基于數(shù)字化通信技術(shù)的智能電網(wǎng)應(yīng)用分析

吳志剛

（國網(wǎng)嵐皋縣供電公司，陜西 嵐皋 725400）

0 引 言

為了快速搭建智能電網(wǎng)系統(tǒng)，須以雙向、即時(shí)性的通信系統(tǒng)作為強(qiáng)大的支撐框架，如果無法實(shí)現(xiàn)這一基礎(chǔ)建設(shè)，智能電網(wǎng)的建設(shè)便無從提及。通信系統(tǒng)的建立為網(wǎng)絡(luò)用戶的數(shù)據(jù)傳輸、信息交換提供了便捷服務(wù)，為此我國各地區(qū)的電網(wǎng)企業(yè)均對(duì)通信系統(tǒng)的建設(shè)予以更多的人力、物力資源，這也標(biāo)志著我國各地區(qū)的智能電網(wǎng)發(fā)展邁向了嶄新的階段。為了強(qiáng)化通信系統(tǒng)與智能電網(wǎng)的有機(jī)結(jié)合，通信系統(tǒng)也要同電網(wǎng)一樣，連接至千家萬戶，以充分實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的建設(shè)目標(biāo)。

1 通信系統(tǒng)具備的特征

1.1 通信質(zhì)量擺脫了距離的束縛

以數(shù)字通信為主的通信系統(tǒng)借助整形、再生的方式，將干擾系統(tǒng)的電脈沖直接轉(zhuǎn)化為無干擾的電脈沖，不會(huì)累積更多的失真噪音[1]。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，模擬信號(hào)在傳輸過程中的能量逐漸減少，同時(shí)其放大器雜音增加，從而對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生了一定的負(fù)面影響，甚至無法傳輸?shù)筋A(yù)想的距離。而通信系統(tǒng)的出現(xiàn)則解決了這一困擾，讓模擬信號(hào)傳輸?shù)木嚯x持續(xù)更遠(yuǎn)。

1.2 抗干擾能力強(qiáng)

在數(shù)字通信中，其模擬信號(hào)以二進(jìn)制碼元“0”和“1”來表示，信息的傳輸以8位為1個(gè)字節(jié)，其中“0”代表未接收到模擬信號(hào)，而“1”則代表模擬信號(hào)的傳輸速率較高[2]。在接收網(wǎng)絡(luò)端口，由網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)所接收到的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)檢測各碼元的信號(hào)強(qiáng)度，一旦測試所得網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的電平值為“1”，即記錄為“1”，如果未達(dá)到“1”則記為“0”，凡是取樣值接近代表“1”的電平值記為“1”，反之則為“0”。網(wǎng)絡(luò)信號(hào)在傳輸?shù)倪^程中如果受到干擾，但只要不會(huì)大到無法區(qū)分出有電脈沖和無電脈沖的程度，其網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量便不會(huì)受到一定的影響，這種通信方式有效避免了信號(hào)在傳輸過程中受干擾而減弱其質(zhì)量的情況[3]。

1.3 保密性良好

在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸過程中，為了提升數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)陌踩裕W(wǎng)絡(luò)管理員會(huì)加強(qiáng)對(duì)模擬信號(hào)的加密工作，但這并非一件易事，需要管理人員投入更多的精力，甚至在投入了大量的人力、物力資源后，仍然以失敗告終。而數(shù)字通信系統(tǒng)則有效解決了這一問題，因?yàn)閿?shù)字通信系統(tǒng)所傳輸?shù)男盘?hào)為離散電信號(hào)，即使是破譯能力再高的網(wǎng)絡(luò)黑客，也很難聽清，提高了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性，同時(shí)也為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的加密提供了更多的便利，降低了加密的難度[4]。

1.4 便于計(jì)算機(jī)的管理

數(shù)字通信技術(shù)自誕生之日起，便為人們的日常生活提供了諸多的便捷服務(wù)。而隨著數(shù)字通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，一些網(wǎng)絡(luò)管理員逐漸發(fā)現(xiàn)其存在的紕漏，數(shù)字信號(hào)占據(jù)了較多的比重，甚至其頻帶一度超過了模擬通信[5]。通常情況下，一路模擬電話占用的頻帶寬度通常不過4 kHz，而同樣段位數(shù)字電話所占的頻帶則遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出該標(biāo)準(zhǔn)，這也導(dǎo)致了模擬通信無法在數(shù)字通信系統(tǒng)中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢。但隨著光纖技術(shù)的廣泛應(yīng)用，數(shù)字信號(hào)占據(jù)寬頻帶的問題也得到了顯著改善，不但解決了上述問題，同時(shí)也促使數(shù)字通信向著超高速、大容量、長距離的方向發(fā)展[6]。

