初探云南智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)發(fā)展

朱紅杰

【摘 要】本文從云南電力通信發(fā)展智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)條件及其重要意義出發(fā)，結(jié)合云南電網(wǎng)的現(xiàn)狀從發(fā)展方向和建設(shè)思路兩個方面闡述了作者在云南建設(shè)智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的初步構(gòu)想，最后針對云南智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的建設(shè)提出幾點建議。

【關(guān)鍵詞】智能電網(wǎng)；云南電力；通信系統(tǒng)；初步構(gòu)思

0.引言

云南的石龍壩水電站是中國第一座水電站，他見證了中國電力的發(fā)展歷程。近年來，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，電力在經(jīng)濟(jì)社會發(fā)發(fā)展中扮演越來越重要的角色。最早，美國電力科學(xué)研究院（EPRI）于2001年提出了“Intelligrid”，也就是所謂的智能電網(wǎng)概念，隨后，其還就《智能電網(wǎng)研究框架》展開進(jìn)一步的研究。歐洲在“智能電網(wǎng)歐洲技術(shù)論壇”上提出了智能電網(wǎng)（smart grids）概念。雖然，智能電網(wǎng)概念在我國提出較晚，但是在智能電網(wǎng)領(lǐng)域的研究早已經(jīng)開始。我國智能電網(wǎng)概念“數(shù)字電力系統(tǒng)（Digital Power Systems，DPS）”是清華大學(xué)盧強(qiáng)院士于1999年首次提出的；2007年10月，華東電網(wǎng)規(guī)劃了智能電網(wǎng)2008年—2030年的“三步驟”戰(zhàn)略；2012年12月，南方電網(wǎng)有限公司《南方電網(wǎng)發(fā)展智能電網(wǎng)的戰(zhàn)略與規(guī)劃研究》，確定了“需求引導(dǎo)，整體規(guī)劃，有序推進(jìn)，重點突破”的建設(shè)原則。

1.智能電網(wǎng)的概念

1.1智能電網(wǎng)的定義

各方對智能電網(wǎng)的理解都不盡相同，比如美國將智能電網(wǎng)稱為“Intelligrid”，歐洲將其稱為“Smart Grids”，而我國則將智能電網(wǎng)稱為“數(shù)字電力系統(tǒng)（Digital Power Systems，DPS）。雖然各方對智能電網(wǎng)的叫法不同，但是在智能電網(wǎng)概念上理解是大同小異的，這里引用清華大學(xué)孫云章教授的智能電網(wǎng)演講稿，做出如下定義：所謂智能電網(wǎng)，就是以物理電網(wǎng)為基礎(chǔ)（中國的智能電網(wǎng)是以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，各電壓等級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展的堅強(qiáng)電網(wǎng)為基礎(chǔ)），將先進(jìn)的傳感器測量技術(shù)、通訊技術(shù)、信息技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)以及控制技術(shù)與物理電網(wǎng)高度集成而形成的新型電網(wǎng)。

1.2智能電網(wǎng)的特點

智能電網(wǎng)應(yīng)該具備以下幾個方面的特性：

（1）安全、可靠性。在發(fā)生故障后極短的時間內(nèi)，智能電網(wǎng)能夠?qū)收献龀鰬?yīng)對，防止故障大面積的擴(kuò)大，影響整個電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。在提高供電可靠率上，智能電網(wǎng)發(fā)揮重要角色，有效的避免發(fā)生大面積的連鎖故障，極大的提高供電的可靠性，減少用戶停電。

（2）電網(wǎng)管理的精益化。電力系統(tǒng)是一個技術(shù)密集型、資金密集型的企業(yè)，電力企業(yè)的電力設(shè)備繁多，價格昂貴，智能電網(wǎng)能夠有效的進(jìn)行設(shè)備的狀態(tài)管理。通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)數(shù)據(jù)管理、信息運(yùn)行維護(hù)綜合監(jiān)管、電網(wǎng)空間信息服務(wù)、生產(chǎn)和調(diào)度應(yīng)用集成等多項功能，進(jìn)而實現(xiàn)電網(wǎng)的精益化管理。

