電力信息通信技術(shù)在智能建筑電氣及電網(wǎng)中的應(yīng)用

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步，信息化、數(shù)字化和智能化技術(shù)在自動控制領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，在保證精準(zhǔn)度的同時(shí)，也給工作質(zhì)量提供了保障。經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展帶動用了電量的不斷增加，電力通信網(wǎng)和電力一次網(wǎng)進(jìn)行了更加密切的“兩網(wǎng)融合”，在智能電網(wǎng)的發(fā)展過程中，電力通信技術(shù)在電力電網(wǎng)發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，建筑電氣工程智能化管理有利于提高對其的控制水平，建筑電氣運(yùn)用智能化技術(shù)，使施工過程中各種設(shè)備安裝、調(diào)試的精度得到了提高和改進(jìn)，確保了建筑工程的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：通信網(wǎng)絡(luò)；人工智能；電力通信；智能電網(wǎng)

中圖分類號：TU855；TM76 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-4706（2018）06-0064-03

Abstract：With the continuous development and progress of science and technology，informatization，digitalization and intelligent technology have been widely used in the field of automatic control，and the quality of work is guaranteed at the same time. With the rapid development of the economy，the power supply is increasing. The power communication network and the power network have been more closely integrated with the“integration of two networks”. In the process of the development of the intelligent grid，the power communication technology plays a vital role in the development of the power grid，and the intelligent management of the building electrical engineering is beneficial. In order to improve its control level，the building electrical application of intelligent technology makes the installation and debugging accuracy of all kinds of equipment improved and improved during the construction process，so as to ensure the quality of the construction project.

Keywords：communication network；artificial intelligence；power communication；intelligent grid

1 智能電網(wǎng)及電力通信技術(shù)

1.1 智能化技術(shù)的理論基礎(chǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會的迅猛發(fā)展，電氣工程在生產(chǎn)和生活中占據(jù)著越來越重要的作用，計(jì)算機(jī)技術(shù)中的高端分支智能化技術(shù)也逐漸被運(yùn)用于電氣領(lǐng)域，電氣自動化控制中對智能化技術(shù)的應(yīng)用，更好地實(shí)現(xiàn)了自動化的控制效果。隨著智能化技術(shù)的不斷更新和進(jìn)步，各個(gè)領(lǐng)域開始普遍采用智能化技術(shù)，對智能化技術(shù)進(jìn)行研究是以智能化理論為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行創(chuàng)新和開發(fā)。人工智能是對人類的行為進(jìn)行模仿，并進(jìn)行分析和判斷，通過過程控制和相關(guān)控制，可以實(shí)現(xiàn)某些特定的智能操作。通過合理應(yīng)用智能化技術(shù)，用智能機(jī)器代替人的作業(yè)，可以減少工作人員的作業(yè)強(qiáng)度和壓力，提高工作的可靠性，以及提升電氣管理的水平。

1.2 智能電網(wǎng)

智能電網(wǎng)帶有互動化、自動化以及信息化的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)不僅對我國智能電網(wǎng)的建設(shè)起到推動作用，而且能夠在客觀上推動電力通信、電力營銷、電網(wǎng)保護(hù)、電力調(diào)度的進(jìn)一步發(fā)展。電網(wǎng)智能化簡稱為智能電網(wǎng)，該技術(shù)通過現(xiàn)代化傳感和測量技術(shù)，以高速集成雙向通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)，在決策支持系統(tǒng)和多元化控制模式的協(xié)助下，使電網(wǎng)能夠可靠、安全和經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

1.3 電力通信技術(shù)

