智能電網發展背景下無線通信技術分析

李蘋

摘 要：文章指出，智能電網依托現代通信技術的發展，實現了主要設施設備的自動化運行，提高了電網運行效率和安全性，但與此同時，電網傳統存在的設備、人員責任風險問題等局部問題也上升到了系統性問題，無線通信設備故障或者信號干擾等問題容易導致電力系統的整體性故障，因此有必要對智能電網中的無線通信技術進行重點分析，探尋其提高系統安全性與擴展性的重點因素。

關鍵詞：智能電網;無線通信;技術

0? ? 引言

智能電網普及無線通信技術是現代信息化發展的必然趨勢，當前智能電網主要技術也隨著經濟形勢的變化與產業結構升級而發生著一系列的特征變化，而無線通信技術也在相應地進步與發展，完善一系列監控與自修復功能，以降低系統性的風險因干擾素。智能電網是本文分析內容的主體，無線通信技術是本文分析內容的應用，針對智能電網中無線通信技術的應用問題進行分析研究，發現與排除無線通信面臨的一系列干擾因素，以推動電力系統產業結構的更新換代。

1? ? 智能電網技術分析

1.1? 智能電網的技術優勢

1.1.1? 節能增效

智能電網與傳統電網相比，其一個主要特征就是應用電力電子轉化器接入電網系統，通過逆變器與保護控制的自適應裝置和標準化接口與分布式電源進行接軌，從而使得電力系統不再需要設計規劃過多的分布式電源，提高了配電網絡的獨立性，增加了現有分布式電源的利用率，起到節約建設成本、電能增效利用的積極作用，使配電網絡能夠更高效地為用戶提供電力[1]。

1.1.2? 優化調度

智能電網的信息集中化優勢能夠為客戶提供更加詳細的電力調度信息，例如通過電壓/頻率控制和有功無功指數等監控指數研究，通過電壓/頻率（U/f）控制系統可以調節配電網絡內局部區域的電源功率和頻率，而調度依據則是系統通過對電網電力分配的運行判斷，通過有功無功（PQ）指數而相應地選擇電網功率配給的控制方式，有利于通過可視化的配電網絡局部需求進行電源分配，保證電網的安全、穩定，并控制運營成本。

1.1.3? 拓展性強

相比傳統電網，智能電網的拓展性更大，為了實現連續性、全自動狀態下運轉，同時完成數據傳輸以及節點監控工作，對用戶提供精確監控動態下的電價實時測量計費系統，可見智能電網既搭載互聯網技術，又解決電網儲能方式的問題，在電網功率負荷較高時優化電能提供方式，經濟可靠、互動性強。

1.2? 智能電網的應用問題

1.2.1? 配電網的智能化問題

我國電網實現智能化是個循序漸進的過程，并不是在某一時期全部實現智能化、信息化，當前在供配電系統中，智能化主要在配電網系統中存在一些應用方面的問題，例如自動化程度不夠全面，區域分布不平衡，對無線通信技術的影響因素的抵抗力還有待提高等。影響比較明顯的就是系統故障往往造成局部或大面積停電問題，影響配電網的運營質量。

1.2.2? 與新儲能方向的適應性

當前我國電力系統中的區域供電仍以分布式電源為主，主要儲能方式為分布式儲能，由于無線通信設備的電源設備發展方向是太陽能，風力等特殊發電形式，屬于間歇性的儲能方式，傳統的電化學儲能、電磁儲能等技術要朝機械儲能、壓縮空氣儲能等技術方向發展，而新技術、新設備的應用要與現有的電力系統及設備設置相互適應調整，需要整個電網系統提供相當的技術性支持。

2? ? 無線通信技術分析

2.1.1? 無線通信的技術優勢

無線通信技術敷設靈活，維護成本低廉，經濟性較高，無需架設光纖線路，相對效率比有線通信更具有優勢，非常適宜電力專網架設工程，實現自動配電、信息服務、智能調度等供配電業務。利用無線通信技術更加有利于監控電力系統運行中的電能安全傳輸、設備運行狀態和線路可靠性，體現了智能電網發展中的“通信”優勢，有利于促進配用電業務從掛靠公網向建設專網方向發展，推進電力產業結構升級。

2.1.2? 技術革新發展快

無線通信網絡基站的工作場所需要與配電設施的建設場所相互適應，也需要搭載移動充電、數據處理、GPS定位等基本信息化功能[2]。在無線通信技術發展過程中，以上情況因為技術、設備的革新進一步得以解決，使得無線通信網絡的功能集成、區域普及等應用需求大大滿足，已經基本能夠適應各區域配電網絡的工作要求。

