電力一體化通信方案研究

方劍

【摘要】 目前在電網(wǎng)中使用眾多通信方式完成信息的交互，智能用電小區(qū)、商業(yè)樓宇、工廠等典型電力用戶的接入業(yè)務存在著不同的應用架構，影響到電力通信網(wǎng)的運行質量與效率，論文研究了電網(wǎng)一體化通信的實現(xiàn)方案，提出了自上而下的協(xié)議棧與整體架構，以保障整個電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運行和運營管理。

【關鍵詞】電力通信 一體化協(xié)議棧 通信架構

一、引言

隨著電力通信網(wǎng)絡規(guī)模不斷擴大，結構愈加復雜，網(wǎng)絡層次和種類增多，逐漸發(fā)展為國網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、省網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)及縣級網(wǎng)的分層次組網(wǎng)的格局[1]。設備種類、數(shù)量、光纜公里數(shù)、帶寬、電路等通信資源都在迅速增加[2]，網(wǎng)絡運行、維護與管理難題也隨之出現(xiàn)，故障定位、故障處理、資源調度等管理工作難度越來越大，影響到電力通信網(wǎng)的運行質量與效率。

只有實現(xiàn)電網(wǎng)一體化通信才能實現(xiàn)對這些資源的績優(yōu)管理，才能及時反映設備和系統(tǒng)的動態(tài)變化，才能實現(xiàn)網(wǎng)絡資源的動態(tài)更新[3]。電網(wǎng)一體化通信的研究與分析，關鍵在于電力業(yè)務特點分析及其對應通信需求分析，以保障電網(wǎng)通信提供可靠、實時和安全，保障整個電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運行和運營管理。論文主要對電網(wǎng)一體化通信體系涉及的通信環(huán)節(jié)中各個組成部分進行分析研究。

二、一體化通信實現(xiàn)方案研究

電網(wǎng)一體化通信主要完成各個不同通信協(xié)議的映射，完成信息模型與信息交換模型的建立，以此完成不同體系之間的一體化通信。

如圖1所示，協(xié)議棧分為4層：底層通信協(xié)議、協(xié)議映射、信息與信息交換模型、應用層。

底層通信協(xié)議：即OSI環(huán)境，用于在不同網(wǎng)絡中傳輸報文與數(shù)據(jù)流;

協(xié)議映射：將信息與信息交換模型適配入不同的電力通信網(wǎng)絡中，如WSN、PLC、以太網(wǎng)等;

信息與信息交換模型：構建統(tǒng)一的電力信息模型與信息交換方式;

應用層：為不同電力應用，如：運行、需求響應、營銷等，提供相應的服務。

三、電網(wǎng)一體化通信架構研究

體系架構設計需要綜合考慮到對舊系統(tǒng)的兼容、功能、信息通信、安全等因素。

圖2為論文提出的架構，電網(wǎng)側系統(tǒng)包括配網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、輸電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、高級量測系統(tǒng)主站等;用戶側主要包括各種智能設備和用戶側能源管理系統(tǒng)。

其中GS為電網(wǎng)側系統(tǒng)（Grid side System），包括服務提供商系統(tǒng)、分布式能源管理系統(tǒng)、能源提供商系統(tǒng)、ESCO，高級計量體系架構、其他操作系統(tǒng)等相關電網(wǎng)側所使用的系統(tǒng)。

US：用戶側智能系統(tǒng)，主要包括能源管理系統(tǒng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)、用戶進程等其他系統(tǒng)。

UE：用戶側智能設備，包括太陽能發(fā)電控制設備、網(wǎng)關設備、分布式電源、恒溫器、簡單負荷控制設備、能源存儲設備、家庭商業(yè)自動化設備、智能電表、可調光源等。

電網(wǎng)側網(wǎng)絡：電網(wǎng)側網(wǎng)絡由有線或無線網(wǎng)絡組成，所有電網(wǎng)側網(wǎng)絡智能設備都能夠通過電網(wǎng)側網(wǎng)絡連入核心網(wǎng)中。無線網(wǎng)絡可能是CDMA，GSM，GPRS，iDEN，WIMAX，LTE等點對點或點對多點的網(wǎng)絡、多播網(wǎng)絡，甚至是衛(wèi)星網(wǎng)絡。

電網(wǎng)一用戶網(wǎng)絡：電網(wǎng)一用戶網(wǎng)絡用于連接電網(wǎng)測與用戶測網(wǎng)絡，可能是公網(wǎng)也可能是私網(wǎng)。用戶側網(wǎng)絡也可能是有線的或是無線的，主要提供電網(wǎng)側與用戶側網(wǎng)絡的互聯(lián)。

用戶側網(wǎng)絡：用戶側網(wǎng)絡指的是連接電網(wǎng)用戶設備任何的網(wǎng)絡，可以是有線的無線的，主要是公網(wǎng)。

這種架構的特點如下：

（1）電網(wǎng)可以通過智能電表（采用AMI網(wǎng)絡，包括電表直接控制部分用電設備），或者通信網(wǎng)關（采用英特網(wǎng)等公網(wǎng)），或者通過專用網(wǎng)關（采用專網(wǎng)但不通過智能電表的情況下）三種主要形式和用戶交互。

（2）考慮到工業(yè)、商業(yè)、居民各種用戶。本標準支持三種用戶側智能設備控制模式：設備本地自主控制;通過用戶能源管理集中協(xié)調再與電網(wǎng)交互;受電網(wǎng)側直接控制。

（3）圖2中中間部分是電網(wǎng)和用戶交互的關鍵，僅需要對中間部分進行重新設計實現(xiàn)就能夠完成電網(wǎng)一體化通信。

四、結束語

智能電網(wǎng)背景下的全控制對電力通信提出了新的要求，只有實現(xiàn)電力系統(tǒng)通信的一體化，統(tǒng)一化才能夠保障電網(wǎng)通信提供可靠、實時和安全，保障整個電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運行和運營管理。

論文研究了電力一體化通信體系，綜合不同電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀提出了一種實現(xiàn)一體化通信方案，對電網(wǎng)一體化通信體系涉及的通信環(huán)節(jié)中各個組成部分進行了分析研究。

參 考 文 獻[1]張麗霞，高偉，山西電力一體化通信資源管理系統(tǒng)的升級改造[J].山西電力，2011，05：59-62[2]王曉蔚，高志強，胡文平，李天然，河北南網(wǎng)智能配用電一體化通信平臺建設[J]電力系統(tǒng)通信，2013，01：16-20[3]林韓.電力企業(yè)一體化信息集成平臺的研究與實踐[J].電力信息化，2007，10：66-69