探析智能電網及其對電力通信的要求

【摘要】智能電網是新形勢下電網發(fā)展的必然趨勢。本文闡述了智能電網相關概念，討論了智能電網環(huán)境下對電力通信的要求。

【關鍵詞】智能電網；電力系統(tǒng)；電力通信

在過去的20年里，雖然信息、通信技術發(fā)生了翻天覆地的變化，但日漸老化的傳統(tǒng)電網結構并沒有跟上技術變革的步伐，用戶對電力供應提出了越來越高的要求，國家安全、環(huán)保等各方面政策都對電網的建設和管理提出了更高的標準。智能電網就是電網的智能化，它是建立在集成的、高速雙向通信網絡的基礎上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法以及先進的決策支持系統(tǒng)技術的應用，實現電網的可靠、安全、經濟、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標。智能電網的主要特征包括自愈、激勵和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀用戶需求的電能質量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動電力市場以及資產的優(yōu)化高效運行。2009年5月，在北京召開的“2009特高壓輸電技術國際會議”上，國家電網公司正式發(fā)布了“堅強智能電網”發(fā)展戰(zhàn)略。2009年8月，國家電網公司啟動了智能化規(guī)劃編制、標準體系研究與制定、研究檢測中心建設、重大專項研究和試點工程等一系列工作。

2009年9月，美國國家標準與技術研究所（NIST）提出了關于智能電網互操作標準的框架與路線圖，明確了推進標準化工作的8個優(yōu)先發(fā)展領域，其中很重要的一個方面就是網絡通信：要求針對智能電網各個關鍵領域的應用和操作器的網絡通信需求，實施和維護合適的安全和訪問控制手段。該領域覆蓋電力專網和公共網絡。對我國而言，智能電網的建設，必須有堅實的基礎技術和功能，其中測量和通信系統(tǒng)是一個非常重要的方面。

1.智能電網概念

智能電網是以包括發(fā)、輸、變、配、用、調度和信息等各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象，不斷研發(fā)新型的電網控制技術、信息技術和管理技術，并將其有機集合，實現從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產、輸送和使用。電力企業(yè)通過促成技術與具體業(yè)務的有效結合。使智能電網建設在企業(yè)生產經營過程中切實發(fā)揮作用，最終達到提高運營績效的目的。

智能電網不是為了炫耀新技術，而是為了實實在在的解決當前存在的問題。對電力系統(tǒng)而言，智能電網具有三個明顯的特征；

（1）自愈。對電網的運行狀態(tài)進行連續(xù)的在線自我評估，并采取預防性控制手段，及時發(fā)展、快速診斷和消除隱患；故障發(fā)生時，在沒有或少量人工干預下，能夠快讀隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生。

（2）互動。系統(tǒng)運行與批發(fā)、零售電力市場實現無縫連接，支持電力交易的有效開展。實現資源的優(yōu)化配置；同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體參與電網安全管理。

（3）堅強。堅強是對智能電網安全性的要求，即對智能電網中每一個元素都應該有安全性需求考慮，在整個系統(tǒng)中應確保一定的集成和平衡，無論對物理攻擊（爆炸、武器）還是信息攻擊（網絡、計算機）智能電網都要能夠應付并反虛出來。

2.智能電網對電力通信的要求

2.1我國當前電力通信網現狀

目前，我國的電力通信網是以光纖、微波及衛(wèi)星電路構成主干線，各支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統(tǒng)特有的通信方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換機、調度總機等設備組成的多用戶、多功能的綜合通信網。隨著光纖通信技術發(fā)展，電力通信網業(yè)務從原來的64kbit/s逐漸過渡到了高速率的2Mbit/s、10Mbit/s、100Mbiffs及以上高速率通道上。從作用來看，我國電力通信網主要有傳輸網、交換網、數據網和管理網四大類網絡象。

2.2智能電網對電力通信的要求

隨著我國智能電網建設的不斷發(fā)展，系統(tǒng)節(jié)點將大量增加，系統(tǒng)調度的任務將更加繁重，對電網大規(guī)模、全過程的監(jiān)視、控制、分析、計算將向動態(tài)、在線的方向發(fā)展。

（1）EMS系統(tǒng)

EMS系統(tǒng)的實時數據來自于數據采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA。EMS向即時信息系統(tǒng)SIS提供分鐘級的實時數據，如：系統(tǒng)頻率、總出力，SCADA實時數據可以考慮由設立在廠站側的RTU終端進行采集，接口通常可以為異步數據接口Rs485或Rs232，根據信息量的需要，速率一般為1200bit/s至9600bit/s。

（2）TMRS系統(tǒng)

在智能電網條件下。電能量計量系統(tǒng)除了具備常規(guī)測量功能外，還必須具有分時段累計存儲和雙向計量的功能。同時系統(tǒng)還需要具備對電能量數據進行自動采集、遠傳和存儲、預處理、統(tǒng)計分析的子系統(tǒng)，以支持未來智能電網發(fā)展、新能源的并網。

（3）SIS系統(tǒng)

即時信息系統(tǒng)SIS主要完成系統(tǒng)運行數據的處理，建設即時信息系統(tǒng)主要采用Internet技術，建立在安全的Internet基礎上，-以國家電力數據網SPDnet為通信基礎設施，對社會開放Internet～2問。即時信息系統(tǒng)由于要對社會信息開放，因此必須做好安全防護和安全隔離。

（4）需求側管理

智能電網一個很大的改變就是要直接面向用戶。對于大量符合終端用戶，由于具有眾多節(jié)點并且業(yè)務量較少，早期一般采用無線公網通信系統(tǒng)實現信息傳輸。目前，主流技術大都采用公網租用線GPRs或cDMA，以保障對用戶情況的掌握。

（5）電力系統(tǒng)統(tǒng)一時標

當前，無論是電力錄波裝置還是計費裝置都需要具有統(tǒng)一的時標信息，因此，一旦缺乏統(tǒng)一的時標信息將導致全網動態(tài)行為監(jiān)督的缺失。為此，GPS技術的發(fā)展為電力系統(tǒng)實現動態(tài)監(jiān)控提供了必要的物質條件，信同步時鐘系統(tǒng)為各級調度機構主站，子站和廠站提供統(tǒng)一時間標記基準，包括電力系統(tǒng)在內的地球表面任一點均可接收到衛(wèi)星發(fā)出的精度在1ps以內的時間脈沖，然后光纖通信系統(tǒng)將各變電站的測量收集匯總處理后，即可得到各變電站之間動態(tài)相量的變化，并據此實施相量控制。

結束語

建設以特高壓電網為骨干網架的堅強智能電網，為我國清潔能源的規(guī)模高效發(fā)展提供保障，充分發(fā)揮電網在資源優(yōu)化配置、服務國民經濟中的作用，對我國經濟社會全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現實意義。智能電網建設成為國家經濟和能源政策的重要組成部分。

參考文獻

[1]國家電網公司.智能電網關鍵技術研究框架，2009.6.

[2]許曉慧.智能電網導論[M].北京：中國電力出版社，2009.