電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用研究

吳奕鍇，姜黛琳，蔣瑩瑩

（國網(wǎng)上海市電力公司黨校培訓(xùn)中心，上海 200438）

0 引 言

將電力信息與電力通信技術(shù)相融合，可以幫助電力企業(yè)擺脫傳統(tǒng)經(jīng)營模式，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性[1]。因此，電力系統(tǒng)能否健康穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到國家經(jīng)濟(jì)是否健康發(fā)展。隨著社會的進(jìn)步和科技的發(fā)展，電力系統(tǒng)慢慢開始使用了高級的傳感和測量技術(shù)、電力控制技術(shù)、電力設(shè)備及其配套設(shè)備。這些技術(shù)和設(shè)備可以提升我國電力系統(tǒng)使用過程中的安全程度，有利于加快我國智能電網(wǎng)的建設(shè)腳步。要想進(jìn)一步發(fā)展電力通信技術(shù)，首先要做的就是將電力信息與電力通信技術(shù)進(jìn)行有效融合[2]。

智能電網(wǎng)大大提高了電網(wǎng)系統(tǒng)的安全程度，這是因為其具有自我激勵、自我修復(fù)以及防御入侵的能力，同時還提供了多種形式的能源發(fā)電方式，緩解了國內(nèi)的能源短缺情況。電力通信技術(shù)是實現(xiàn)電網(wǎng)市場運(yùn)營、電網(wǎng)配電自動化以及電網(wǎng)升級管理的基礎(chǔ)技術(shù)，對推動電網(wǎng)智能化程度具有十分重大的作用。隨著我國電力領(lǐng)域技術(shù)的高速發(fā)展，電力通信技術(shù)將繼續(xù)更新，為智能電網(wǎng)的有效應(yīng)用提供最佳條件。

智能電網(wǎng)就是一個自動化程度很高的供電系統(tǒng)[3]。從某種意義上說，對智能電網(wǎng)的進(jìn)步與成長提出了較高的要求和標(biāo)準(zhǔn)。因此，電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)上的推廣，對國家發(fā)展和企業(yè)成長來說，有著愈發(fā)關(guān)鍵的意義。電力通信網(wǎng)絡(luò)可以真正確保國家電網(wǎng)系統(tǒng)的安全、供電的平穩(wěn)和發(fā)電的穩(wěn)定，讓智能電網(wǎng)有了較好的發(fā)展趨勢和發(fā)展基礎(chǔ)。

1 電力通信技術(shù)與智能電網(wǎng)概述

1.1 智能電網(wǎng)的概念

智能電網(wǎng)本質(zhì)上是一個自動化供電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有很高的科技含量[4]。當(dāng)前智能電網(wǎng)給人類的生產(chǎn)和生活帶來了很大的便利，已發(fā)展為人工智能領(lǐng)域比較經(jīng)典的使用范例。通過正常采用計算機(jī)技術(shù)和人工智能技術(shù)可以智能監(jiān)測和控制電力網(wǎng)絡(luò)的整個過程，包括了配電過程和用電過程。大多數(shù)電力公司已經(jīng)開始在全電力系統(tǒng)推動智能化的轉(zhuǎn)型，這標(biāo)志著智能電網(wǎng)在國內(nèi)已經(jīng)推廣應(yīng)用于電力行業(yè)中。

智能電網(wǎng)的使用過程并不復(fù)雜，其系統(tǒng)布局具備科學(xué)性與規(guī)范性，在日常使用過程中需要更多的智能化因素參與。用模擬人類的思維方式提升智能電網(wǎng)的智能化水平，改進(jìn)傳統(tǒng)電網(wǎng)在數(shù)據(jù)整理、分類、分析和處理等方面的不足，從而促進(jìn)電力企業(yè)的長遠(yuǎn)與健康發(fā)展。

