智能電網(wǎng)時(shí)代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用①

王永強(qiáng)

摘要：隨著我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國各行各業(yè)都得了極大的提升，電力行業(yè)也不例外。電力系統(tǒng)是國家能源穩(wěn)定發(fā)展的命脈，而電力通信網(wǎng)絡(luò)則是支撐電力系統(tǒng)的重要技術(shù)。在目前我國電力系統(tǒng)在隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展而規(guī)模不斷擴(kuò)大的同時(shí)，也不斷有先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用其中來提升其自動(dòng)化和智能化水平，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的電能需求量和質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng);電力信息通信技術(shù);應(yīng)用

引言

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，涉及的環(huán)節(jié)眾多，如發(fā)電、送電、配電、用電等，電力通信貫穿整個(gè)過程，無論是輸電自動(dòng)化控制還是電力的商業(yè)化運(yùn)營，都需要借助電力信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)。在電力系統(tǒng)中，電力信息通信技術(shù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其本身也是實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自動(dòng)化和智能化運(yùn)行、遠(yuǎn)程操控的核心手段之一，需要得到足夠的重視。隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)向電力系統(tǒng)延伸，國家電網(wǎng)有限公司正大力開展智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)，大量的智能終端接入需要更加安全的通信網(wǎng)絡(luò)。

1電力信息通信技術(shù)

新的發(fā)展環(huán)境下，電力通信技術(shù)飛速發(fā)展，不再單純的局限于光纖通信和電力智能設(shè)施，還包含了網(wǎng)絡(luò)通信、無線通信等，而且相關(guān)技術(shù)得到了優(yōu)化和完善，在面對不同的情況時(shí)，可以發(fā)揮出不同作用，推動(dòng)電力信息傳輸方式的多樣化，更好的滿足電力系統(tǒng)的運(yùn)營需求。

2智能電網(wǎng)時(shí)代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用

2.1智能電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)

首先是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。正如前文所述，目前所建設(shè)和應(yīng)用的智能電網(wǎng)具有靈活的結(jié)構(gòu)以及較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。尤其是在目前我國的電網(wǎng)規(guī)模在不斷擴(kuò)大以及電力輸送距離在不斷增加的形勢下，需要結(jié)合當(dāng)下昀為先進(jìn)的技術(shù)來優(yōu)化智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)對電力資源的優(yōu)化配置。為此就需要應(yīng)用靈活的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｊ絹磉M(jìn)行智能電網(wǎng)建設(shè)，滿足對其運(yùn)行中輸電速度和輸電距離的要求。其次是智能計(jì)量體系和智能需求側(cè)的管理。為了保障智能電網(wǎng)運(yùn)行中可以通過針對性的電力服務(wù)來為用戶提供多樣化的服務(wù)，滿足其電力使用需求，就需要做好電網(wǎng)建設(shè)過程中的數(shù)據(jù)信息管理和分析工作。而針對其中比較重要的智能電表通信系統(tǒng)來說，可以及時(shí)結(jié)合用戶需求做出反應(yīng)，這就需要做好對智能計(jì)量體系的使用和管理工作，滿足電力用戶的需求，為用戶提供更加優(yōu)質(zhì)的電能服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對電能需求側(cè)的智能管理。

2.2基于光纖模式的量子密鑰分發(fā)技術(shù)

1）點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)方案。通過在 2個(gè)業(yè)務(wù)站點(diǎn)分別部署量子用戶站，構(gòu)建點(diǎn)對點(diǎn)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)基于量子密鑰的業(yè)務(wù)端到端加解密。該方案采用波分復(fù)用設(shè)備用 1根光纖構(gòu)建電力業(yè)務(wù)信道、量子信道和經(jīng)典信道。點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)條件下，量子密鑰分發(fā)的實(shí)現(xiàn)步驟包括：①量子密鑰生成與管理終端 A（QKDM-A）在量子信道中發(fā)射光量子信號，通過波分復(fù)用設(shè)備傳輸至量子密鑰生成與管理終端 B（QKDM-B），通過硬件模塊檢測光量子態(tài);②QKDM-B與 QKDM-A的光量子態(tài)比對信號通過協(xié)商通道傳送（僅比對信號，非密鑰數(shù)據(jù)），通過協(xié)商得出量子密鑰，并存儲于各自的密鑰存儲模塊;③通過密鑰管理軟件協(xié)商，QKDM-A和 QKDMB分別將匹配的對稱密鑰分發(fā)至對應(yīng)的量子 VPN網(wǎng)關(guān);④量子 VPN獲取密鑰后，使用量子密鑰建立 IPsecVPN隧道，為業(yè)務(wù)傳輸提供端到端安全保障。2）點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)方案。為保證單點(diǎn)與多點(diǎn)均能生成量子密鑰，點(diǎn)對多點(diǎn)組網(wǎng)方案相對于點(diǎn)對點(diǎn)組網(wǎng)方案，增加了與多個(gè)密鑰生成設(shè)備之間的密鑰生成策略與光路切換功能。量子密鑰分發(fā)設(shè)備、量子密鑰管理機(jī)、量子 VPN網(wǎng)關(guān)作用與點(diǎn)對點(diǎn)拓?fù)湟恢?，光量子交換機(jī)采用時(shí)分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)組網(wǎng)。3）可信中繼組網(wǎng)方案。當(dāng)業(yè)務(wù)站點(diǎn)距離很遠(yuǎn)時(shí)，可采用中繼組網(wǎng)方案：主站 QKD-B與可信中繼站的 QKD-A進(jìn)行量子密鑰協(xié)商，生成量子密鑰 k1;可信中繼站的 QKD-B與子站的 QKD-A進(jìn)行量子密鑰協(xié)商，生成量子密鑰 k2;在可信中繼節(jié)點(diǎn)內(nèi)部，可信中繼站的量子密鑰 k1作為業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采用 k2加密，至子站后，采用 k2解密得到k1，實(shí)現(xiàn)了主站和子站的量子密鑰 k1的安全分發(fā)。

