電力通信技術在智能電網中的應用

荊仲毅，張 琳

（1.東北電力大學，吉林 吉林 132012；2.中國聯合網絡通信有限公司，北京 100033）

0 引 言

隨著經濟社會的發展，人們的電力需求不斷增長。因此，需大力建設智能電網，實現電網的智能化管理，以降低發電成本，提高發電質量。根據規劃，我國將在“十三五”期間建設8 000多座智能變電站。智能電網中安裝了大量的電子設備和智能設備，對通信技術要求較高，故傳統的通信技術已無法滿足智能電網的發展需求。

1 電力通信技術與智能電網概述

電力通信技術是利用電力線傳輸數據和語音信號的一種通信方式。它是整個電力系統的基礎，是電力系統通信網絡的重要組成部分，可為整個電網提供通信服務。電力系統中，電力發送、傳輸及供給等環節均需要電力通信技術的支持。在電力生產階段，電力通信技術可管理電力生產，確保整個系統的集中管理和統一調度；在電力輸送階段，電力通信技術可降低電能的輸送線損率，提高通信質量，降低發電成本[1]。電力通信技術可為整個電力系統提供安全、可靠的通信系統和通信方式，確保整個電力系統有效運行。

智能電網采用數字化傳輸和網絡化通信以實現信息共享。它具有自動完成信息數據采集、測量、控制及保護等功能，并全天候自動分析、調節、控制及管理電網。智能變電站實現了無人值守和遠程監控的運行模式。同時，智能變電站保護裝置的電流和電壓采用SV接口，開關輸入采用GOOSE接口，大大增加了通信接口數量。其中，光纖接口易發熱，影響通信的質量[2]。

2 智能電網對電力通信技術的要求

2.1 電能計量功能

為了更好地實現電能管理，電網公司開始利用智能電表。智能電表可采集電力相關數據，并實現預付電費、記憶、自動抄表、防竊電及顯示等功能。通過智能電表的調價模式，供電企業可智能調節用電較多的用戶。例如，用戶用電量超過一定值時，可通過提高電費達到節能的目的。智能電表對電能計算精度有更高要求，需具備自動采集、分析及處理數據的功能，故通信技術必須滿足智能電表的計量功能要求。

2.2 即時通信功能

智能電表自動采集、分析、處理及存儲電力系統運行數據，可及時發現電網中存在的問題，并向電力調度中心發出警報信息。工作人員根據警報信息，立即鎖定故障范圍，從而防止電力故障的進一步擴大。因此，智能電網必須具備即時通信要求。即時通信技術分析和處理電網運行情況，實時采集和傳輸數據信息，從而確保整個電力系統數據的安全性和可靠性。

2.3 實時監測功能

智能電網可實現電網的無人化值守，降低電力工人的工作強度。復雜的電網運行環境、電力設備的自身缺陷和自然因素等，均可造成電力設備絕緣性能下降、電力電纜松動及設備故障等問題[3]。通過檢測電力設備，確保各項性能滿足電力運行要求。利用可視化技術將各個監控設備的信息實時傳輸到電力調度中心，實現電力調度中心實時監控全網重要電力設備的功能，從而確保智能電網安全、穩定運行。

3 智能電網通信系統存在的問題

我國智能電網的發展時間較短，相關技術還不夠完善。電網的通信傳輸系統、視頻監控系統等不是同時建設完工，可能出現系統不兼容現象，導致無法共享電網數據信息或者及時轉換相關傳輸符號而影響通信系統的正常運行。此外，我國智能電網中應用的各種電子設備、通信設備及運營商不是同一家，存在系統差異，影響電力電子設備的正常運行。由于我國智能電網發展速度較快，原有的通信系統無法滿足現有的通信要求，導致通信質量較差，傳輸速度較慢，無法實時傳達信息。

4 電力通信技術在智能電網中的應用

4.1 電力通信技術應用于智能電網傳輸

隨著電網規模的不斷擴大，原有的通信系統已無法滿足智能電網通信質量和速度的要求。光纖通信技術是以光波為傳輸載波、以光纖為傳輸媒介來傳輸信息的一種方式。光纖通信技術在發送端將傳遞信號轉變為電信號，并將其調制到激光器的光束上。光束的信號強度隨電信號的頻率發生變化，并通過光芯將電信號發送出去。接收端接收到電信號后，經過調制恢復到原來的信號。光纖通信技術與傳統的微波通信技術相比，具有三方面優勢[4]。第一，光纖通信技術容量大。光纖通信技術由光纖電纜傳輸信號，光纖的光波頻率比電纜的頻率高，且傳輸中信號的損耗較低，故光纖通信技術的傳輸容量比微波通信技術大。第二，光纖電纜的抗電磁干擾性強。光纖外層是由石英制成的絕緣體，不易受環境的腐蝕和污染，且不易受到雷電、電磁及太陽黑子活動釋放的電磁干擾的影響，可與高壓線平行設置。第三，光纖通信技術的保密性好。光纖通信技術的光波信號被限制在光波導結構中，各個通道獨立存在，不受其他通道的干擾。

4.2 電力通信技術在智能電網運營管理中的應用

智能電網建立在高速、雙向通信網絡基礎上，利用傳感技術、測量技術、控制技術以及支持決策系統，實現電網的安全、可靠及高效運行。智能電網安裝了大量傳感設備、監測設備以及電力電子設備，可實現電網的智能化管理。智能電網對電力通信技術要求較高，只有高質量的通信技術可實現自動采集、自動存儲、自動分析以及自動記錄功能。將通信技術應用于智能電網運營管理，可實現智能化管理和檢修電網。通過SCD可視化技術，可在線監控智能變電站二次回路、不可見的虛端子等情況，并以圖形、圖像的形式予以呈現，便于運維管理人員快速分析存在的問題，提高變電站的運行管理效率[5]。

4.3 電力通信技術在光伏發電中的應用

近年來，國家大力發展太陽能光伏發電，給予其政策和財政支持，極大地促進了光伏發電技術的發展。分布式光伏電源一般包括電力部門、電力用戶以及第三方[6]。為更好地實現分布式能源的管理，需利用通信技術自動化管理分布式電源電壓和電功率。太陽能光伏發電系統發電量具有較大的隨機性和波動性，輸出功率范圍波動較大，需量程較寬的計量表滿足精度要求。實際運行中，電流和電壓互感器是非線性運行，電子電流表在低額度范圍內計量精度較低，在25%～100%的額定范圍內計量精度較高[7]。因此，需進一步加大通信技術在電網應用中的研究。

5 結 論

智能電網是我國電網發展的主流，并建立在高效通信系統基礎上。因此，簡單概述智能電網與電力通信技術，闡述智能電網對電力通信技術的要求，并重點介紹了電力通信技術在智能電網中的應用。