淺析電力通信在電網(wǎng)智能化中的支撐作用

龔偉

摘 要：電網(wǎng)智能化是電網(wǎng)發(fā)展的方向與趨勢，為了實現(xiàn)電網(wǎng)智能化，需要構(gòu)建電力通信系統(tǒng)。電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)智能化的核心系統(tǒng)，對于電網(wǎng)智能化具有支撐作用。文章對于電網(wǎng)智能化的發(fā)展與趨勢進(jìn)行探討，并且對電力通信在電網(wǎng)智能化的支撐作用進(jìn)行探討，結(jié)合電力通信系統(tǒng)的建設(shè)實例探討電力通信的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電力通信；電網(wǎng)；智能化；支撐

隨著社會與經(jīng)濟(jì)發(fā)展，能源問題引發(fā)了重點關(guān)注，電網(wǎng)智能化能夠滿足社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新需求，改善能源消耗與環(huán)境惡化的問題，并且能夠?qū)崿F(xiàn)電網(wǎng)的升級換代，促進(jìn)電力工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[1]。電網(wǎng)智能化是歐美國家首先提出來的概念，是未來電網(wǎng)發(fā)展的趨勢。為了提升我國能源與電力的可靠供應(yīng)，我國電網(wǎng)智能化也持續(xù)推進(jìn)，其中特高壓輸電技術(shù)、試驗示范工程已經(jīng)取得了較大的發(fā)展。

1 電網(wǎng)智能化概述

1.1 電網(wǎng)智能化主要內(nèi)容

電網(wǎng)智能化是采用現(xiàn)代通信、信息、現(xiàn)代電力工程等多種智能化技術(shù)，并且通過傳感技術(shù)完成電網(wǎng)的智能化管理。電網(wǎng)智能化最大的特點是具有自身的完整性與智能化的特點，能夠保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，通過對電力用戶的需求進(jìn)行科學(xué)化分析，從而優(yōu)化供電給電，并且能夠做好故障排除與監(jiān)控，進(jìn)行故障預(yù)警，為電網(wǎng)的維護(hù)提供依據(jù)[2]。電網(wǎng)智能化中，高級傳感器、自動化設(shè)備以及通訊設(shè)備都具有廣泛的應(yīng)用，這些設(shè)備對電網(wǎng)智能化起到支撐作用。電網(wǎng)智能化具有以下優(yōu)點：（1）優(yōu)化電網(wǎng)管理，電網(wǎng)智能化能夠為電網(wǎng)運(yùn)行提供豐富相近的資料支持，從而為處理各種突發(fā)事件提供依據(jù)；（2）電網(wǎng)智能化能夠優(yōu)化電力系統(tǒng)，對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，提升供電質(zhì)量，保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行；（3）電網(wǎng)智能化具有良好的系統(tǒng)兼容性，能夠?qū)Ξ?dāng)前的電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)展；（4）電網(wǎng)智能化能夠提升電能利用效率，減少電能消耗，提升資源利用效率。

1.2 電網(wǎng)智能化建設(shè)發(fā)展歷程

電網(wǎng)智能化是歐美國家首先提出來的概念，我國于2009年首次提出電網(wǎng)智能化的概念，根據(jù)我國電網(wǎng)工作實際，提出了以特高壓電網(wǎng)為骨架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，以通信網(wǎng)絡(luò)為支撐，保證電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、用電、調(diào)度的電壓等級，從而實現(xiàn)電網(wǎng)的信息化、自動化，構(gòu)建具有經(jīng)濟(jì)高效、友好互動的現(xiàn)代電網(wǎng)體系。隨著我國電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)智能化建設(shè)具有良好的發(fā)展前景。