2.3基于 SDN技術(shù)的電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源分配

電力通信技術(shù)的發(fā)展，使電力通信接入系統(tǒng)中承載的資源負(fù)荷越來越多。需要構(gòu)建電力通信接入系統(tǒng)的資源優(yōu)化分配模型，采用自適應(yīng)的資源調(diào)度和檢索方法進(jìn)行電力通信接入系統(tǒng)的資源分配，提高電力通信接入系統(tǒng)的輸出可靠性和穩(wěn)定性。相關(guān)的電力通信接入系統(tǒng)的資源分配方法研究受到人們的極大關(guān)注。對電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源分配研究是建立在對資源信息的優(yōu)化采樣和自適應(yīng)調(diào)度基礎(chǔ)上的。研究電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源分配方法，在提高電力通信接入系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定性和保真性方面具有重要意義。采用商業(yè)化模式將頻譜資源作為收益載體，并對不同切片網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行差異化定價(jià)。同時(shí)將計(jì)算資源和回程鏈路作為開銷，還考慮了切片網(wǎng)絡(luò)對計(jì)算資源和頻譜資源的差異性需求，昀后以昀大化網(wǎng)絡(luò)收益建立效用模型。并通過拉格朗日對偶分解設(shè)計(jì)了分布式迭代算法對效用模型進(jìn)行求解，該算法使得網(wǎng)絡(luò)資源獲得了收益，但特征分辨能力不強(qiáng)。基于性能感知的網(wǎng)絡(luò)切片部署方法。在網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例部署時(shí)，采用先虛擬節(jié)點(diǎn)映射再虛擬鏈路映射的兩階段部署方式。在虛擬節(jié)點(diǎn)部署階段，首先從資源供需的角度定義了 VNF的性能影響因子;然后求出網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例中所有 VNF在可部署的物理服務(wù)器上的性能影響因子總和，在虛擬鏈路部署階段，采用昀短路徑算法求出鏈路映射結(jié)果。該方法有效降低了其他網(wǎng)絡(luò)切片實(shí)例對自身的服務(wù)性能影響，但虛擬資源分配的自適應(yīng)性較差?；?SDN技術(shù)的電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源分配算法。首先采用異構(gòu)有向圖分析方法進(jìn)行電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源存儲結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用語義相關(guān)性融合的方法進(jìn)行電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源特征提取和模糊聚類處理，然后采用 SDN技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源的自適應(yīng)分配和優(yōu)化調(diào)度，根據(jù)電力通信接入系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)切片虛擬資源的網(wǎng)格分區(qū)聚類和屬性分類結(jié)果實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化分配。

2.4IED動(dòng)態(tài)信息模型

目前變電站應(yīng)用較為典型的為基于 SCL的靜態(tài)模型，其主要原理是通過 SCL文件對 IED模型進(jìn)行自描述，從而建立相應(yīng)的信息模型，但該方法存在設(shè)備繁多，解析內(nèi)容復(fù)雜、耗時(shí)等問題，無法滿足信息的實(shí)時(shí)更新。為了解決基于 SCL的靜態(tài)模型的不足，該文采用基于 ACSI的動(dòng)態(tài)信息建模?；?ACSI的動(dòng)態(tài)信息建模主要是通過調(diào)用 ACSI服務(wù)來獲取 IED模型信息，并在此基礎(chǔ)上重新組建完整的信息模型。這些 ACSI服務(wù)主要包括讀目錄或讀定義服務(wù)，上述服務(wù)在 IEC61850規(guī)約中有詳細(xì)規(guī)定，并且主要與服務(wù)器、邏輯設(shè)備、邏輯節(jié)點(diǎn)以及數(shù)據(jù)模型配套。根據(jù)上述 ACSI服務(wù)建立的模型信息可利用動(dòng)態(tài)類型創(chuàng)建功能反映出設(shè)備的變化情況，并創(chuàng)建 IED信息變化后的信息模型，從而實(shí)現(xiàn)對信息模型的動(dòng)態(tài)管控?；贏CSI的動(dòng)態(tài)信息建模過程所需服務(wù)較少、時(shí)延小、通信資源占用低，因而更能滿足泛在電力物聯(lián)網(wǎng)對信息模型實(shí)時(shí)更新的要求。

結(jié)語

總之，智能電網(wǎng)時(shí)代，電力信息通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的作用，能夠促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高，為電網(wǎng)未來建設(shè)奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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