2 智能電網(wǎng)的通信技術(shù)

2.1 Internet2

Internet2是基于第一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)框架生成的第二代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議采取全新的IvP6協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)編碼則從傳統(tǒng)的64位延伸為128位，不僅網(wǎng)絡(luò)地址實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新，其網(wǎng)絡(luò)資源也朝著多元化的方向發(fā)展。該網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展為高性能主干網(wǎng)與多協(xié)議標(biāo)簽之間的交換提供了重要基礎(chǔ)，并在此基礎(chǔ)上改善網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量。目前，大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)用戶所應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)軟件、智能手機(jī)用戶所應(yīng)用的App均是基于網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)開發(fā)的，其中包括了智能電網(wǎng)[7]。盡管我國的信息技術(shù)自誕生以來實(shí)現(xiàn)了長足的發(fā)展和進(jìn)步，但智能網(wǎng)絡(luò)仍然是當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)展的大勢所趨，同時(shí)也是構(gòu)建高效傳輸、安全性網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的重要平臺(tái)。而Internet2的興起，則給當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)環(huán)境造成了巨大的轟動(dòng)。

2.2 光纖以太網(wǎng)通信技術(shù)

人們常用的網(wǎng)絡(luò)絕大多數(shù)為光纖網(wǎng)絡(luò)，而在光纖網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)進(jìn)程中不斷嘗試應(yīng)用多千兆網(wǎng)卡的以太網(wǎng)交換機(jī)，光纖以太網(wǎng)也憑借其覆蓋范圍大、網(wǎng)絡(luò)信號(hào)穩(wěn)定等優(yōu)勢得到了廣大網(wǎng)絡(luò)用戶的高度認(rèn)可，同時(shí)在數(shù)字網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的加持下使得以太網(wǎng)通信技術(shù)不斷更新，在數(shù)字交叉連接系統(tǒng)的加持下讓傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸流程得以簡化[8]。目前，該項(xiàng)技術(shù)不斷被應(yīng)用于各類商業(yè)化產(chǎn)品的開發(fā)與運(yùn)行階段，勢必會(huì)在不久的將來成為信息化時(shí)代環(huán)境里網(wǎng)絡(luò)用戶的主流選擇。

2.3 有線寬帶通信技術(shù)

有線寬帶是借助2～50 MHz頻率得以正常工作的短距離網(wǎng)絡(luò)通信，在傳輸數(shù)據(jù)信息時(shí)，其傳輸?shù)乃俾士蛇_(dá)到10～20 Mb/s，同時(shí)也幫助更多的網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)督與維護(hù)[9]。由網(wǎng)絡(luò)技術(shù)人員將網(wǎng)線接入家庭信道，并將路由器插入路由器電源，與以太網(wǎng)一樣即插即用。該項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的安全性高、覆蓋范圍廣，受到廣大用戶的一致好評(píng)，其發(fā)展也受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，較光纖通信的質(zhì)量更勝一籌。

2.4 3G無線通信技術(shù)

2008年，我國正式步入3G網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，面對(duì)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為各行各業(yè)發(fā)展帶來的紅利，也對(duì)我國的通信企業(yè)造成了前所未有的壓力。以中國移動(dòng)、中國聯(lián)通為首的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商，為了促進(jìn)自身的發(fā)展，紛紛開設(shè)了3G套餐及業(yè)務(wù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自3G網(wǎng)絡(luò)投入使用階段，我國約為95%的區(qū)域均建設(shè)了3G基站，并配備了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。以3G技術(shù)衍生的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)憑借其傳輸快、無限制等優(yōu)勢成為了網(wǎng)絡(luò)用戶的最佳選擇，同時(shí)也有效改善了有線網(wǎng)絡(luò)高投資、傳輸慢的不足，而我國各級(jí)政府也對(duì)3G無線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展予以支持，并投入較多的人力、物力資源，不斷優(yōu)化3G網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)一步提升其發(fā)展空間。隨著3G網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)的建設(shè)也初具雛形。

2.5 Wi-Fi無線通信技術(shù)

Wi-Fi是1種容許電子產(chǎn)品連接到1個(gè)無線局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network，WLAN）的專業(yè)技術(shù)，一般應(yīng)用2.4G 特高頻（Ultra High Freqnency，UHF）或5G 超高頻（Super High Frquency，SHF） 工業(yè)、科學(xué)醫(yī)學(xué)頻段（Industrial Scientific Mcdical band，ISM）微波射頻頻率段。連接到無線局域網(wǎng)的Wi-Fi一般有密碼鎖，但是一些公共場所的Wi-Fi信號(hào)則是開放式、無密碼的，這種開放式的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)允許所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自動(dòng)連接到該網(wǎng)絡(luò)。Wi-Fi技術(shù)的產(chǎn)生，標(biāo)志著我國的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展正式步入1個(gè)嶄新的階段，通過對(duì)IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)化無線網(wǎng)絡(luò)商品間的互通性進(jìn)行合理改善，當(dāng)代網(wǎng)絡(luò)用戶逐漸對(duì)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生依賴性，該技術(shù)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡闹匾M成部分。

