面向智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)研究探討

何詩思

【摘要】 本研究結(jié)合了我國最新的智能電通信網(wǎng)建設(shè)理論，對配用電通信網(wǎng)建設(shè)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)進(jìn)行了論述。闡述的內(nèi)容有智能配電業(yè)務(wù)分析、配用電業(yè)務(wù)網(wǎng)模型、配用電通信網(wǎng)關(guān)鍵要素以及典型配用電通信技術(shù)混合組網(wǎng)示例等。目的在于給智能電網(wǎng)的配用電通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供一定的啟示。

【關(guān)鍵詞】 智能電網(wǎng) 配用電 通信網(wǎng)絡(luò)

我國電力產(chǎn)業(yè)在最近幾年的發(fā)展速度很快，配用電網(wǎng)是我國電網(wǎng)的重要組成部分，而且它是實(shí)現(xiàn)電能分配的重要途徑。不過配用電通信網(wǎng)還存在一定的問題，問題主要表現(xiàn)為配用電通信系統(tǒng)缺乏整體規(guī)劃、通信網(wǎng)兼容性較差、通信資源浪費(fèi)嚴(yán)重等。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，智能電網(wǎng)已慢慢成為提高供電質(zhì)量的重要手段。智能電網(wǎng)配用電業(yè)務(wù)具有特定的分布以及多種網(wǎng)絡(luò)建設(shè)模式，加強(qiáng)智能電網(wǎng)配用電通信網(wǎng)絡(luò)的研究是促進(jìn)電力系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵。

一、智能配電業(yè)務(wù)分析

智能配電業(yè)務(wù)是電力系統(tǒng)中的重要組成部分。智能配用電業(yè)務(wù)具有很多特點(diǎn)，首先，智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)種類多、節(jié)點(diǎn)多、覆蓋面廣且分散、運(yùn)行環(huán)境較差；其次，智能配電網(wǎng)非常容易受到城建和擴(kuò)容的影響；第三，智能配電網(wǎng)通信距離遠(yuǎn)，信息總量大但單點(diǎn)容量小；第四，智能配電網(wǎng)運(yùn)行維護(hù)工作量大、管理問題多以及建設(shè)復(fù)雜。要實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)業(yè)務(wù)就意味著大量業(yè)務(wù)的傳輸，但傳統(tǒng)的通信模式已經(jīng)不能滿足此業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)的條件，因此必須采用網(wǎng)絡(luò)的概念融合更多的業(yè)務(wù)，這樣才能更好地保證業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。另外，智能配電業(yè)務(wù)涉及了很多內(nèi)容，其中包含了新型充電站業(yè)務(wù)、分布式能源業(yè)務(wù)、傳統(tǒng)自動(dòng)化業(yè)務(wù)、電網(wǎng)狀態(tài)分析業(yè)務(wù)等[1]。

二、配用電業(yè)務(wù)網(wǎng)模型

2.1高級(jí)配電自動(dòng)化系統(tǒng)

配電自動(dòng)化系統(tǒng)是配電網(wǎng)業(yè)務(wù)的重要組成，它可以完成現(xiàn)場配電終端與主站之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互工作。在此之前，配電網(wǎng)通信主要依靠專線通信，而通信協(xié)議主要采用串行通信協(xié)議，這種情況下的線路資源利用率比較低。目前，變電站網(wǎng)絡(luò)正向著更高級(jí)的通信協(xié)議發(fā)展，并且已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)站層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。新時(shí)期實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化業(yè)務(wù)比較有效的方式是建立基于以太網(wǎng)技術(shù)的高級(jí)配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)系統(tǒng)。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在30%負(fù)載的情況下才具有最好的實(shí)時(shí)性和可靠性。在配電自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展中，推廣應(yīng)用的通信協(xié)議需要滿足一定要求，即通信協(xié)議要能滿足自動(dòng)化業(yè)務(wù)的實(shí)時(shí)性、通道帶寬、通信節(jié)點(diǎn)數(shù)量、新型配電業(yè)務(wù)，只有這樣才能最終實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動(dòng)化和基于以太網(wǎng)配電自動(dòng)化的綜合管理[2]。

