智能電網時代電力信息通信技術的運用

國網永州供電公司 吳雅征 唐夏生

1 智能電網及電力信息通信簡介

1.1 智能電網

電力作為國家經濟社會發展、居民生活需要最重要的基礎能源之一，其網絡環境穩定性如何、電信服務質量好壞，直接影響著企業能否形成核心競爭力，能否為用戶提供多元化需求。開展智能電網建設，要緊緊依托電力通信技術發展的實際，在信息技術的支持下以構建完整電力運行系統為方向，借助數據信息控制技術實現電網安全平穩運行目標[1]。智能電網在傳統電網基礎上，更加凸顯智能控制和信息技術保障，通過電力信息通信技術的運用，在全系統各組成單元之間形成運行數據收集反饋數據庫，建立全面準確掌握電網運行狀況的工作格局，以此提升電力行業總體服務水平、提高市場核心競爭力。

智能電網最大特征有幾點，一是智能性特征。完全擺脫了傳統電網依賴人工操作的方式，借助感應傳感器、動態監控體系、故障危險預警，以及運行維護程序，圓滿完成電力目標任務。比如，在高低壓配置、線路巡檢、故障檢修方面，能夠實現無人化、智能化操作。二是高科技特征。智能電網建立在系統數據之上，借助智能邏輯分析運算，計算機軟件分析技術，對各系統指令執行進行決策。因此，信息網絡時代背景下的智能電網建設，更加強調優化完善電力運行能力，更加注重從技術角度挖掘智能潛力，推進電網系統平穩有效運行。

1.2 電力信息通信

電力信息通信隨著大數據信息技術不斷成熟，其內涵形式勢也在不斷豐富發展。通常意義的電力信息通信，泛指應對電網配電、輸電，以及發電生產過程中出現的、難以發現的細小苗頭性問題開展“診斷”，免除小隱患對整個電力系統運行安全構成的巨大風險。電力通信技術的工作機理是借助先進的載波技術、光纖等手段，建立故障預警機制，借助高敏傳感器擺脫傳統的人工操作監控方式，借助智能化技術優勢早發現問題隱患、早采取預防修復措施，確保整個電力系統運行平穩順暢[2]。

2 電力信息通信技術分析

隨著科學技術的發展，電力信息通信技術的類型不斷地增多，電力信息通信技術如圖1所示。

圖1 電力信息通信技術

2.1 光纖通信技術

光纖通信技術作為電力通信技術中的核心技術之一，經過多年研究發展實踐，因其在深海、太空，乃至極端特殊環境下，在電力傳輸過程中表現出的成熟穩定特性而廣泛普及和應用。光纖通信技術應用于智能化電力系統建設，要從光纖通信傳輸的特殊性出發，線路敷設通常借助架空方式構建纜線及輔助設施支撐框架，通過智能電網聯網、支架配合、纜線和配件安裝等相應工具，共同構建起光纖通信傳輸媒介。此項技術不僅優化完善了傳統纜線的復合升級，而且極大增加了架空纜線的傳輸量，使該項技術在高傳輸率、超強穩定方面的優勢更加凸顯。將光纖技術應用于電力通訊信息中，能夠實現寬帶線路的擴容、實現光纖線路在通路次數中的層次性傳遞。

智能電網中應用光纖通信技術后，還可以依據日常使用、緊急狀態、信息級別的輕重緩急實現對輸配電過程中的數據線路進行優先順序設置，更好地優化電力資源配置，提高系統運行能力，提升智能電網運行質量和水平。

2.2 智能化設備技術

隨著電力系統新技術的升級，大數據信息技術的日新月異，智能設備技術在我國電網建設中的數量大幅增加，其分布方式、賦能方式，在提高輸電系統穩定性、保障用戶電氣設備安全性方面，充分體現出電子設備處理數據的絕對優勢，能夠有效降低電力系統設備損耗，對提升電能質量、解決儲存耗電等長期懸而未決的問題提供巨大助力。智能設備的優越性同時體現在，減少了系統運行受不確定因素影響的波動性，借助系統動態遙控信息傳感技術，實現對電網整體運行監測、及時獲取電網數據信息，對故障苗頭及設備損壞進行智能修復。

2.3 載波信息技術

作為電力通信技術的基礎方式之一，載波通信技術的主要作用為調制基礎信號，以載波形式完成電力信息的傳輸。借助電力網絡以及傳輸媒介，對特高壓電、高壓電、低壓電，通過波段調節進行分類優化。此種技術缺點是容易受到傳輸過程中諸如電磁波、自然雷電放電等因素干擾，通信技術質量穩定性差。實施載波技術必須克服信號衰減大、噪聲強、通信頻段易受干擾的難題，需要在電力信息網絡技術的支持下開展科研攻關，使載波通信技術朝著性能更加穩定、更加有利于轉型升級的方向發展。

2.4 移動通信技術

移動通信技術、載波通信技術、智能設備技術與光纖通信技術，既是對傳統電力信息通信技術的繼承，也是智能電網最重要的支撐手段。其中，移動通信技術的優勢體現在，從信息發射端到接收端，徹底改變了傳統模式下固定線路空間傳輸的弊端，打破了傳統有線傳播的空間限制，對提升電力信息通信的靈活性、節約費用成本、保持技術安全，具有劃時代技術革新意義。移動通信技術從3G、4G到5G 的轉型升級，對智能電網建設、變電站基礎設施建設提出了新的要求，對實現更大范圍更廣領域的輸電配電規模，形成國家范圍電網大格調布局，減少區域之間變電站建設造成的電力資源浪費意義重大。縱觀我國電力通信技術發展現狀，在移動通信技術支持下，實現核心基站數量逐漸縮小、移動通信質量不斷上升的良好局面，為實施電網資源的優化重組，更好地發揮智能電網的作用創造有利條件。

