淺議電力信息通信在建設(shè)智能電網(wǎng)中的基礎(chǔ)性作用

王素蓉

【摘? 要】建立具有高傳輸速率、全雙工、高實時性能和全數(shù)字化的無線通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)，既是智能電網(wǎng)應(yīng)用和進步的技術(shù)基礎(chǔ)，又是當(dāng)前智能電網(wǎng)研究的熱點和難點。智能電網(wǎng)的大規(guī)模部署和推廣取決于通信系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的收集和保護、對能耗信息以及網(wǎng)絡(luò)信息管理的支持。電力信息通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是智能網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和大規(guī)模應(yīng)用中必須解決的基礎(chǔ)性問題。智能電網(wǎng)的核心技術(shù)是信息技術(shù)，而電力信息通信在建設(shè)智能電網(wǎng)中起著基礎(chǔ)性的作用。

【Abstract】The establishment of wireless communication system and network with high transmission rate， full duplex， high real-time performance and full digitalization is both the technical foundation for the application and progress of smart grid， and the hot spot and difficult point of current smart grid research. The large-scale deployment and diffusion of smart grid depends on the collection and protection of network data by the communication system and its support for the management of energy consumption information and network information. The construction of power information communication network is a fundamental problem that must be solved in the development and large-scale application of smart network. The core technology of smart grid is information technology， and power information communication plays a fundamental role in the construction of smart grid.

【關(guān)鍵詞】電力信息通信;智能電網(wǎng);基礎(chǔ)性作用

【Keywords】power information communication; smart grid; fundamental role

【中圖分類號】TN915;TM73? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）03-0160-02

1 引言

電力的廣泛使用為人類文明的持續(xù)發(fā)展作出了貢獻。廣義上講，傳統(tǒng)電網(wǎng)包括四個環(huán)節(jié)：發(fā)電、輸電、配電和用電。其主要功能是將煤炭、石油、天然氣和水力發(fā)電的生產(chǎn)結(jié)合起來，通過設(shè)備轉(zhuǎn)化為電能。近年來，如太陽能、風(fēng)能、潮汐能等清潔電力技術(shù)發(fā)展迅速，這使得電力控制和電力傳輸機制不靈活的問題日益突顯。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)提供了增強的信息聚合、通信、安全、自動控制和其他基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的技術(shù)，可以有效提高從發(fā)電到使用的能源效率，可靠性和穩(wěn)定性得到保障，并且具有綠色化特征。因此，很多國家一直在進行智能電網(wǎng)的研究和應(yīng)用。近年來，我國也開始在政策法規(guī)、控制系統(tǒng)、技術(shù)和應(yīng)用方面推廣智能電網(wǎng)，以促進其發(fā)展。

2 智能電網(wǎng)概述

智能電網(wǎng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，除了將傳統(tǒng)的中央控制發(fā)電廠的輸入功率傳輸、分配和使用到電網(wǎng)之外，智能電網(wǎng)還可以接入許多新能源。例如，太陽能、天然氣、火電、核能等。另外，智能電網(wǎng)具有高傳輸速率、穩(wěn)定性、安全性的電力信息通信，在確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、可靠運行中起著重要作用。從宏觀經(jīng)濟的角度來看，智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)架構(gòu)主要包括以下內(nèi)容：

①以各類傳感器為基礎(chǔ)，把電力系統(tǒng)、電氣設(shè)備和控制中心連接起來，以改善電力的產(chǎn)生、傳輸、分配以及功耗。

②在進行數(shù)字監(jiān)控之后，將使用先進的技術(shù)和數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)對獲得的數(shù)據(jù)進行高效的處理、分析與研究。