電力通信技術(shù)在構(gòu)建智能電網(wǎng)高速集成雙向通行網(wǎng)絡(luò)方面發(fā)揮著非常重要的作用，同時(shí)在電力通信技術(shù)、電力系統(tǒng)的自動化等方面也發(fā)揮著積極的作用。在控制過程中，建筑電氣工程智能化技術(shù)可對各種數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，把信息轉(zhuǎn)化為圖像、聲音、圖形等形式表達(dá)給用戶，從而實(shí)現(xiàn)信息的交流。電力通信技術(shù)可以顯著提升系統(tǒng)的工作效率，且當(dāng)前智能化技術(shù)的應(yīng)用向著多元化和多系統(tǒng)集成的綜合性方向發(fā)展，技術(shù)應(yīng)用的工序較少，且精度和效率都很高，這兩個(gè)指標(biāo)也是衡量自動化控制水平的重要參考內(nèi)容。因智能化技術(shù)使用多個(gè)處理器，高速CPU和RISC芯片具有很高的工作效率，且工作精度也很高，因此，采用電力通信技術(shù)有利于電力系統(tǒng)的調(diào)度，可使電力系統(tǒng)保持高效運(yùn)行，采用該技術(shù)，電網(wǎng)智能化水平能夠得到不斷的提升和改進(jìn)，使電力系統(tǒng)更便于人為控制。

1.4 依托于電力通信技術(shù)的智能電網(wǎng)構(gòu)建

建立智能化電網(wǎng)需要具備三個(gè)要素：第一，構(gòu)建實(shí)時(shí)、雙向、高效的電力通信網(wǎng)絡(luò)框架；第二，在運(yùn)行過程中進(jìn)行精細(xì)化、智能化的管理決策；第三，及時(shí)、準(zhǔn)確地監(jiān)控與采集電力系統(tǒng)的智能數(shù)據(jù)。在建設(shè)智能網(wǎng)絡(luò)的過程中，電力通信基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)是重要的硬件保障，現(xiàn)代化管理、自動化控制和市場化運(yùn)營三方面構(gòu)成了電力通信基礎(chǔ)設(shè)施，電力網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)置離不開自動化控制技術(shù)，更依托于電力市場化運(yùn)營和現(xiàn)代化管理中企業(yè)內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換等工作的支撐。

2 智能化技術(shù)在現(xiàn)代建筑電氣中的應(yīng)用

2.1 智能化技術(shù)在建筑電氣化自動控制中的應(yīng)用

在建筑電氣中，為保證其安全可靠運(yùn)行，避免發(fā)生突發(fā)事件，要在電氣設(shè)備內(nèi)部設(shè)置保護(hù)和控制系統(tǒng)，包括變壓器裝置、照明裝置等。在對建筑電氣進(jìn)行管理和控制的過程中，需要運(yùn)用精密傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)與GPS定位技術(shù)，在電氣設(shè)備內(nèi)“植入”GPS技術(shù)，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)對電氣設(shè)備的定位，為定位操作提供基礎(chǔ)保證；然后借助精密傳感技術(shù)，把關(guān)于電氣設(shè)備運(yùn)行的信息數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，這樣計(jì)算機(jī)系統(tǒng)便取得了來自GPS定位部位的電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)信息參數(shù)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)把搜集到的數(shù)據(jù)信息和存儲的歷史信息進(jìn)行對比，便于及時(shí)檢測系統(tǒng)存在的問題，同時(shí)在控制系統(tǒng)中，電氣相關(guān)技術(shù)人員根據(jù)電路和電氣的相關(guān)知識，對控制系統(tǒng)的程序進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置相關(guān)自動執(zhí)行處理操作，實(shí)現(xiàn)電氣工程的自動化控制。這種方式可有效避免突發(fā)事件的發(fā)生。

2.2 智能化技術(shù)在建筑電氣工程故障檢測分析中的應(yīng)用

建筑電氣設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動化管理和控制后，要對故障進(jìn)行預(yù)測分析，以確保電氣設(shè)備處于正常運(yùn)行狀態(tài)。傳統(tǒng)的故障診斷方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力，結(jié)果可靠性低，且方法步驟較復(fù)雜。可借助智能化管理技術(shù)對建筑電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制和保護(hù)，智能化程序能及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的故障，并迅速報(bào)警，對產(chǎn)生故障的部位進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，同時(shí)把搜集到的數(shù)據(jù)信息傳送到智能故障分析系統(tǒng)，對存在故障的部位開展故障分析或提出維修處理建議，便于技術(shù)人員進(jìn)行維修。當(dāng)前，智能化故障預(yù)測分析技術(shù)主要是借助智能監(jiān)控，采用專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊系統(tǒng)方法進(jìn)行預(yù)測和分析。電機(jī)和變壓器是重要的電氣設(shè)備，當(dāng)存在故障時(shí)，要及時(shí)對其進(jìn)行排查和處理，以保證電氣線路的正常運(yùn)行，采用智能化技術(shù)后，系統(tǒng)首先會分析變壓器油中的氣體成分，這為電氣維修人員開展電氣設(shè)備維修工作提供了參考依據(jù)，便于分析故障產(chǎn)生的原因。

