無線通信技術在智能電網中的運用研究

范慧秀，夏 良

（國網寧德供電公司，福建 寧德 352100）

0 引 言

隨著科學技術的不斷發展進步，電網節能降耗工作受到了更多的關注，要結合智能電網應用控制標準，踐行全過程管理機制，有效提高智能電網統一管理的水平，促進經濟效益和環保效益和諧統一。

1 無線通信技術

隨著無線通信技術的研究內容越來越深入，技術自身具有擴展靈活性且建設成本較低的優勢，特別是在無線傳輸數據加密技術的支持下，整體技術發展形勢良好，已經成為配電網自動化應用控制體系中不可或缺的重要技術組成部分。為更好地維護智能電網建設水平，要整合技術要素和技術處理模式，確保技術控制效果滿足運行要求。在無線通信技術體系中，通用分組無線業務（General Packet Radio Service，GPRS）和碼分多址（Code Division Multiple Access，CDMA）是2 種不同的無線通信技術，都可以在公網環境下使用，配合寬帶無線接入（Broadband Wireless Access，BWA）技術，能為電力配網自動化系統的業務拓展提供支持[1]。

2 智能電網建設中應用無線通信技術的基礎要求

智能電網建設工作的要求是基于用戶實際需求，打造更加安全、穩定、可靠的電網體系，在保證供電質量和電網運行效率的同時，維護電力系統的統籌控制水平。結合我國配電網自動化程度不足、供電可靠性有待優化的需求，電力系統要充分關聯具體因素，確保智能電網建設效果更加合理。同時，要綜合考量影響智能電網建設水準的相關內容，以保證智能電網的可持續化發展。

2.1 分布式能源接入

隨著技術的發展進步，分布式電源被廣泛應用在電力系統中。分布式電源是小型負荷供電并能直接連接在配電網上的電源設備。相較于傳統電網的運行模式，智能電網最大的特點之一就是實現了分布式電源的接入處理，能維護上網和資源整合效能，并且更好地搭建完整的電力系統資源應用控制平臺。

在分布式能源接入過程中，配合保護控制系統的自適應環節和系統接口標準化處理環節，就能有效實現多系統并行處理。建立分布式發電模式的智能電站一般是利用風力或者光伏技術完成發電作業，由于分布式電源的影響，相關聯的智能電網具有了功率間歇性輸出的特點，能建立功率雙向流動的控制模式[2]。同時，在負荷處于低谷階段時能從電網獲取一定的電能，而在負荷處于高峰階段能完成電網的送電處理，最大限度上滿足了削峰填谷作業的具體需求，不僅保證了電網運行效率，還能對可再生能源發電功率輸出的間歇性問題予以補償處理。

2.2 融合BWA 技術

BWA 技術能有效實現寬帶網絡接入并部署，較為常見的技術單元包括無線個人域網模塊、無線局域網模塊、無線城域網模塊以及無線廣域網模塊等。BWA 技術最大的特點在于技術覆蓋范圍較廣，整體擴容效果好，項目啟動速率較快，能更好地建構完整的技術運行管理模式。與此同時，配電網本身具有接線結構復雜等的特點，要想維持通信處理的合理性，就要打造雙向通信控制模式，從而確保智能電網通信業務完整且規范。

首先，針對地處偏遠地區的電網體系，進行分布式電源的匯入處理，若采取專用光纖通信網絡模式，則會增加項目的投資成本，并且施工作業項目的作業周期較長，很容易出現通信故障等不良現象。借助無線通信技術體系，能在降低項目成本的同時，更好地搭建便捷、靈活可靠的運行體系，基于電力控制運行規范，共同構建完整的智能電網通信處理模式。

其次，對供電可靠性要求一般的負荷內容，配合無線通信網絡基站，能在滿足運行穩定要求的同時，建立相匹配的控制系統，維護運行管理過程的實時性保護效果[3]。

最后，在搭建配電網的過程中，應用重合器、分段器等智能開關，就能構建有效且規范的集成化無線通信管理平臺，滿足臨時性通信功能的運行需求，尤其是對智能保護控制單元和自愈單元的應用處理有重要的作用。與此同時，無線通信技術無須重復建設，只需要在原有網絡架構基礎上進行升級和補充即可，為擴容節能化管理提供了良好的發展空間。

綜上所述，在智能電網中應用無線通信技術，要有效融合BWA技術模式，建構完整的技術控制體系，在實現統籌管理的基礎上維護綜合應用效能，保證智能電網通信業務更加合理可控。

3 無線通信技術在智能電網的應用范圍

在對智能電網應用控制結構予以研究的過程中，要想全面分析無線通信技術應用要點，就要明確其運行范圍。智能電網以集成化、高速化、雙向通道網絡作為信息傳輸管理的基礎，配合傳感技術、測量技術以及先進的控制處理機制，能在打造可靠管理模型的同時，配合自愈應用、激勵過程、用戶保護過程等，實現統籌控制的目標。在整個智能電網運行管理體系中，電力系統層、控制層、通信層、安全層以及應用層共同組成多層架構，以滿足智能電網中無線通信技術的運行管理需求[4]。例如，通信層作為智能電網功能處理的關鍵層級結構，能實現集成化管理，配合雙向高速通信網絡模式，就能在滿足智能電網運行需求的同時，配合通信網基礎設施，共同建立完整的通信網光纖控制模式，滿足大業務量、低時延的應用需求。基于5G 技術的全面發展，在智能電網統籌應用環境內，要整合鄰域網和家域網，實現光纖多元化分配處理，確保各類無線通信技術都能滿足具體域網運行管理的通信需求。