③利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，針對收集到的數(shù)據(jù)進行進一步挖掘，最大化利用數(shù)據(jù)資源，并根據(jù)相關(guān)的研究結(jié)果對現(xiàn)有智能電網(wǎng)進行優(yōu)化。同時，與傳統(tǒng)的電網(wǎng)不同，電力信息通信也不需要像傳統(tǒng)的電網(wǎng)一樣布置在用電方。從這個角度來看，電網(wǎng)和電力信息通信將繼續(xù)相互融合和相互支持。由此可見，智能電網(wǎng)建設(shè)的核心是信息技術(shù)的有效應(yīng)用，而信息技術(shù)中發(fā)展最快的無線通信技術(shù)則需要在智能電網(wǎng)中承擔(dān)較大的任務(wù)。

無線通信技術(shù)是當(dāng)今智能電網(wǎng)建設(shè)中電力信息通信領(lǐng)域中最流行的技術(shù)。智能電網(wǎng)主要使用GPRS/CDMA網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，并使用無線加密或基站作為主要設(shè)備，將信息轉(zhuǎn)換為信號以進行無線傳輸。無線通信設(shè)備具有快速安裝、快速啟動、建設(shè)投資少、安全級別高、信號傳輸速率高、傳輸距離遠、覆蓋范圍廣等特點，引起了越來越多的關(guān)注。然而，無線通信技術(shù)受到設(shè)計困難和材料成本高的限制，許多地區(qū)受到各種外部因素的影響，無法成功安裝，并且不能保證信號接收的安全性。在長距離傳輸信號的過程中，網(wǎng)絡(luò)延遲通常會導(dǎo)致信息傳輸效率低下。因此，仍然存在許多需要改進的缺陷。當(dāng)前，我國無線通信技術(shù)的安全性高、覆蓋面廣、功能豐富。在安全性方面，通過應(yīng)用該技術(shù)，用戶可以根據(jù)需要設(shè)置密碼以登錄智能電網(wǎng)。接收正確的登錄密碼后，接收器即可登錄到無線網(wǎng)絡(luò)。該措施極大地提高了無線通信的安全性。關(guān)于無線通信技術(shù)的覆蓋范圍，在我國，無線網(wǎng)絡(luò)通常存在于公司、商店和家庭中。在無線通信技術(shù)的功能方面，無線通信技術(shù)的商機正在不斷擴大，例如，基于IEEE802.16的WMAN和基于IEEE802.15的WPAN的無線通信網(wǎng)絡(luò)，在傳輸信息和數(shù)據(jù)時可以實時跟蹤和檢測各種設(shè)備。

3 電力信息通信在建設(shè)智能電網(wǎng)中的基礎(chǔ)性作用

3.1 在智能光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的基礎(chǔ)性作用

在構(gòu)建智能電網(wǎng)時，電力信息通信在智能光纖通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的基礎(chǔ)性作用體現(xiàn)在以下幾個方面：

首先，可以使用先進的SDH技術(shù)，即基于光纖同步傳輸模塊（STM-1.155Mbps）的概念，優(yōu)化智能光纖通信網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)傳輸和集中式網(wǎng)絡(luò)管理結(jié)構(gòu)，從而支持?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的電力信息通信。

其次，智能光纖通信網(wǎng)絡(luò)實際上是具有自動數(shù)據(jù)傳輸功能的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。電力網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，迅速增加了電力信息傳輸數(shù)據(jù)量，為了滿足日益增長的信息傳輸需求，可以使用光傳輸網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和其他智能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)創(chuàng)建智能光纖通信網(wǎng)絡(luò)。

最后，智能光纖通信網(wǎng)絡(luò)更加便捷、靈活、智能、高效，提供了端到端的服務(wù)保護，提高了配電自動化設(shè)備的智能配置水平，有效降低了通信網(wǎng)絡(luò)的維護強度，將為電力企業(yè)帶來更大的社會經(jīng)濟效益。