2.2? 無線通信技術的應用問題

2.2.1? 惡劣的環境條件

根據上文，可見無線通信設備往往與配電網分布式電源處于同一工作環境中，這些環境往往受到外界環境的直接影響，例如高溫、高寒、飛塵、雷暴、磁力異常等，影響設備質量及使用壽命，也容易影響通信效率。

2.2.2? 變化的無線帶寬

無線鏈路時刻處于動態變化之中，其帶寬與接收端的信號強度關系密切，如果無線基站設備處于復雜、惡劣環境中，接收端信號受到電磁、噪聲等嚴重影響因素的干擾，則會影響信號強度，影響無線通信質量。此外，在不同的時間條件下，信號強度也會發生變化，導致無線通信質量受到影響。

3? ? 智能電網中的無線通信技術的限制因素

3.1? 智能通信系統

智能電網必須搭載信息采集和數據分析功能，而這一功能主要通過無線通信技術來實現。信息采集和數據分析目前在智能電網中應用是兩個不同的過程采集過程是通過基站上的傳感器與終端計算機之間實現的，數據分析過程則是從第二從終端計算機上傳到數據中心實現的，信息采集過程雖然實現了無線通信方式，但目前尚不具備在基站及終端實現信息處理功能，尚不能完全物聯化，數據的安全性和穩定性也存在諸多限制因素。

3.2? 網絡安全系統

我國智能化電網發展過程中，已經初步實現了有線轉無線，無線設備的應用降低了成本，提高了效率，但提高無線通信網的可靠性還面臨著提高通信信息技術的安全性的問題[3]。無線通信設備對于信息存儲和傳輸的安全要求極高，拓展性功能諸如電網計費、功率控制都需要采取網絡安全措施以防范網絡攻擊，對無線通信防護機制的設計水平和管理水平提出了挑戰。

3.3? 高效能源系統

無線通信技術及設備（見圖1）在智能電網的發展過程中，還面臨著能量儲備不足的問題。當前應用于終端基站的無線通信設備缺少高效而穩定的電源，只依靠風能和太陽能發電的方式，對數據分析、通信協議的能耗需求不足，影響了無線通信技術的物聯化進程，電源不夠充足也很難保證其自身的安全性和穩定性。

4? ? 智能電網發展下無線通信技術的發展趨勢

4.1? 功能性的擴展延伸

智能電網的發展要求無線通信設備的功能性和可擴展性進一步提高，如智能電表、數據采集、自檢設備及控制裝置等，共同構成運行穩定的通信網絡。信息通道的功能擴展是當前主要的關注問題，可以通過建設信息內外網絡的二元結構，由信息內網承載視頻監控、用戶信息、裝表接電、設備檢修的主要業務，信息外網承載數據采集、生產性信息等基礎性信息，建立“無線網—信息外網—信息內網”的信息導入路徑，建立雙通道的信息銜接系統，從智能電網的可持續發展著眼，完善無線通信技術的擴展性和功能性。

4.2? 基站技術的平臺化

經過技術革新的無線基站未來在智能電網中將起到平臺化作用，進一步發展為內部搭載多種模塊化的通信平臺，主要功能為信息傳輸及處理，還需具備拓展性的數據存儲功能，以及輔助性的電源、照明、GPS定位等功能，還可經由信息內網進一步完善多端口通信模塊，例如內部網絡互動、視頻會議、信息搜索引擎等等，使通信設備的功能性搭配自然合理，對各種功能的綜合性較為普遍，是未來設備基站的主要發展前景。

4.3? 增強網絡安全可靠性

智能電網無線通信技術可以通過猞猁安全協議，完善數據信息的安全機制。可以將信息內、外網進行物理隔離構建信息安全防護體系，優先保證內部數據及通信過程，信息外網也可以通過防火墻、網關和隔離裝置，在滿足邊界安全的基礎上，進一步保障基礎性數據的安全。

5 結語

智能電網對社會經濟發展有著積極意義，無線通信技術是智能電網未來發展的主體方向，目前智能電網中的無線通信技術需要進一步解決分布式電源的效率問題，減少影響因素，使無線通信基礎設備設施能夠搭載更豐富的智能化應用模塊，無線通信工程中的實際設計也要建立安全協議，保證系統的安全運行，共同促進智能電網的發展。

[參考文獻]

[1]王春新，李信，于然，等.電力移動智能終端安全技術研究[J].信息網絡安全，2014（4）：70-77.

[2]陸麗超，許強，萬斌.無線通信技術在智能電網中的應用[J].深圳信息職業技術學院學報，2013（3）：66-70.

[3]周俊.關于智能電網中無線通信技術的應用研究[J].現代工業經濟和信息化，2018（2）：53-54.

（編輯 傅金睿）