2.3 智能化技術(shù)在建筑電氣設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

對電氣設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)設(shè)計(jì)時(shí)，電氣智能化系統(tǒng)采用遺傳算法和專家系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)該功能。遺傳算法借助生物界的進(jìn)化規(guī)律開展隨機(jī)搜索，這是一種先進(jìn)的、科學(xué)的計(jì)算模型，通過模擬達(dá)爾文生物進(jìn)化論中的自然選擇理論與生物進(jìn)化論的遺傳學(xué)原理來進(jìn)行運(yùn)算，智能化系統(tǒng)借助生物進(jìn)化的相關(guān)規(guī)律，通過分析搜集到的相關(guān)數(shù)據(jù)信息對電氣設(shè)備進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)存在的缺陷，之后借助專家系統(tǒng)對這些缺陷進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，把智能化技術(shù)中專家系統(tǒng)與遺傳算法有機(jī)地結(jié)合起來，從而實(shí)現(xiàn)建筑電氣設(shè)備性能參數(shù)的優(yōu)化。

2.4 智能化技術(shù)在建筑節(jié)能中的應(yīng)用

近年來，在建筑節(jié)能中廣泛地使用和推廣智能化技術(shù)，這不僅可為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益，也符合國家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略理念。在建筑行業(yè)中，電梯、公共照明系統(tǒng)、空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)等設(shè)備采用智能化技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自動化控制和實(shí)時(shí)監(jiān)控，對建筑設(shè)備進(jìn)行控制和管理，提升了系統(tǒng)的工作效率，同時(shí)保證系統(tǒng)響應(yīng)的準(zhǔn)確性。

3 智能電網(wǎng)中電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用

3.1 進(jìn)一步完善通信體系性能

隨著我國智能電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，電網(wǎng)通信方面的安全和管理問題也需要得到有效的解決。在智能電網(wǎng)的覆蓋下，電力通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得更加開放，且具備通用標(biāo)準(zhǔn)——IEC61850，通過該標(biāo)準(zhǔn)，電力網(wǎng)絡(luò)的操作性可獲得大幅度的提升。在建設(shè)智能電網(wǎng)的過程中，設(shè)備間的信息通過電力通信技術(shù)進(jìn)行了有效的傳輸，同時(shí)借助電力通信的安全技術(shù)，系統(tǒng)的抵御攻擊和保密方面性能優(yōu)越，電力網(wǎng)絡(luò)安全性獲得了大幅度的提高。在智能化電網(wǎng)中，要使智能電網(wǎng)具備高效、安全、自愈、互動的特性，通信體系要具備更高的可靠性與保密性，系統(tǒng)對信息安全提出了更高的要求，以保證智能電網(wǎng)的安全性。

3.2 提升智能電網(wǎng)下電力網(wǎng)通信水平

3.2.1 采用多元化的通信手段

隨著我國信息網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)的大量資金投入和智能電網(wǎng)的迅猛發(fā)展，我國通信容量儲備在不斷地變小，大部分通信處于重載狀態(tài)，還有部分通信通道已處于飽和狀態(tài)，因此，選取具有可靠性、靈活性和多樣性的通信手段具有重要意義。我國電網(wǎng)通信主要采用光纖方式進(jìn)行信息傳輸，電力載波、微波、衛(wèi)星等成為主要的輔助通信傳輸手段。智能電網(wǎng)是隨著電力行業(yè)的不斷發(fā)展以及電力網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷革新而興起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是在世界電力技術(shù)以及電網(wǎng)理論的革新基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，通信手段的進(jìn)一步提高極大地促進(jìn)了智能電網(wǎng)通信水平的提高，無線、4G、光纖和PON等通信手段主要以通信資源為主，通過與移動、電信、聯(lián)通等公網(wǎng)的融合，有效地實(shí)現(xiàn)了資源共享，擴(kuò)大了智能電網(wǎng)的服務(wù)范圍。