2.2用電負(fù)荷管理系統(tǒng)

目前，我國電力用戶的電量信息采集已經(jīng)向著自動(dòng)化、全覆蓋以及全預(yù)付費(fèi)的方向發(fā)展。當(dāng)前電量信息采集主要采用了通用無線分組業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)，這是一種對帶有GPRS 模塊的集中器匯集局部區(qū)域的用電信息進(jìn)行間接采集的手段，用電信息是經(jīng)電信專網(wǎng)接入電力公司主站。但這種手段存在一定的弊端，即被采用的GPRS設(shè)備在線率較低，因此不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)電價(jià)和用戶的需求，而且這種網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用比較高。

其實(shí)解決用電負(fù)荷管理業(yè)務(wù)可以通過建立以太通信專網(wǎng)來實(shí)現(xiàn)，以太通信專網(wǎng)可以連接用電信息管理主站與各個(gè)電力用戶終端；而本地通信則可通過總線、載波、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)[2]。

2.3用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)

用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)是為了滿足用戶用電需求定制、多樣化服務(wù)以及多種用能策略而產(chǎn)生的一種服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)計(jì)到的業(yè)務(wù)有語音、視頻、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，這種服務(wù)網(wǎng)絡(luò)對帶寬的要求很高，需要制定一種特殊的網(wǎng)絡(luò)方式來滿足服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的需求。用能服務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)揮作用過程中通常會(huì)利用到公共互聯(lián)網(wǎng)和電力通信網(wǎng)，具體來說就是用戶將需求通過公共互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)诫娏Ψ?wù)網(wǎng)站，最終用戶定制的服務(wù)由電力通信網(wǎng)傳輸至用戶的表計(jì)和用戶終端。

2.4環(huán)境輔助監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)

視頻或環(huán)境輔助監(jiān)測系統(tǒng)在配電網(wǎng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，比如說它通常被應(yīng)用在無人值守變電站的監(jiān)視中或者被應(yīng)用在重要開關(guān)設(shè)備的監(jiān)視中，又或者被應(yīng)用在現(xiàn)場維修安全監(jiān)視和事故搶修現(xiàn)場分析中。最關(guān)鍵的是電力公司監(jiān)控中心科員對所有視頻信息進(jìn)行統(tǒng)一處理?？傊?，環(huán)節(jié)輔助監(jiān)測系統(tǒng)在電網(wǎng)服務(wù)中占有一席之地。