3.2 在電力通信接入網(wǎng)建設(shè)中的基礎(chǔ)性作用

電力信息通信在建設(shè)電力通信接入網(wǎng)中的基礎(chǔ)性作用主要有：

首先，可以使用無線移動通信網(wǎng)絡(luò)。

其次，可以使用專用無線網(wǎng)絡(luò)或者創(chuàng)建有線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)智能網(wǎng)絡(luò)中的電力通信接入網(wǎng)。

最后，可以使用電力線將可編程邏輯控制器（PLC）技術(shù)用于傳輸電力信息的接入網(wǎng)，以實現(xiàn)智能電網(wǎng)系統(tǒng)與用戶端結(jié)構(gòu)之間的通信和交互。

這三種電力通信接入方式均可實現(xiàn)智能電網(wǎng)與用戶側(cè)的通信連接。其中，最有效的方法是第三種，大大提高了電力信息傳輸?shù)目刂颇芰?，在智能電網(wǎng)優(yōu)化中起著不可替代的作用。

3.3 在統(tǒng)一通信技術(shù)發(fā)展中的基礎(chǔ)性作用

電力信息傳輸在建設(shè)智能電網(wǎng)中的基礎(chǔ)性作用還體現(xiàn)在統(tǒng)一通信技術(shù)的發(fā)展中，在構(gòu)建智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)中起著重要的作用。通過IP平臺統(tǒng)一通信技術(shù)的應(yīng)用，用戶能方便地自由使用語音、視頻、即時消息、數(shù)據(jù)和其他通信方式，實現(xiàn)用戶之間的通信交互。因此，結(jié)合使用電力信息網(wǎng)絡(luò)和基于IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)平臺，集成了智能網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，對語音和數(shù)據(jù)進行組合，從而提供統(tǒng)一的操作管理、規(guī)范的建設(shè)和大規(guī)模的營銷，繼續(xù)幫助優(yōu)化智能電網(wǎng)系統(tǒng)并改善電力管理功能。

3.4 在數(shù)字化變電站建設(shè)中的基礎(chǔ)性作用

電力信息通信在建設(shè)智能電網(wǎng)中的主要作用還體現(xiàn)在其對建設(shè)數(shù)字變電站的貢獻中。數(shù)字變電站主要包括智能化設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備分層構(gòu)建，以實現(xiàn)在相關(guān)規(guī)范基礎(chǔ)上，完成信息共享和相互操作。簡而言之，通過電力信息通信，不僅可以實現(xiàn)變電站一次設(shè)備與二次設(shè)備之間的數(shù)字通信交互，而且可以實現(xiàn)智能變電站設(shè)備之間的信息共享和交互，不斷提高電力系統(tǒng)的輸配電能力，并為智能電網(wǎng)的發(fā)展作出貢獻。

3.5 在新能源利用中的基礎(chǔ)性作用

隨著能源消耗的增加，我國加大了對新能源的開發(fā)力度。近年來，大型風(fēng)電場、光伏電池不斷投入運行，但新能源具有多種特性會對傳統(tǒng)電網(wǎng)造成沖擊，而在構(gòu)建智能電網(wǎng)時，可以實現(xiàn)對新能源的有效利用，以及實現(xiàn)最佳的能源分配和替換，提高新能源的利用效率。電力信息通信與新能源利用密切相關(guān)，技術(shù)人員需要從實際出發(fā)，設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)的電力信息傳輸接口，連接各類新能源，實現(xiàn)各類電力參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化接入。這將有助于創(chuàng)建智能電網(wǎng)中新型電力管理系統(tǒng)，滿足不斷增長的社會需求。

4 結(jié)語

電力信息通信是建設(shè)智能電網(wǎng)的基礎(chǔ)，通過利用先進的通信技術(shù)、移動網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及其他高科技，推動現(xiàn)代智能電力設(shè)備和電子設(shè)備的不斷發(fā)展，以持續(xù)優(yōu)化智能電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，并不斷進行創(chuàng)新改進，滿足人們的電能需求，為國民經(jīng)濟發(fā)展和社會進步作出貢獻，進而增強了電力公司的競爭力。

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