3 智能電網(wǎng)數(shù)字化臺(tái)區(qū)的建設(shè)

通常情況下，智能電網(wǎng)數(shù)字化臺(tái)區(qū)的建設(shè)涵蓋了2種，即智能化一次設(shè)備與數(shù)字化二次設(shè)備。按照網(wǎng)絡(luò)管理員理解的不同，其劃分標(biāo)準(zhǔn)也有所不同，有些網(wǎng)絡(luò)管理員也將其劃分為3個(gè)層面，即執(zhí)行層、無線中繼層及主站層。前者是電氣設(shè)備智能化系統(tǒng)的基礎(chǔ)內(nèi)容，通過執(zhí)行層將一次設(shè)備與二次設(shè)備進(jìn)行有機(jī)連接，準(zhǔn)確監(jiān)測電力設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)，包括電氣量、工作電壓、電流量、諧波分量、有功功率等，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)管理員對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況的在線監(jiān)測，充分了解設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。同時(shí)，管理員還可借助智能電網(wǎng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操控，包括絕緣油溫控制在內(nèi)的操作均在執(zhí)行層完成。無線中繼層則主要負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)信息的采集，如通過對(duì)一次性設(shè)備進(jìn)行維護(hù)，收集、分析、歸納和總結(jié)執(zhí)行層的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并對(duì)指令的操控情況進(jìn)行監(jiān)控。主站層則是智能化臺(tái)區(qū)的遠(yuǎn)程控制部分，它依據(jù)數(shù)據(jù)電纜分接箱、數(shù)據(jù)箱式配電站及其數(shù)顯式分相無功補(bǔ)償柜等設(shè)備來收集與分析控制臺(tái)區(qū)的電壓、工作電壓、諧波電流、溫度、濕度等，對(duì)低電壓臺(tái)區(qū)開展精益化管理，減少過多的損耗，從而構(gòu)建簡單的框架。

由于數(shù)字化臺(tái)區(qū)的重要基礎(chǔ)設(shè)備為配電變壓器，該設(shè)備有助于系統(tǒng)運(yùn)行情況的監(jiān)控，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的即時(shí)性收集，并對(duì)所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全方位檢測，一旦發(fā)現(xiàn)異常則發(fā)出預(yù)警信號(hào)，將其作為數(shù)據(jù)信息處理的強(qiáng)有力依據(jù)。與此同時(shí)，數(shù)字化臺(tái)區(qū)也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的共享，如數(shù)字化臺(tái)區(qū)建設(shè)中涉及到的數(shù)據(jù)變電站，同時(shí)配備了新型隔離開關(guān)，有助于電力工程各項(xiàng)參數(shù)的精準(zhǔn)查驗(yàn)，全面反映出遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行情況。不僅如此，數(shù)字化臺(tái)區(qū)的域名可以通過有線網(wǎng)或通用分組無線服務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）安全信道對(duì)執(zhí)行層的設(shè)備參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，并依據(jù)配網(wǎng)規(guī)模來配置變電站與終端設(shè)備規(guī)模，提高了網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量及安全性。

4 結(jié) 論

智能電網(wǎng)的發(fā)展標(biāo)志著我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐步走向成熟階段，智能電網(wǎng)技術(shù)在人們?nèi)粘Ｉ畹谋戎卦絹碓酱螅瑫r(shí)也滿足了廣大網(wǎng)絡(luò)用戶的不同需求。智能電網(wǎng)的一代代發(fā)展和更新讓各行各業(yè)均享受到來自于智能電網(wǎng)的紅利，同時(shí)也在逐步嘗試自身產(chǎn)業(yè)與智能網(wǎng)絡(luò)的有機(jī)融合。本文首先從通信質(zhì)量擺脫了距離的束縛、抗干擾能力強(qiáng)、保密性良好以及便于計(jì)算機(jī)的管理4個(gè)方面論述了通信系統(tǒng)具備的特征，之后詳細(xì)介紹了智能電網(wǎng)的幾項(xiàng)最具代表性的通信技術(shù)，最后以智能電網(wǎng)數(shù)字化臺(tái)區(qū)的建設(shè)作為切入點(diǎn)分析了數(shù)字化通信技術(shù)的智能電網(wǎng)應(yīng)用情況。