智能電網(wǎng)在當(dāng)前的應(yīng)用是為了幫助電力在傳輸過程中得到更精準(zhǔn)的電力信息，并對獲得的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行系統(tǒng)化的整理與分析[5]。一是電力企業(yè)可以進(jìn)一步改善自己的電力服務(wù)品質(zhì)；二是電力企業(yè)可以精準(zhǔn)地掌控和監(jiān)督自身的電力系統(tǒng)，確保其正常運(yùn)行。因此，智能電網(wǎng)對于國內(nèi)能源資源短缺等方面有著關(guān)鍵的緩解作用。

1.2 電力通信技術(shù)的概念

電力系統(tǒng)與人們的日常生活有著密切的聯(lián)系，是現(xiàn)代化建設(shè)的重點內(nèi)容[6]。在電力系統(tǒng)的組成中，電力通信是非常重要的部分，在電力傳輸和使用中都存在電力通信技術(shù)的運(yùn)用[7]。作為我國國民經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)，電力企業(yè)如果想做到長遠(yuǎn)發(fā)展，就必須要適應(yīng)現(xiàn)代化市場的需求[8]。與歐美國家相比，電力通信技術(shù)在我國的發(fā)展時間并不早。雖然當(dāng)前的電力通信技術(shù)跟最早之前相比已經(jīng)有了很大程度的提高和改進(jìn)，但是隨著城市化程度的加深，社會經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步發(fā)展，國內(nèi)的電力企業(yè)數(shù)量越來越多，電力領(lǐng)域的競爭也越來越劇烈。在這樣的情況下，電力通信獲得了較好的發(fā)展機(jī)會，但電力通信技術(shù)卻無法滿足目前智能電網(wǎng)的發(fā)展情況。

智能電網(wǎng)的更新速度非?？焖伲恍┲悄茈娋W(wǎng)設(shè)備很難和目前的電力設(shè)備匹配，所以電力通信技術(shù)還存在非常大的成長空間，覆蓋面也很廣，是推動國家電力系統(tǒng)升級的重要力量。電力通信屬于電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果對電力的管理與調(diào)配不能協(xié)調(diào)一致，那么就會對電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。因為電力通信技術(shù)可以提升電力系統(tǒng)的自動化能力和運(yùn)行效率，所以電力公司必須努力加強(qiáng)對電力通信技術(shù)的探索。

2 電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用概述

2.1 應(yīng)用現(xiàn)狀

電力通信技術(shù)是智能電網(wǎng)中非常重要的組成成分，在確保智能電網(wǎng)平穩(wěn)發(fā)展過程中起到了關(guān)鍵作用。但在電力通信的使用過程中，必須按照企業(yè)的真實需要來選擇適合自己的通信技術(shù)。智能電網(wǎng)的信息化程度比較高，電力通信的應(yīng)用可以讓智能電網(wǎng)更加穩(wěn)定和靈活。特別是在傳輸數(shù)據(jù)和收集數(shù)據(jù)方面，可以讓電力傳輸?shù)臅r間變得更長。不過電力通信技術(shù)受到諸多因素的影響，在智能電網(wǎng)中的使用率還不高，跟智能電網(wǎng)最初設(shè)定的目標(biāo)及運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)還有一些距離，因此需要努力提高電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)的使用率。在電力通信系統(tǒng)的日常運(yùn)行中，應(yīng)改進(jìn)技術(shù)和管理方面，努力提高電力通信系統(tǒng)運(yùn)行的安全程度，保障信息傳輸?shù)耐暾?、安全性以及?zhǔn)確性，防止病毒攻擊和犯罪分子的侵害，確保智能電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行。