三、配用電通信網(wǎng)關(guān)鍵要素

配用電通信網(wǎng)能夠支撐多種業(yè)務(wù)的關(guān)鍵在于它本身涉及的一些重要技術(shù)，比如說無源光網(wǎng)絡(luò)等多種通信技術(shù)、融合的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、綜合網(wǎng)管技術(shù)、通信協(xié)議結(jié)構(gòu)以及網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)等。這些關(guān)鍵技術(shù)在配用電通信網(wǎng)中各自發(fā)揮著不同的作用。具體說來，我國配電網(wǎng)的發(fā)展經(jīng)歷了很多階段，而且每個(gè)階段所應(yīng)用的主要技術(shù)都不一樣，然而配電通信網(wǎng)的構(gòu)建必須綜合使用這些技術(shù)；為了滿足配用電多業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展就必然要采用數(shù)據(jù)融合技術(shù)，但數(shù)據(jù)融合技術(shù)必須要滿足安全性要求和可靠性要求；通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展特點(diǎn)是將通信結(jié)構(gòu)和多種通信技術(shù)應(yīng)用到同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，這樣不僅擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模，而且增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，這最終給網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)增加了很多困難。為了解決這一問題就需要建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，通過這種統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集中管理。統(tǒng)一網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的優(yōu)勢在于它可以結(jié)合地理信息系統(tǒng)對通信網(wǎng)絡(luò)的故障進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，這樣就可以提高運(yùn)行維護(hù)人員工作效率；當(dāng)前我國配用電方面的通信規(guī)約類型非常多，但是并沒有一個(gè)完整的解決體系。在這些通信規(guī)約中有些是用于點(diǎn)對點(diǎn)連接的專線或數(shù)字傳輸通道，這些規(guī)約只有三個(gè)層次，即物理層、鏈路層和應(yīng)用層；還有一些規(guī)約是用于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)中，這類規(guī)約在物理層、鏈路層和應(yīng)用層的基礎(chǔ)上又增加了網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層；配電通信網(wǎng)融合了多種通信技術(shù)而形成了一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)，這個(gè)網(wǎng)絡(luò)擁有大量的終端設(shè)備的接入，但與此同時(shí)網(wǎng)絡(luò)安全及數(shù)據(jù)的保密性就成為了值得關(guān)注的問題。然而，在配電通信網(wǎng)絡(luò)中采用了一些安全技術(shù)，比如在應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、物理層應(yīng)用認(rèn)證加密過濾技術(shù)，同時(shí)應(yīng)用安全測試評(píng)估技術(shù)、安全存儲(chǔ)技術(shù)、主動(dòng)實(shí)施防護(hù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全事件監(jiān)控技術(shù)、惡意代碼防范與應(yīng)急響應(yīng)技術(shù)來保障配電通信網(wǎng)的安全[3]。

四、典型配用電通信技術(shù)混合組網(wǎng)示例

在配用電通信技術(shù)使用過程中，由于考慮到充分發(fā)揮各種通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，從而克服某些技術(shù)的缺點(diǎn)，所以建立起以光纖網(wǎng)絡(luò)為骨干，無線技術(shù)、載波為補(bǔ)充的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)能夠更好地滿足很多業(yè)務(wù)的需求，如用電信息采集。環(huán)境監(jiān)測、臨時(shí)應(yīng)急通信以及用能服務(wù)和配調(diào)自動(dòng)化等。這種混合組網(wǎng)結(jié)構(gòu)主要分為三個(gè)層和一個(gè)綜合網(wǎng)管系統(tǒng)，三個(gè)層分別為骨干傳輸層、遠(yuǎn)程接入網(wǎng)絡(luò)、本地接入網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)層發(fā)揮各自不同的功能，它們在配用電通信技術(shù)混合組網(wǎng)中發(fā)揮了重要的作用。不過在這個(gè)混合組網(wǎng)中網(wǎng)管系統(tǒng)的作用更為重要，這個(gè)網(wǎng)管系統(tǒng)的任務(wù)是管理以太網(wǎng)、無線專網(wǎng)、通信設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)置管理以及其它網(wǎng)絡(luò)管理[3]。

五、結(jié)語

總之，配用電通信網(wǎng)的建設(shè)意義重大，而且它涉及眾多因素，所以要全面地、綜合地規(guī)劃才能做出最合理的建設(shè)方案。如何建設(shè)出最為科學(xué)的通信網(wǎng)是重中之重。本研究對配用電通信網(wǎng)的相關(guān)內(nèi)容作出的闡述為配用電通信網(wǎng)的建設(shè)提出了一定的建議。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 黃盛.智能配電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求分析及技術(shù)方案[J].電力系統(tǒng)通信. 2010（06）：12-14

[2] 孫中偉，馬亞寧，王一蓉，霍司天，徐光年.基于EPON的配電網(wǎng)自動(dòng)化通信系統(tǒng)及其安全機(jī)制[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.2010（08）：10-11

[3] 王李娟. 基于IEC61850的配電網(wǎng)絡(luò)饋線自動(dòng)化終端[J].陜西電力. 2011（06）：21-22