3.2.2 擴(kuò)大通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋性

當(dāng)前我國主要網(wǎng)絡(luò)雖采用光纖化傳輸方式，但網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率不高，當(dāng)前配電網(wǎng)覆蓋率小于15%，電力通信網(wǎng)絡(luò)仍需不斷延伸，特別是和電網(wǎng)延伸有關(guān)的配電、變電、用電、送電等過程，需要對這些過程的通信能力進(jìn)行有效地提升。在電網(wǎng)建設(shè)方面，我國仍然處于初步發(fā)展階段，要積極開發(fā)并推廣智能電網(wǎng)技術(shù)，就要對電力通信的基礎(chǔ)建設(shè)工作進(jìn)行強(qiáng)化和完善，加大對電力通信基礎(chǔ)設(shè)施的投資強(qiáng)度，在用電的部位盡可能建立全面覆蓋的電力通信網(wǎng)，使用電的每個(gè)角落都可采用電力通信技術(shù)，推廣智能電網(wǎng)的重點(diǎn)領(lǐng)域涵蓋變電、發(fā)電、送電和用電等領(lǐng)域，有效提升智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)收集和處理能力，有效發(fā)揮智能電網(wǎng)的功能。

目前我國光纖覆蓋率較為薄弱，這就需要不斷提高光纖覆蓋率，不斷提高光纖覆蓋地區(qū)的配電和用電環(huán)節(jié)，進(jìn)一步提高發(fā)電、配電和用電客戶的互動和決策水平。要進(jìn)一步推動光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，將光纖網(wǎng)絡(luò)覆蓋推廣到每一個(gè)角落，實(shí)現(xiàn)需求地區(qū)的遠(yuǎn)程智能配電、抄表、電力營銷等無縫隙覆蓋服務(wù)，通過無線光網(wǎng)、移動無線、固定無線和PLC等通信方式推進(jìn)光纖入戶。

當(dāng)前我國光纖通信面臨著信息傳遞瓶頸的問題，這就需要不斷優(yōu)化通信網(wǎng)絡(luò)，擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)信息容量，不斷提高資源利用率，并且在此基礎(chǔ)上要向新能源領(lǐng)域以及低電壓電網(wǎng)發(fā)展。建立一體化的通信網(wǎng)絡(luò)管理體系，有效地將配電網(wǎng)、主網(wǎng)和用電網(wǎng)進(jìn)行結(jié)合。在智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中會遇到難度較大的施工地點(diǎn)，尤其是當(dāng)電力建設(shè)的環(huán)節(jié)比較險(xiǎn)峻，電力區(qū)間的跨度較大，線路輸送較長時(shí)，需要對其進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，采用遠(yuǎn)方監(jiān)控、控制以及作業(yè)聯(lián)絡(luò)等需求方式，另外要將光纖開發(fā)與無線相結(jié)合，固定通信同移動通信相結(jié)合，建立新型的通信方式。

3.3 積極采用智能電網(wǎng)下電力網(wǎng)通信新技術(shù)

目前4G技術(shù)已得到了廣泛的應(yīng)用，它是在原來3G基礎(chǔ)上，利用230MHz電力負(fù)荷無線通信頻點(diǎn)資源以及開發(fā)式的構(gòu)架，將智能控制、智能傳感和智能保護(hù)運(yùn)用到電網(wǎng)中，為用戶提供一個(gè)可靠、安全的使用環(huán)境，具有信息和物理雙重的安全可靠性。IPv6技術(shù)具有高安全性、靈活性等特點(diǎn)，能夠?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)提供更大的地址空間，對于智能電網(wǎng)的建設(shè)而言，此技術(shù)有利于將發(fā)電、變電、輸電、用電等技術(shù)納入這個(gè)技術(shù)之中，使智能電網(wǎng)進(jìn)入雙向通信空間。當(dāng)前我國互聯(lián)網(wǎng)建立在IPv4協(xié)議基礎(chǔ)上，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，原有協(xié)議已經(jīng)不能滿足網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求， IPv6協(xié)議成為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)地址的主要發(fā)展方向，并且隨著智能電網(wǎng)的建設(shè)以及網(wǎng)絡(luò)的普及，此協(xié)議將很快地運(yùn)用到智能電網(wǎng)的發(fā)展中，并且成為推動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。