3 電力信息通信技術在智能電網時代的應用策略

3.1 發電領域的應用

依托電力通信技術，加強電網能力建設，為智能電網發電賦能，已成為我國電力企業重要技術。電力企業要將智能電網發電能力建設與基礎設施、經濟實力、用戶需求充分結合，在翔實的市場調查研究基礎上科學預測，將電力需求轉化為相應數據信息，借助智能電網分析體系，精準控制發電規模和發電量。電力系統要借助電力通信技術建立智能電網、用戶、管理者之間的溝通媒介，實現發電、用電之間的協調關系。一方面避免發電量不足導致用電中斷或設備停運；另一方面要防范發電量過剩造成的能源消耗和寶貴的電力資源浪費。智能發電加強對發電過程的有效調度，通過信息數據模型建立起電壓、電流、電功率與系統運行的綜合評價體系。通過合理設置通信接口和布入線路，確保用電數據、發電數據與智能化管控體系匹配。智能電網系統可借助信息反饋體系精準得到用電量的動態變化，通過參數調節確保智能電網發電量與用戶使用量保持聯動配合。

3.2 輸電領域的應用

如前所述，智能電網最大特點是基于信息通信技術。輸電應用要通過與直接關聯的電網形成智能反饋，將電力系統運行、設備運轉、調度管理人員狀況等信息，全面反映到輸電系統中，以便及時消除輸電過程中安全隱患。輸電領域應用要以保障實時監控能力、保證輸電數據可靠性為目標，借助智能電網傳輸平臺及時捕捉動態信息，通過系統檢測判斷設備運行狀態，發現不安全因素和故障隱患及時報警。建立通訊信號與電力數據信息的數據聯動，借助故障電網應急模塊，隨時完成電網內部繼電器啟動、電力傳輸故障報警，第一時間開始故障修復，保障電力傳輸調度運行順暢。電力系統加強輸電領域科技應用，要將所有的工作措施、方法手段放在智能輸電的大背景下，加強設備更新、新技術引進、人員培訓等基礎工作，使輸電線路領域中巡線、線路檢修、故障排查、風險預警，實現自動化智能化管理要求。

3.3 變電領域的應用

為滿足用戶的不同需求，智能電網必須在高壓電、低壓電，以及特殊用電之間實現靈活轉換。實施變電領域應用的電力通信技術，要圍繞加強智能電站變電設施能力建設，構建企業操作性強、可視化、具有普遍意義的控制模塊。為體現智能電站的建設效果，變電系統運行要借助傳感器，將整體運行情況精準地反映在調度中心的整體控制模塊上，為變電站管理、運行維護，以及故障維修提供技術支持。智能變電站建設必須依賴科技進步、圍繞電力運行核心，努力實現自動控制與智能控制為主體的變電過程，借助智能電網完善優化模塊，對電力數據及時進行整合，千方百計使電力系統滿足不同用電區間的變電要求。

3.4 配電領域的應用

配電作為電力系統靈活調配電力運行服務的重要技術之一，必須通過不斷優化設計、科學調研、設備更新，實現配電對電力系統的有效支持，始終圍繞服務末端用戶，加強各關鍵環節之間的關聯，滿足用戶多元化配電需求。智能電網建設要以構建全面用電類型、用電量層次，以及用戶地理分布為基礎，并依靠衛星遙控技術、信息傳感技術、監控成像技術，實現智能電網在配電通信端口、線路入網接口，以及智能元件之間的靈活轉換，達到集成、互換、擴展方面靈活自如的要求，為提高智能電網配電效率創造條件。

3.5 用電領域的應用

用電環節既是智能電網運行的服務末端，也是電網建設質量、設備運行情況、電力信息通信技術的綜合表現。發揮電力系統在用電領域的應用競爭力，就要對用戶的不同用電量進行數據采集和動態分析。特別要針對當前用戶量龐大、用電訴求多、供電環境復雜的嚴峻形勢，對海量的用電信息進行甄別，建立智能電網實現規模傳輸、規模處理，以強大穩定的電網服務為硬件，構成智能電網、電力系統、用戶之間的完美協同，提高智能電網的運營穩定性、提供高質量的電力服務。

3.6 新能源領域的應用

從我國綠色環保發展形勢出發，新能源作為可再生資源，其中的風力發電、光伏發電、海上發電，呈現出良好的發展前景。因此，智能電網建設要具有超前意識，將淘汰高污染、高排放、高能耗的發電企業作為節能減排的重點，將減少輸電過程中電能損耗，降低環境污染作為電力企業生態環境發展的終極目標。智能電網建設要將觸覺延伸到新能源發電領域，智能電網發展藍圖要保證新能源電力的通信接口達到標準，保證其電力供應的穩定性，有效性，持續性。

智能電網在新能源領域的應用，要以國家戰略為主導，以政府牽頭、企業參與為方向，針對我國地域遼闊，風能、光能、太陽能、海洋潮汐蘊藏能力潛力巨大的特點，開展宏觀規劃，制定出長遠發展戰略，以此豐富國家電力供應形式、彌補當前電力供給不足造成的嚴重能源短缺。發揮電力系統、高等院校、科研單位的專業技術優勢，大力加強新型能源的開發研究，以實現我國電力供應情況的根本好轉，更好地發揮智能電網電力信息通信技術的效能，構建出智能電網與新能源管理體系相互融合相互作用相互補充的良好格局。

4 結語

智能電網建設是信息網絡時代下電力企業發展的必然趨勢，發揮電力信息通信技術的技術優勢，就要在發電、輸電、配電、用電領域加強應用研發，加大新能源領域智能電網的應用力度，依靠通信技術完成智能電網中各種電力數據的安全傳輸。