1.3 電網(wǎng)智能化意義

電網(wǎng)智能化是電網(wǎng)發(fā)展的趨勢，對于社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有以下的意義：（1）提升電能利用效率，推動清潔能源科學(xué)發(fā)展，我國能源資源總量匱乏，而且以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)為我國的環(huán)境帶來很多問題，電網(wǎng)智能化能夠提升電能利用效率，推動清潔能源技術(shù)的發(fā)展與建設(shè)。（2）帶動技術(shù)創(chuàng)新，我國電力行業(yè)的核心競爭力不強(qiáng)，推動電網(wǎng)智能化，能夠推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展建設(shè)，提升電力技術(shù)發(fā)展更新，為推動電力產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶了機(jī)遇。（3）為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供能源支持，能源是社會發(fā)展的動力支持，我國的能源供給與電力安全面臨著嚴(yán)峻形勢，自然災(zāi)害、石油儲備不足等因素造成能源不足，因此采用電網(wǎng)智能化，推動電動汽車的規(guī)?；l(fā)展，能夠替代石油產(chǎn)品的替代，維護(hù)國家能源安全。（4）為實現(xiàn)國家減碳目標(biāo)提供支持，我國政府提出了于2020年實現(xiàn)單位減碳40-50%的目標(biāo)，電網(wǎng)智能化能夠大幅度的減少電能消耗，減少碳排放，從而實現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，為政府部門提供決策支撐[3]。

1.4 電網(wǎng)智能化建設(shè)目標(biāo)

電網(wǎng)智能化總體建設(shè)目標(biāo)是為了優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，提升電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平，實施節(jié)能發(fā)電調(diào)度，并且以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，做好各級電網(wǎng)的運(yùn)行，實現(xiàn)電力輸送的網(wǎng)絡(luò)化與信息化，實現(xiàn)電網(wǎng)變電環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)全面采集于實時共享，對變電站進(jìn)行智能調(diào)度，構(gòu)建配電自動化與配網(wǎng)調(diào)控一體化的智能技術(shù)全面支持，提升對配電網(wǎng)的控制能力，達(dá)到電網(wǎng)調(diào)度的規(guī)范化、流程化、智能化水。在電網(wǎng)智能化體系中，電力通信是電網(wǎng)智能化的重要環(huán)節(jié)，為了實現(xiàn)電網(wǎng)智能化，通信信息平臺的建設(shè)目標(biāo)是：（1）全面集成國家電網(wǎng)資源計劃系統(tǒng)，實現(xiàn)通信信息平臺的有效擴(kuò)展，從而實現(xiàn)信息共享與安全便捷防護(hù)，提升信息安全，規(guī)范公司管理，對公司進(jìn)行整體業(yè)務(wù)分析與輔助戰(zhàn)略管理；（2）建立以光纖化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化為特征的通信信息平臺，實現(xiàn)骨干傳輸網(wǎng)的建設(shè)，從而實現(xiàn)用戶與電網(wǎng)之間的通信，提升公司增值業(yè)務(wù)。

2 電力通信信息化系統(tǒng)構(gòu)建方案

2.1 電力通信信息化概述

電力通信信息化已經(jīng)經(jīng)歷過多個階段，隨著電網(wǎng)智能化的不斷發(fā)展，電力通信信息化已經(jīng)逐漸發(fā)展，電力通信信息化經(jīng)過了以下的幾種階段：（1）人工管理階段，電力通信信息化的初始階段主要是依靠人工進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)信息的管理，主要是采用紙質(zhì)方式進(jìn)行信息記錄與管理；（2）電子化階段，經(jīng)過一定時期的發(fā)展，電網(wǎng)的通信網(wǎng)已經(jīng)具備一定的規(guī)模，并且實現(xiàn)了部分設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)的管理，但是因為網(wǎng)絡(luò)的因素，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀況與網(wǎng)絡(luò)資源獨(dú)立脫節(jié)，無法實現(xiàn)關(guān)聯(lián)運(yùn)作與故障有效管理，故障定位與故障處理較難；（3）電力通信網(wǎng)絡(luò)逐漸發(fā)展，電力通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)達(dá)到了一定的規(guī)模，電網(wǎng)能夠承載的業(yè)務(wù)逐漸多元化，可靠性逐漸提升，因此需要提升通信網(wǎng)絡(luò)精益化管理[3]。

