(wǎng)絡(luò)管理模型研究[J]．中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005，25(9)：74-79.

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[5] 焦群，蔡斌．電力通信綜合網(wǎng)管系統(tǒng)發(fā)展建議[J]．電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002，26(23)：54-57．

Research on Intelligent Communication with Intelligent Power Network

Zhang Weimin, Zhao Xinying
(Zhengzhou Railway Vocational and Technical College,Zhengzhou Henan,451460)

In the smart grid system, the research of distribution communication network is an important part. This paper is the latest research results at home and abroad, and analyzes the current situation, development prospects and future directions of distribution communication network. This paper first analysis the business of electricity distribution point to the smart grid, referred to the proposed intelligent distribution characteristics of the electricity business model is constructed for a variety of business network model, introduces the advanced distribution automation system, power load management system, and service network, network detection.

smart grid system; communication network