（3）互動性。用戶的感受是智能電網(wǎng)提高電網(wǎng)服務(wù)水平的重要指標(biāo)，智能電網(wǎng)將建設(shè)智能用電互動平臺，完善用戶需求側(cè)管理，提供更多高品質(zhì)，人性化的電力服務(wù)。由于智能電網(wǎng)強(qiáng)大的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和智能的通信網(wǎng)絡(luò)，電動汽車等一系列新科技將得到廣泛的推廣應(yīng)用。

（4）節(jié)約性。我國雖有豐富的水利資源和煤炭資源，但分布不合理，內(nèi)陸地區(qū)（如云南、山西）資源豐富但用電量少，沿海地區(qū)資源較少但用電量大，發(fā)電側(cè)與需求側(cè)的不平衡也造成了大量的資源浪費(fèi)。再次，儲能設(shè)備、太陽能板等小型發(fā)電設(shè)備廣泛分布于用戶側(cè)，用戶側(cè)發(fā)電會緩解部分用電需求。智能電網(wǎng)的建設(shè)，將提供遠(yuǎn)距離輸電，資源的優(yōu)化配置，以達(dá)到削峰填谷，電價智能調(diào)節(jié)等功效。

2.云南建設(shè)智能電網(wǎng)通信的基礎(chǔ)條件

南方電網(wǎng)公司以“提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平，提高系統(tǒng)和資產(chǎn)利用效率，提高對用戶供電的服務(wù)水平，提高對各類電源特別是可再生能源靈活接入的適應(yīng)能力，促進(jìn)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的建設(shè)”為目標(biāo)進(jìn)行智能電網(wǎng)研究和建設(shè)。云南電網(wǎng)按照南方電網(wǎng)建設(shè)智能電網(wǎng)的思路積極的展開研究和建設(shè)，先后已建成大風(fēng)壩風(fēng)電場、者磨山風(fēng)電場、馬鞍山風(fēng)電場、羅平山風(fēng)電場等，同時也對云南智能電網(wǎng)的發(fā)展做了很多工作。

首先，云南電網(wǎng)的信息化水平已初步達(dá)到建設(shè)智能電網(wǎng)的要求。通信發(fā)展是智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，截至2012年12月，云南電網(wǎng)電力通信網(wǎng)光纜總長21596公里，通信設(shè)備共計6256套。光纖通信主網(wǎng)已成環(huán)。省、地調(diào)度機(jī)構(gòu)、220kV及以上變電站的光纜覆蓋率已達(dá)100%；110kV站和中調(diào)直調(diào)電廠光纜覆蓋率較高，分別為86.21%和98%，而35kV站、營業(yè)所和地調(diào)直調(diào)電廠光纜覆蓋率偏低，分別為25.16%、6.97%和53.21%。透過以上數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過“十一五”期間的大力發(fā)展，云南電網(wǎng)通信基礎(chǔ)設(shè)施已成規(guī)模，為智能電網(wǎng)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

其次，云南電網(wǎng)近幾年陸續(xù)啟動了多個項目支持智能電網(wǎng)建設(shè)。2010年初，云南電網(wǎng)啟動云南電網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)建設(shè)項目，該項目涉及云南16個地州，覆蓋每一個地州供電局，設(shè)計公司總部、科技園到地區(qū)局的傳輸速率按40×10G考慮，將來可平滑過渡到80X10G。網(wǎng)絡(luò)速率為地州萬兆上聯(lián)至省公司，千兆到桌面。通過此項目的實施極大的提高了云南電力通信網(wǎng)的傳輸能力。在云南電網(wǎng)“十二五”規(guī)劃中，還將建設(shè)一張覆蓋全省的傳輸光網(wǎng)絡(luò)，為智能電網(wǎng)的建設(shè)提供骨干通信網(wǎng)絡(luò)支持。這一系列的項目，都為云南建設(shè)智能電網(wǎng)提供了基礎(chǔ)性設(shè)施。