2.2 應(yīng)用要求

2.2.1 提升智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性

電力通信技術(shù)可以進(jìn)一步確保電力系統(tǒng)和通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行與安全運(yùn)行，它已發(fā)展為智能電網(wǎng)很難缺少的重要成分。電力通信方式目前分為兩類，一類是電力線載波通信，它具備穩(wěn)定的傳輸通道，優(yōu)點是成本比較低；另一類是光纖通信，它使用光纖材質(zhì)，而光纖的信息載體是光波。在日常運(yùn)行過程中，信息從一開始就被轉(zhuǎn)成電信號，并被送到激光器上。利用激光器，電信號的頻率將發(fā)生改變。在電力系統(tǒng)的接收端，光信號被接收器慢慢轉(zhuǎn)換成電信號，并在修改后恢復(fù)原始信息。跟其他網(wǎng)絡(luò)不一樣的地方是，電力通信網(wǎng)絡(luò)具備靈活和可靠的優(yōu)點，可以給電力系統(tǒng)帶來穩(wěn)定的傳輸速率，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定而安全地運(yùn)行。此外，電力通信技術(shù)對于傳輸?shù)臄?shù)據(jù)需求很大，而數(shù)據(jù)的傳輸對于時間的要求很高。

2.2.2 提升智能電網(wǎng)的安全性

安全性是智能電網(wǎng)發(fā)展過程中最關(guān)鍵的因素。有關(guān)部門和企業(yè)要確保智能電網(wǎng)的健康發(fā)展，必須創(chuàng)造電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全環(huán)境，追加資金的投入力度，進(jìn)一步規(guī)劃電力通信網(wǎng)絡(luò)的安全和建設(shè)，保證國家智能電網(wǎng)可以在比較安全的環(huán)境中運(yùn)行，防止不法人員的滲透，避免網(wǎng)絡(luò)病毒的入侵，確保電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和信息的整體安全。

3 電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用

3.1 在發(fā)電過程中的具體應(yīng)用

現(xiàn)階段，我國越來越重視對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，因此電力企業(yè)的工作重心逐漸由不可再生資源的利用向可再生的清潔能源轉(zhuǎn)化[9]。當(dāng)前電子通信技術(shù)在智能電網(wǎng)的發(fā)電過程中主要用于新能源發(fā)電。新能源發(fā)電的使用非常重要，特別是在國內(nèi)傳統(tǒng)資源非常緊張的狀況下，需要加強(qiáng)對新能源領(lǐng)域的利用與開發(fā)。隨著新能源的開發(fā)，可以進(jìn)一步緩解國內(nèi)能源比較緊張的情況。新能源發(fā)電需要依靠電子通信技術(shù)，讓新能源電力接入到國家電力網(wǎng)絡(luò)中。

電力通信技術(shù)在新能源發(fā)展和智能電網(wǎng)的對接過程中可以發(fā)揮重要作用。一是統(tǒng)一了電力通信接口的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對于新能源的開發(fā)入網(wǎng)有詳細(xì)的研發(fā)計劃，并調(diào)整了并網(wǎng)后的電力功率、電能質(zhì)量、電能電壓等具體參數(shù)。二是開展新能源發(fā)電控制的技術(shù)研發(fā)，特別是關(guān)斷技術(shù)、啟動控制技術(shù)、控制功率技術(shù)，低電壓穿越技術(shù)、電壓控制技術(shù)等方面。新能源領(lǐng)域使用的電力通信技術(shù)除了在新能源領(lǐng)域有了非常重要的作用外，對于其他領(lǐng)域也可以起到非常關(guān)鍵的效果，推動了智能電網(wǎng)的發(fā)展。

3.2 在配電過程中的具體應(yīng)用

配電系統(tǒng)是連接電力系統(tǒng)和用戶的重要環(huán)節(jié)，依靠配電系統(tǒng)電力企業(yè)可以向用戶輸送電力。當(dāng)前智能電網(wǎng)在配電過程中已經(jīng)廣泛應(yīng)用了電子通信技術(shù)。配電系統(tǒng)能否穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到供電系統(tǒng)的整體質(zhì)量和運(yùn)行狀況。智能配電網(wǎng)應(yīng)用了先進(jìn)的通信技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)，集中處理配電網(wǎng)中的不同信息和數(shù)據(jù)，包含了離線用戶數(shù)據(jù)、在線用戶數(shù)據(jù)、電力結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、配電數(shù)據(jù)和圖形信息數(shù)據(jù)等。電力企業(yè)對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行采集處理和傳輸處理，可以得到配電系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)，確保配電系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，給配電系統(tǒng)的智能化升級帶來了非常關(guān)鍵的技術(shù)支撐。