3.4 構(gòu)建電力信息通信的應(yīng)急機(jī)制

要準(zhǔn)備和建立針對自然因素對電力系統(tǒng)產(chǎn)生損壞的備用電源與應(yīng)急通信機(jī)制。自然因素涉及臺風(fēng)、地震、雪災(zāi)、泥石流等災(zāi)害，可進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)的無線接入或微波接入。建設(shè)后備電源系統(tǒng)時(shí)，可充分結(jié)合分布式能源與微電網(wǎng)技術(shù)，積極建設(shè)與開發(fā)微通信網(wǎng)，發(fā)展自組網(wǎng)技術(shù)與脫網(wǎng)自通，預(yù)防重大自然災(zāi)害，并構(gòu)建智能電網(wǎng)下的電力應(yīng)急機(jī)制，當(dāng)出現(xiàn)緊急情況時(shí)，能夠及時(shí)解決用電問題。

3.5 做好智能電網(wǎng)中電氣的設(shè)計(jì)工作

在智能電器設(shè)計(jì)階段，要設(shè)置科學(xué)合理的設(shè)計(jì)目標(biāo)，保證設(shè)計(jì)的目標(biāo)滿足項(xiàng)目的實(shí)際具體情況。因智能化建筑設(shè)施復(fù)雜且功能全面，所以對于電氣提出了很高的設(shè)計(jì)與管理要求。因每種設(shè)備都有自身的優(yōu)點(diǎn)與缺陷，且功能上存在差異，所以設(shè)計(jì)時(shí)不可追求“新”、“全”的目標(biāo)，這不僅會增加建設(shè)成本與施工難度，還會導(dǎo)致系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果，造成資源浪費(fèi)。在進(jìn)行智能化系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，要結(jié)合項(xiàng)目的具體情況，實(shí)事求是，選擇恰當(dāng)?shù)碾姎庀到y(tǒng)和設(shè)備，并使用合適的控制技術(shù)，這樣才能最大限度地發(fā)揮電氣系統(tǒng)和設(shè)備的功能，滿足使用要求；在選擇可靠設(shè)備時(shí)，還要注重經(jīng)濟(jì)適用性；在采用新技術(shù)時(shí)，要保證建筑電氣工程的安全可靠，且對電氣系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化和簡化，降低工程造價(jià)。

4 結(jié) 論

建筑電氣工程采用智能化技術(shù)，可提升工作效率，有效地對電氣設(shè)備進(jìn)行自動化管理及控制，并可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的故障，進(jìn)行有效地排查和處理，同時(shí)還可以不斷對電氣系統(tǒng)進(jìn)行升級和優(yōu)化，極大地提升建筑電氣的工作效率。在強(qiáng)化智能電力通信技術(shù)應(yīng)用的同時(shí)，還要科學(xué)合理地對智能電網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃與布局，并要隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，不斷地進(jìn)行完善和優(yōu)化，有效開展電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建設(shè)工作，做好配套基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，在開發(fā)智能電網(wǎng)的過程中，要強(qiáng)化對智能電力通信技術(shù)的應(yīng)用和開發(fā)的力度。在應(yīng)用電力通信技術(shù)時(shí)，要注意系統(tǒng)的適應(yīng)性與匹配性，保證智能電網(wǎng)可安全、高效、可靠的運(yùn)行，同時(shí)還要對其將來的發(fā)展應(yīng)用趨勢進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測，這樣才能使電力通信更好地達(dá)到智能電網(wǎng)的應(yīng)用條件。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李賀.電氣工程自動化的智能化技術(shù)應(yīng)用分析 [J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013（16）：48.

作者簡介：徐安（1990.10-），男，漢族，助理工程師，本科。從事建筑工程施工技術(shù)及管理工作；殷有春（1976.04-），男，漢族，本科。從事建筑工程施工技術(shù)及管理工作。