3.云南建設(shè)智能電網(wǎng)通信建設(shè)的意義

云南水利資源豐富，有怒江、金沙江、瀾滄江流經(jīng)，而且各江河的支流水系分布廣泛，云南的水電開發(fā)潛能是巨大的。目前，云南在滿足本省經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活用電外，建立了多條輸電通道，將多余的電量輸送到東部沿海地區(qū)。智能電網(wǎng)在云南的建設(shè)，可以高效合理的利用云南水資源，加固電網(wǎng)的可靠性，為全國人民提供更好的高品質(zhì)用電服務(wù)。

智能電網(wǎng)要求具備高速、智能互動的通信系統(tǒng)，只有這樣的通信系統(tǒng)才能顯現(xiàn)出智能電網(wǎng)的優(yōu)勢。智能電網(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保存和控制都需要強(qiáng)有力的通信系統(tǒng)做支撐。因此智能通信系統(tǒng)是邁向智能電網(wǎng)的第一步。

4.云南智能電網(wǎng)通信建設(shè)的幾點思路

借鑒發(fā)達(dá)國家智能電網(wǎng)建設(shè)的經(jīng)驗，結(jié)合云南的實際情況，通信是智能電網(wǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)，必須要先于電網(wǎng)建設(shè)的步伐，提前謀劃，提前準(zhǔn)備，提前實施。云南省發(fā)展智能電網(wǎng)需要通信分為三個階段建設(shè)。

第一階段：打基礎(chǔ)。

一方面，大容量的傳輸通道是智能電網(wǎng)建設(shè)的必要條件，是智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)。目前，云南光纜覆蓋率雖然覆蓋率較高，局部等級已經(jīng)實現(xiàn)全覆蓋，但還需解決2個問題。一是實現(xiàn)光纜的全覆蓋，智能電網(wǎng)要求根據(jù)客戶需求智能的調(diào)度電量和電價，這就需要光纜不僅覆蓋所有不同等級的變電站，還需要覆蓋每一個臺變。二是提高光纜覆蓋的質(zhì)量。目前云南電力光纜還存在路徑不合理，纖芯資源緊張，成環(huán)率較低的問題。從而導(dǎo)致通信通道自愈能力較低，無法實現(xiàn)智能調(diào)度，用戶與電網(wǎng)之間便捷的互動。針對以上問題，云南需開展以下技術(shù)的研究：光纜實時監(jiān)測分析技術(shù)，支撐堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的電力光纜線路預(yù)警及主動防御技術(shù)，電力光纜線路故障遠(yuǎn)程專家協(xié)同診斷技術(shù)。

另一方面，智能電網(wǎng)的特點決定了：一是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須建設(shè)成具有強(qiáng)大自愈和自適應(yīng)功能，可以通過遠(yuǎn)程設(shè)備在線監(jiān)視和系統(tǒng)信息分析，實時掌握通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行情況，及時發(fā)現(xiàn)、預(yù)測、診斷和處置系統(tǒng)故障和隱患，快速應(yīng)對突發(fā)風(fēng)險，保證通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的堅強(qiáng)與可靠；二是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源優(yōu)化配置，實現(xiàn)全網(wǎng)的資源優(yōu)化配置，將空閑的資源及時有效的運(yùn)用到需要通信資源的地方，提高資源的利用效率，保證通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)可靠、靈活的運(yùn)行。三是電力通信要積極探索大容量、大顆粒光傳輸網(wǎng)的建設(shè)，滿足智能電網(wǎng)對大量信息傳送的需求。