2.2 電力通信信息化系統(tǒng)關(guān)鍵問題

為了提升電力通信網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)建設(shè)，需要從電力網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)運(yùn)行、通信網(wǎng)監(jiān)控多方面實現(xiàn)有效管理，為了提升電力通信信息化系統(tǒng)建設(shè)，需要解決以下的關(guān)鍵問題：（1）解決大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，并且實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源管理與資源的調(diào)度；（2）對于通信網(wǎng)的監(jiān)控以及運(yùn)行管理進(jìn)行統(tǒng)一管理，并且實現(xiàn)多平臺的開發(fā)與集成；（3）實現(xiàn)不同層次之間的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并且實現(xiàn)不同系統(tǒng)之間的管理。因此在電力通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，需要解決以上的問題，保障通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定運(yùn)行。

2.3 電力通信信息化系統(tǒng)構(gòu)建目標(biāo)

為了實現(xiàn)與電網(wǎng)智能化相適應(yīng)，電力通信信息化系統(tǒng)建設(shè)需要達(dá)到以下的目標(biāo)：（1）統(tǒng)一性，實現(xiàn)對電力設(shè)備以及電力系統(tǒng)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，對于電力系統(tǒng)中的故障監(jiān)視、現(xiàn)場處理以及資源調(diào)度進(jìn)行統(tǒng)一管理，保障電力系統(tǒng)調(diào)動的穩(wěn)定性與統(tǒng)一性；（2）安全性，采用數(shù)字簽名、日志記錄等方式對電力通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行安全管理，保障電力通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行。為了對電力信息進(jìn)行有效管理，需要在網(wǎng)絡(luò)層、操作系統(tǒng)層進(jìn)行高級別產(chǎn)品，并且做好軟件安全管理；（3）開放性，保證電力通信系統(tǒng)的開放性，能夠與其他的系統(tǒng)進(jìn)行兼容，從而實現(xiàn)接口管理；（4）先進(jìn)性與實用性平衡，采用分布式處理技術(shù)與多力度重用方法，從而實現(xiàn)多借口之間的互聯(lián)與互通，實現(xiàn)不同借口之間的管理；（5）可靠性與可維護(hù)性，保證電力通信的數(shù)據(jù)可靠性與程序可靠性、設(shè)備可靠性，全面保證系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，并且做好故障監(jiān)督管理，保障系統(tǒng)的可維護(hù)性；（6）可擴(kuò)充性與可延展性，為了實現(xiàn)借口的管理，需要采用定制模塊進(jìn)行管理，對于設(shè)備的內(nèi)部接口進(jìn)行有效管理，保證電力通信設(shè)備的可擴(kuò)充性與可延展性，便于升級與擴(kuò)展；（7）經(jīng)濟(jì)性，保障電力通信網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)型，能夠充分利用現(xiàn)有的資源，使網(wǎng)絡(luò)控制能夠達(dá)到自動化與半自動的有效平衡[4]。

2.4 電力通信信息化系統(tǒng)構(gòu)建

電力通信信息化系統(tǒng)主要有網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、資源管理與運(yùn)維管理3個子系統(tǒng)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，在該系統(tǒng)中，能夠在同一界面中對16個廠家設(shè)備進(jìn)行統(tǒng)一管理。

圖1 電力通信系統(tǒng)體系機(jī)構(gòu)

