通信信息技術在智能電網建設中的應用

文/趙忠

經濟和社會的快速發展，帶來的就是能源資源被大面積消耗，環境被嚴重破壞和污染，這成為新時期社會發展面臨的顯著問題。因著節能環保的需求，電力行業正在不斷開發新能源及其利用模式，而考慮到用戶對電力的需求越來越高，帶來的用電負荷也越來越大，因此建設智能電網成為電力行業的發展重點。目前來看，我國智能電網建設已取得一定成績，本次就對智能電網運行和對通信信息技術的應用進行探究。

1 智能電網運行的實際特征

智能電網的建設以通信技術和信息技術為支撐，借助先進的技術手段、智能化的設備、高效的管理模式等，建立高效的決策支持系統，實現電網系統的集成建設，以保證智能電網的安全穩定運行。在運行時，智能電網具有多個特征：

（1）自愈性，在電網突然遭受雷擊、地震、火災或停電時，系統可以通過實時的監督，對電網進行管理，迅速診斷出故障原因，并定位故障位置，進行隔離和維修。

（2）安全性，智能電網的安全范圍比較大，包括供電安全，變電站、用戶、設備之間的信息數據安全等。

（3）兼容集成并存，智能電網的兼容性和集成性都很好，可以兼容所有數據形式和不同生產標準的設備，還可以準確控制用戶的不同用電需求。

2 通信信息技術在智能電網建設中的應用

2.1 PON技術

PON指的是無源光纖網絡，一直以來，業界都認為PON技術是接入網的發展方向，該技術提供的寬帶可以充分滿足現在和未來多樣化寬帶業務的需要，足以解決寬帶接入問題；該技術的設備成本和運維管理開銷相比其他網絡技術要低，經濟性高。而且目前PON技術是實現FTTB/FTTH的主要技術。

PON是一種采用點到多點（P2MP）結構的單纖雙向光接入網絡。PON系統由局端的光線路終端（OLT）、光分配網絡（ODN）和用戶側的光網絡單元（ONU）組成，為單纖雙向系統。在下行方向（OLT到ONU），OLT發送的信號通過ODN到達各個ONU。在上行方向（ONU到OLT），ONU發送的信號只會到達OLT，而不會到達其他ONU。為了避免數據沖突并提高網絡效率，上行方向采用TDMA多址接入方式，并對各ONU的數據發送進行管理。ODN在OLT和ONU間提供光通道。

目前來說，PON包括APON、EPON、GPON等技術，可實現多種通信功能。比如EPON是一個全業務提供平臺，能支持數據業務，也能支持語音和視頻等實時性業務，而且因為EPON傳輸IP數據分組無需協議轉換，效率高，非常適合用于數據業務。但EPON在傳輸傳統TDM業務上的能力廣受質疑。

2.2 WiMAX技術

WiMAX是全球互通微波訪問，一般WiMAX技術指的是無線寬帶城市局域網接入技術。WiMAX技術的網絡系統包括核心網和接入網，前者又包括路由器、3A代理服務器、網關設備和用戶數據等部分，負責實現用戶的身份認證、漫游服務和管理、提供網絡接口等；后者主要負責借助基站和用戶站保證用戶無線接入。

WiMAX技術的形成，囊括了OFDM、MIMO等多種技術在內的技術，大大提升了網絡通信輸送寬帶的抗干擾性能，可以實現固定和移動用戶的無線接入。WiMAX可以實現更遠距離的傳輸，提供更高速的寬帶接入、多媒體通信服務、最后一公里網絡接入服務。許多企業慎重研究了WiMAX技術作為最后一英里高速連接服務的可能，還有WiMAX作為增加帶寬以滿足多樣化的數據密集性應用的方法，由于競爭會使價格降低，這項應用可降低家庭或企業用戶的費用。但也存在不支持用戶在移動過程中無縫切換或需求速度很高的劣勢。目前來說，該技術相對成熟，但適用的電力頻點不足，而且WiMAX技術也存在其他競爭技術，比如說3G、4G、5G移動通信系統，還有網上導向之系統等技術。

2.3 PLC技術

PLC指的是可編程邏輯控制器，過去多用于工業方面。PLC技術可以在內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時/計數和算術運算等操作指令，并通過數字式或模擬式的輸入、輸出接口，控制各種類型的機械操作或實際生產過程。PLC技術的用戶程序編制形象、直觀、方便易學，對于操作人員要求較低，并不要求有專業知識基礎，而且該技術運行時的調試與查錯也都很方便。所以近年來PLC技術被廣泛應用在機械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織、印刷、食品、建筑等多個領域。

在智能電網上的應用來說，PLC技術屬于比較特殊的電力系統通信方式，主要是利用電力電纜作為傳輸媒介，利用載波方式傳輸數據信息。PLC技術主要應用在35kV以上電壓等級的輸電系統中，可負責調控電話、遠動和線路繼電保護信息。就目前來說，該技術主要應用在配電網的自動化網絡及遠方自動抄表系統中的信息通道方面。相比其他技術，該技術實現方式比較復雜，因此很存在容易受到信道噪音干擾、時頻變化困難、難以保證信息傳輸帶寬和可靠性等問題。

3 PON、WiMAX和PLC通信技術組網的經濟成本比較

PON技術的帶寬速率在1250-2500Mbps之間，傳輸距離在20km以內；WiMAX技術的帶寬速率在70Mbps，傳輸距離在1-3km以內PLC技術的帶寬速率在200Mbps，傳輸距離在0.5km左右。從這方面來看，PON技術的優勢較大，適用于遠距離傳輸，而PLC只適用于短距離傳輸。但分析三種技術的性價比，發現PON技術在建設成本、可靠性、安全性、實時性方面都有較大優勢，基本不受限制；WiMAX技術的技術水平較高，成本也較高，同樣的安全性和可靠性都較高，但容易受氣候和地形因素的限制，信號容易被干擾；PLC技術的建設成本相對較低，對比與PON技術和WiMAX技術，可靠性、安全性和實時性稍遜一籌，但應用該技術的產品開發程度不足，而且會受到電網荷載和結構因素的限制。綜合各方面因素來看，PON技術具有比較明顯的傳輸性能優勢，但成本優勢較低；WiMAX技術和PLC技術相對來說在建設成本、投資使用和施工難易程度上面的性價比更高，優勢顯著。

4 結語

智能電網的技術核心就是通信信息技術，常用的包括PON、WiMAX和PLC三類技術，通過對這三類技術的分析，發現智能電網結構主要以PON光纖為主要架構，輔助以PLC技術，而對帶寬需求不高或不足的地區可以使用CDMA或者GPRS技術作為補充，形成完善的智能電網通信網絡。