第二階段：求發(fā)展。

首先，智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)鋺?yīng)該建設(shè)成三層的網(wǎng)絡(luò)，即地州之間需建設(shè)大容量、大顆粒傳輸?shù)墓歉蓪?；地州中心局要建設(shè)匯聚各縣區(qū)信息業(yè)務(wù)的匯聚層；各縣局要建設(shè)靈活的接入層。在第一階段骨干層已經(jīng)建立起來，在第二階段需要建立匯聚層和接入層。統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)有利于繁多的接入點按照統(tǒng)一的要求進(jìn)行接入，有利于設(shè)備與設(shè)備之間通信，提高通信網(wǎng)絡(luò)的兼容性。

其次，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)好以后，還需要確立一套適用于所有接入點可用的應(yīng)用模式。一是目前在用的農(nóng)網(wǎng)設(shè)備陳舊，要進(jìn)行必要的改造后接入智能通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。智能通信網(wǎng)絡(luò)需要實現(xiàn)多種通信方式統(tǒng)一接入、統(tǒng)一接口規(guī)范和統(tǒng)一管理。支持以太網(wǎng)、RS232/RS485/RS422等接口，并能提供標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)管接口，支持本地網(wǎng)管和遠(yuǎn)程網(wǎng)管。二是通信網(wǎng)絡(luò)尚不能支撐用電采集系統(tǒng)和營銷信息系統(tǒng)等營銷核心業(yè)務(wù)運(yùn)行，面向用戶側(cè)的通信網(wǎng)絡(luò)資源不足。必須提高通信網(wǎng)接入能力的綜合適用性（包括通用性、適應(yīng)性、便捷性、經(jīng)濟(jì)性等），為各類接入技術(shù)系統(tǒng)提供通用的建設(shè)模式和分工界面，便于各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)實際情況選擇經(jīng)濟(jì)、適用、便捷的技術(shù)和方式實現(xiàn)接入需求。

第三階段：爭一流。

通過前面兩個階段的實施，云南省的智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)已基本成型，第三階段需要把相關(guān)的研究成果推廣應(yīng)用，將目前電力通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)平滑的過渡為智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，力爭打造國內(nèi)先進(jìn)，世界一流的智能電網(wǎng)。

5.對云南智能電網(wǎng)建設(shè)通信方面的幾點建議

為了更好，更快的建設(shè)智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，結(jié)合前面本文探討的情況，下面提出幾點云南建設(shè)智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的建議：

（1）加快頂層設(shè)計，對云南智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)做統(tǒng)一的戰(zhàn)略規(guī)劃研究，加快部署實施智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展戰(zhàn)略，抓緊組織科研究機(jī)構(gòu)對相關(guān)問題進(jìn)行專題的研究開發(fā)。

（2）智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)接入層的建設(shè)工作較為瑣碎，可以先對智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的骨干層和匯聚層進(jìn)行研究，對于成熟的技術(shù)盡快的開展項目運(yùn)作。

（3）云南省全省實現(xiàn)智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)的難度較大，可以先選擇幾個通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)較好，智能電網(wǎng)前期建設(shè)準(zhǔn)備較充分的地州開展試點工作，對新技術(shù)新成果先試先用。

（4）智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在世界范圍內(nèi)還沒有較為成熟的案例，云南所有的智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究開發(fā)需要不同程度的創(chuàng)新，云南智能電網(wǎng)建設(shè)組織者需要統(tǒng)籌兼顧，建設(shè)內(nèi)容既要符合客觀邏輯，又要適度的超前，在探索的道路上與他省他國多對標(biāo)學(xué)習(xí)，防止智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)發(fā)展過程中出現(xiàn)大的偏差。

6.結(jié)束語

云南建設(shè)智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的思路要清晰，全省組織者要統(tǒng)籌兼顧，自上而下的規(guī)劃設(shè)計，對于有基礎(chǔ)的地州供電企業(yè)要發(fā)揮本地區(qū)的通信基礎(chǔ)優(yōu)勢，超前進(jìn)行研究和嘗試，全員動員，結(jié)合云南實際情況，學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)建設(shè)經(jīng)驗，力爭走出一條適合云南的智能電網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)道路，提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性、可靠性，使智能電網(wǎng)的高效化、多元化和人性化服務(wù)于廣大人民。 [科]

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