因此在該系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：（1）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視子系統(tǒng)，能夠?qū)﹄娏νㄐ旁O(shè)備進(jìn)行監(jiān)督管理，及時發(fā)現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)中的隱患與故障，及時實現(xiàn)設(shè)備隱患管理，縮短隱患與故障發(fā)現(xiàn)以及處理時間；（2）資源管理子系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對通信光纜、設(shè)備、號碼資源進(jìn)行有效管理，實現(xiàn)資源的集約化、標(biāo)準(zhǔn)化、精益化管理，并且保證系統(tǒng)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場資源核查數(shù)據(jù)有效對應(yīng)；（3）運(yùn)維管理平臺，該平臺能夠?qū)崿F(xiàn)通信資源調(diào)度、檢修計劃管理、退運(yùn)管理以及工程資料管理等16個工作流程的標(biāo)準(zhǔn)化、信息化管理。將網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視、資源管理以及運(yùn)維管理3個子系統(tǒng)進(jìn)行整合管理，從而能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源分配調(diào)度與管理，具體流程如圖2所示。

圖2 電力通信管理平臺工作流程

3 電力通信在電網(wǎng)智能化的支撐作用

為了達(dá)到電網(wǎng)智能化的目標(biāo)，電網(wǎng)運(yùn)行中的發(fā)電、輸電、變電以及用電等關(guān)鍵步驟對電網(wǎng)優(yōu)化具有重要的意義，為了保證電網(wǎng)智能化管理，需要采用廣域測量、自動抄表、自動測量以及能源管理等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行管理，其中自動測量技術(shù)以及自動抄表技術(shù)是電力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，能夠為電網(wǎng)信息的全局監(jiān)控、信息采集于分析處理提供依據(jù)[5]。

3.1 信息傳遞處理

電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)智能化的核心，對電網(wǎng)運(yùn)行中的信息傳輸、傳感和交互起著重要作用。為了實現(xiàn)電能的高速傳輸，需要對電力系統(tǒng)進(jìn)行有效管理。電力通信能夠?qū)崿F(xiàn)信息的傳遞，從而為電網(wǎng)運(yùn)行的提供數(shù)據(jù)支撐，為電網(wǎng)的監(jiān)控、管理與維護(hù)提供數(shù)據(jù)支持。采用構(gòu)建以光纖化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的通信管理信息平臺，能夠?qū)蛻艚K端、變電站以及電網(wǎng)信息進(jìn)行管理，將電網(wǎng)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芙K端，從而實現(xiàn)對電力體統(tǒng)的智能化管理，對電力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)電能的配送與管理。在現(xiàn)代電網(wǎng)設(shè)計中，電力通信是電網(wǎng)智能化的核心，基于電網(wǎng)信息傳遞，能夠有效地提升電網(wǎng)運(yùn)行的效率，為電網(wǎng)智能化穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。電力通信能夠?qū)崿F(xiàn)不同電網(wǎng)系統(tǒng)之間的信息交流共享，為電網(wǎng)系統(tǒng)的整體優(yōu)化提供決策，保證電網(wǎng)信息安全，為電網(wǎng)市場的穩(wěn)定運(yùn)行提供依據(jù)。

3.2 設(shè)備監(jiān)控管理

電網(wǎng)智能化需要傳感器系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、光纖、變電系統(tǒng)等做種系統(tǒng)與設(shè)備構(gòu)成，為了實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定化運(yùn)行，需要對電子設(shè)備進(jìn)行管理，從而做好電子設(shè)備的監(jiān)控與維護(hù)。電力通信能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)中的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理，對于電力設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，能夠獨(dú)系統(tǒng)進(jìn)行管理，從而保證電能在不同的雙系統(tǒng)之間穩(wěn)定運(yùn)行。傳感器對于電力設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，并且具有故障預(yù)警、自動處理的能力，電力通信能夠?qū)鞲械臄?shù)據(jù)傳輸?shù)街悄芙K端，從而實現(xiàn)設(shè)備的監(jiān)控管理，保證電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。我國電網(wǎng)智能化的建設(shè)，是以特高壓電網(wǎng)為骨架，各級電網(wǎng)協(xié)調(diào)發(fā)展，為了對電網(wǎng)智能化的設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控管理，需要采用有效的動力通信，從而做好電網(wǎng)設(shè)備的管理，促進(jìn)電網(wǎng)智能化工作有序開展。