4 無線通信技術在智能電網中的應用要點

為更好地發展智能電網，要在發展無線通信技術的過程中，確保技術融合效果滿足預期，以便建立基于智能化運行管理需求的控制模式，提高階段性技術作業的安全性和穩定性，提高智能電網電力運行管理控制水平，共同優化電力系統的統一管理效果。

4.1 應用域網設計

（1）廣域網設計。對于電力企業、發電站、變電站以及輸電網之間的通信，要借助廣域網完成，并且能實時提供鄰域網控制器的連接服務，實現多元化網絡平臺的協同控制，保證不同應用場景內儀器設備或者輸電線路都能及時和數據中心建立完整的信息交互，在不同應用場景內發揮無線網絡架構的優勢[5]。

（2）鄰域網設計。對于智能電網而言，鄰域網上配電網的主要通信網絡涉及配電自動化以及控制設備，能建立海量智能節電部署方案，為電力設備數據收集以及遠程控制提供保障。節點連接的過程就是數據實時性傳輸的過程。例如，部分應用需要覆蓋節點的數量較大且范圍較廣，此時要借助無線網絡結構進行數據的實時性采集，并配合數據采集單元（Data Acquisition Unit，DAU）接入光纖骨干網，建立控制中心通信信道[6]。

（3）家域網設計。家域網指具體用戶的通信網絡，主要是利用智能電表連接傳感器和制動器，有效進行用戶行為的實時性應用管理。配合DAU 接入鄰域網，建立海量部署節點，確保無線通信技術，能在信息交互和處理環節中發揮其實際作用，維持多元化、靈活化部署體系的科學運行效能，滿足智能電網運行的具體需求。

智能電網發電、輸電、變電、配電以及用電等環節中都需要建立無線通信技術體系，構建完整的交互模式，在收集相關信息數據的同時確保數據控制發送的及時性，打造可擴展性運行平臺，維護關聯控制工作的順利開展[7]。

4.2 應用場景處理

4.2.1 密集海量數據傳輸應用場景

結合智能電網應用要求可知，在應用無線通信技術的過程中，只有滿足海量數據傳輸的具體需求，才能更好地維系智能電網運行管理水平，維持架構模型系統內關聯信息的管控水平，共同優化海量數據管理效能。

（1）多層分簇式架構體系。多層分簇式架構體系是無線通信技術體系最底層家域網的分簇，能實現小范圍內移動數據管理系統接入廣域網的處理。這種應用模式更加適用于范圍小、人口密集且分布較為規律的區域，能配合智能電表以及數據匯總單元實現海量傳感節點的多層次處理，提高節點運行中的管理水平和數據采集匯總效果。

（2）蜂窩架構體系。蜂窩架構體系能夠將節點密集區域分為不同的蜂窩網絡，并且在每個網絡的中心位置設置對應的匯聚節點，配合節點應用控制要求，打造完整的數據管理模式，保證鄰域網信息傳輸的及時性，并且配合負載均衡網關模式，有效維護整體海量節點應用場景內運行管理的科學性。這種架構模式更加適用于海量節點非規律分布的應用場景，在最優化節點性能的基礎上，為區域內資源利用率的提高提供保障，更好地維系智能電網運行控制的實效性。

（3）數控分離架構體系。數控分離架構體系能夠更好地解決智能電網中無線通信多節點控制以及數據傳輸管理的問題，基于控制平面和數據平面，打造降低海量節點需求的節點管理升級體系，確保安全信道、普通信道以及數據平面之間能形成協同控制的數據傳輸模式[8]。數控分離架構體系如圖1 所示。

4.2.2 鏈狀數據傳輸場景

在輸電線路應用控制體系中，鏈狀數據傳輸處理模式較為常見，能滿足智能電網高端輸電線路運行管理的基本需求。充分整合無線通信技術內容，維持相關信息控制的合理性和規范性。

一方面，在應用無線通信技術的過程中，建立環境數據、電力線狀態數據、桿塔配套設施數據的實時性監控，配合傳感器采集關聯信息后，形成節點處理模式，并借助遠距離無線通信技術或者通過在高壓輸電線上鋪設光纖，與通信設備進行連接，實現電網與通信網絡的無縫銜接和互聯互通，整合資源結構，滿足傳輸控制的具體需求。

另一方面，在搭建匯聚節點控制體系的同時，將無線通信技術部署要點按照單跳傳輸距離予以分布，實現對應設施的遠程實時性監控管理，最大限度上提高智能電網無線通信技術應用控制的合理性和規范性。

4.2.3 離散分簇式數據傳輸場景

離散分簇式數據傳輸場景主要包括偏遠地區或者節點分布較為分散的區域，利用傳感節點完成智能電網的運行管理。數據借助光纖或者遠距離無線通信技術直接接入骨干網，維持信息可控化，提高資源利用率的同時，保證網絡整體性能滿足預期[9]。

5 結 論

智能電網中無線通信技術的應用范圍非常廣泛，要整合技術內容和要求，打造更加科學合理的運行平臺，維持不同應用場景內信息交互管理的科學性，為智能電網的可持續健康發展奠定堅實基礎。