3.3 在變電過程中的具體應(yīng)用

智能變電站是智能電網(wǎng)使用電子通信技術(shù)在變電過程中的具體應(yīng)用，有利于智能電網(wǎng)的正常和健康運(yùn)行。許多高級的智能設(shè)備開始在智能變電站中被使用，可以讓智能變電站運(yùn)行更加安全和可靠，如智能高壓開關(guān)器、智能電子互感器以及智能電子變壓器等。在智能變電站終端的智能控制過程中，可以對各類數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行整理與分析。智能變壓器可以通過光纖通信連接電力控制系統(tǒng)，依靠傳感器來采集設(shè)備運(yùn)行中的不同數(shù)據(jù)，包括電流數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)等，然后通過電子通信系統(tǒng)把獲得數(shù)據(jù)傳遞到電力控制系統(tǒng)中。電力控制系統(tǒng)對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，得到變壓器設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)。如果變電設(shè)備運(yùn)行中存在不正常的情況，那么控制系統(tǒng)會依據(jù)具體情況做出改變和調(diào)整，然后依靠電力通信系統(tǒng)給電力控制終端發(fā)出修改指令，控制終端根據(jù)收到的指令修改運(yùn)行數(shù)據(jù)，進(jìn)一步降低安全問題發(fā)生的概率。最終目的是為了提升智能變電站運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，推動智能電網(wǎng)的健康發(fā)展。

3.4 在輸電過程中的具體應(yīng)用

隨著國內(nèi)企業(yè)和居民不斷增加的電力需求，智能電網(wǎng)的范圍和規(guī)模也隨之增長，建設(shè)特高壓骨干網(wǎng)可以推動大容量、長距離以及低損害的電力傳輸。通過智能電網(wǎng)可以實現(xiàn)電力資源的跨區(qū)域配置，促進(jìn)國家電力輸送領(lǐng)域的調(diào)整和優(yōu)化。智能電網(wǎng)能否平穩(wěn)健康運(yùn)行是關(guān)系到國家發(fā)展和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大事，隨著智能電網(wǎng)覆蓋面的擴(kuò)大與規(guī)模的提升，保障智能電網(wǎng)的安全顯得尤為重要[10]。在智能電網(wǎng)的電力傳輸方面，電力通信技術(shù)主要用于電力調(diào)度控制、電力數(shù)據(jù)傳輸、電力可視化監(jiān)控、電力應(yīng)急響應(yīng)、電力安全預(yù)警以及電力傳輸監(jiān)測等，通過分析采集的信息可以有效監(jiān)控電力的系統(tǒng)狀況，一旦有異常問題發(fā)生可以依靠數(shù)據(jù)傳輸監(jiān)控異常流量，進(jìn)一步保證智能電網(wǎng)的安全運(yùn)行和健康運(yùn)行。

4 結(jié) 論

在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，電力通信技術(shù)是非常關(guān)鍵的一項技術(shù)，直接關(guān)乎到智能電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，是實現(xiàn)電網(wǎng)市場運(yùn)營、電網(wǎng)配電自動化和電網(wǎng)升級管理的基礎(chǔ)技術(shù)，對推動電網(wǎng)智能化程度具有十分重大的作用。本文分析了智能電網(wǎng)和電子通信技術(shù)的概念以及電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體應(yīng)用，包括在智能電網(wǎng)發(fā)電過程中的應(yīng)用、輸電過程中的應(yīng)用、變電過程中的應(yīng)用以及配電過程中的應(yīng)用，有利于補(bǔ)充電子通信技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用的理論研究。