3.3 保護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定

電力通信網(wǎng)對于電網(wǎng)智能化的主要支撐作用在于，能夠保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。電網(wǎng)系統(tǒng)中，電力通信系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)與安全穩(wěn)定系統(tǒng)構(gòu)成了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定系統(tǒng)，對于電力智能化的安全管理具有重要的意義。電力通信系統(tǒng)是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)，因為電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動化、管理現(xiàn)代化以及網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營市場化的基礎(chǔ)，所以電網(wǎng)智能化對于電力通信的可靠性、快速性、準(zhǔn)確性以及信息安全性具有嚴(yán)格的要求，電力通信系統(tǒng)的建設(shè)質(zhì)量對于電網(wǎng)質(zhì)量化具有重要的影響。為了保障電力通信建設(shè)，需要構(gòu)建符合電網(wǎng)發(fā)展的專用通信網(wǎng)絡(luò)，目前大多數(shù)國家的電網(wǎng)都以自建為主的方式完成了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)的建設(shè)，我國的電力通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)主要是以廣域測量、自動抄表、自動測量以及能源管理等多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行管理，能夠促進(jìn)電力通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，增強(qiáng)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

3.4 促進(jìn)電力市場發(fā)展

電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)調(diào)度自動化與生產(chǎn)管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，為了促進(jìn)電力市場的穩(wěn)定，為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供安全穩(wěn)定的電力資源，需要電力通信系統(tǒng)的支持。隨著電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)與規(guī)模日益增強(qiáng)，電力通信是保障電網(wǎng)同步發(fā)展與電力市場穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)，電力通信信息技術(shù)除了能夠保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行之外，還能夠推動電力工業(yè)的發(fā)展，從而促進(jìn)電力市場的建設(shè)發(fā)展。隨著電力改革的持續(xù)進(jìn)行，電力公司的發(fā)電、輸電、配電實行統(tǒng)一經(jīng)營，而當(dāng)前不同的經(jīng)營分解成為獨(dú)立的實體參與競爭，開放式的競爭為電網(wǎng)運(yùn)行規(guī)劃帶來了不確定性，電力通信能夠保障不同企業(yè)之間的信息傳遞，對于電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行具有重要的現(xiàn)實意義[7]。

4 電力通信在現(xiàn)代電網(wǎng)智能化中的應(yīng)用與發(fā)展

現(xiàn)代電網(wǎng)智能化建設(shè)過程中，采用電力通信能夠保證電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行，電力通信系統(tǒng)是一個相對開往的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有連續(xù)性、可靠性與延展性，對于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有保障意義。電力通信在新能源領(lǐng)域、輸電領(lǐng)域以及變電領(lǐng)域具有重要的意義，為了實現(xiàn)電網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)發(fā)展，采用電力通信系統(tǒng)進(jìn)行管理建設(shè)，能夠滿足用電需求，提升用電質(zhì)量，減少用電消耗，提升輸電安全性與變電智能化。

5 結(jié)束語

隨著全球資源、環(huán)境壓力不斷增大，而且隨著電網(wǎng)改革的持續(xù)深入，電力市場化進(jìn)行不斷推進(jìn)，電網(wǎng)智能化是電網(wǎng)的未來趨勢。電力通信是電網(wǎng)智能化的核心，對于電網(wǎng)智能化起到支撐作用。根據(jù)我國2009發(fā)布的電網(wǎng)智能化發(fā)展占率，采用先進(jìn)的通信、信息與控制基礎(chǔ)，通過電力流、業(yè)務(wù)流與信息流的高度融合，從而實現(xiàn)多元化電源管理，不同用戶靈活接入。電力通信具有豐富的電力桿塔、光纖資源等，能夠?qū)㈦娏νㄐ啪W(wǎng)絡(luò)延伸到不同區(qū)域，從而促進(jìn)電力通信業(yè)務(wù)的發(fā)展。

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