智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用

王志娟

（國網(wǎng)上海市電力公司信息通信公司，上海 200072）

0 引 言

目前，我國已經(jīng)逐步進入智能電網(wǎng)的新時代，而電力信息通信技術(shù)在很多方面都起到一定作用，它具有覆蓋范圍廣、形式多樣等特點，并且在智能電力系統(tǒng)自動化建設(shè)方面的應(yīng)用越來越多。智能電網(wǎng)在電力系統(tǒng)運行中，不但可以顯著地提高通信效率，而且能提高供電的穩(wěn)定性。但是，在智能電網(wǎng)中，電力信息通信技術(shù)是不可或缺的一環(huán)，它可以將信息傳送、互動和感知變成一種可能，因此要想成功地實現(xiàn)智能電網(wǎng)的目標(biāo)，就需要不斷地提高電力信息通信技術(shù)水平。目前，社會中的每個用電環(huán)節(jié)都需要與智能化相結(jié)合，傳統(tǒng)的電力信息通信技術(shù)已經(jīng)很難達到這樣的要求。因此，只有在持續(xù)發(fā)展的電力信息通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，將其與智能電網(wǎng)相結(jié)合，才能滿足社會用電需求。

1 智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的相關(guān)概述

1.1 智能電網(wǎng)與電力信息通信技術(shù)的概述

智能電網(wǎng)主要包括變電、輸電和用電等方面的詳細(xì)信息。在智能電網(wǎng)向智能化方向發(fā)展的同時，要考慮到網(wǎng)絡(luò)的安全問題。在智能電網(wǎng)的運行過程中，電網(wǎng)數(shù)據(jù)是最基本的信息，它可以對電網(wǎng)的動態(tài)進行實時監(jiān)控[1]。安全運輸是電力系統(tǒng)發(fā)展不可或缺的一部分，也是電力系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)。在對每個步驟進行監(jiān)控的過程中，電力信息主要是對發(fā)電、輸電以及用電的數(shù)據(jù)進行更深層次的管理和利用，因此電力信息通信技術(shù)在智能電網(wǎng)運行中發(fā)揮著重要的作用。

1.2 智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的特點

通過當(dāng)前的發(fā)展?fàn)顩r可以看出，廣泛應(yīng)用通信技術(shù)和無線技術(shù)能夠進一步加強電網(wǎng)各部門之間的有效溝通，從而滿足人們的生產(chǎn)生活需求。與傳統(tǒng)電網(wǎng)比較，智能電網(wǎng)擁有著比較大的優(yōu)點和特點，同時可以在許多方面得到直觀的反映，主要將其歸納為如下幾點，并對其進行詳細(xì)的分析。第一，高兼容性。合理運用電力信息通信技術(shù)，是實現(xiàn)智能電網(wǎng)穩(wěn)定運行的必要條件，可以看作主流網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的一個融合體，在實際應(yīng)用中，該協(xié)議具有很高的兼容性，可以同時滿足各種信息技術(shù)對其的需求，從而促進電網(wǎng)的利用和系統(tǒng)的檢查方式的多元化，保障智能電網(wǎng)的有效運行。第二，強感知力。電力信息通信技術(shù)所具有的強大的信息分析處理能力，可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)內(nèi)部運行狀態(tài)的預(yù)測評估，還可以在緊急情況下，及時處理問題。當(dāng)感知系統(tǒng)發(fā)生異常時，電力信息通信技術(shù)可以自動啟動相應(yīng)的應(yīng)急程序，對異常情況做出科學(xué)的判斷，同時啟動隔離程序，并向工作人員發(fā)出報警信息，讓技術(shù)維修部門的技術(shù)人員及時處理異常情況，從而確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

2 智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用原則

智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)與智能電網(wǎng)的發(fā)展需求相一致，但在具體的技術(shù)操作方面，需要與有關(guān)的原理相結(jié)合。結(jié)合過去的電力工作實踐經(jīng)驗和工作規(guī)范，把握信息化和通信技術(shù)的實際應(yīng)用基本原理，其主要特征如下：第一，在制定技術(shù)方案時，要充分考慮當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)發(fā)展情況，并對電網(wǎng)的可靠性進行評價，要注意技術(shù)的具體融合點和發(fā)展趨勢，認(rèn)真完成前、中、后期工作，具有良好的決策能力，能夠?qū)⒉涣加绊懡档阶畹?，保持智能電網(wǎng)的高穩(wěn)定性[2]；第二，長期使用的電力信息通信技術(shù)，需要建立在各種信息的反饋上，如果是一成不變的執(zhí)行方式，必然會出現(xiàn)技術(shù)上的困難，帶來諸多的安全隱患。

3 智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 通信運行系統(tǒng)的融合性達不到要求

目前，在我國的電力行業(yè)中，各種因素的影響，導(dǎo)致資源整合的效率不高。換而言之，操作方式和通信管理不相適應(yīng)。在具體的應(yīng)用過程中，需要根據(jù)不同的電力生產(chǎn)過程，設(shè)置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模塊，對不同的電力設(shè)備，需要使用不同的通信技術(shù)。然而，在實際操作過程中，由于操作方式比較簡單，缺少具有特殊功能的網(wǎng)絡(luò)模塊和通信技術(shù)，導(dǎo)致整個電力通信信息系統(tǒng)的操作效率不高。

3.2 企業(yè)專業(yè)人才的流失

在培養(yǎng)和發(fā)展電力工程信息化與通信工程技術(shù)專業(yè)的人才時，其教育和教學(xué)觀念比較滯后。專業(yè)知識點的內(nèi)容比較缺乏，專業(yè)知識點的更新速度較慢，導(dǎo)致電力信息通信技術(shù)專業(yè)人才綜合實際操作應(yīng)用能力較低。此外，在電力企業(yè)中從事第一線的研究工作中，缺少一批高級的工程技術(shù)管理人才進行智能電網(wǎng)的研發(fā)、建設(shè)、運營。

3.3 網(wǎng)絡(luò)的整體建設(shè)發(fā)展不均衡

由于我國不同區(qū)域之間經(jīng)濟發(fā)展、基礎(chǔ)設(shè)施等方面的差距較大，造成不同區(qū)域之間的電業(yè)發(fā)展不平衡，各區(qū)域的科技與設(shè)備各不相同。經(jīng)濟實力強大的區(qū)域能夠在電力建設(shè)中調(diào)用足夠的資金，選用好的建筑材料，確保電網(wǎng)的穩(wěn)定運行[3]。一些經(jīng)濟實力較弱、發(fā)展較慢的區(qū)域，在能源、資源等方面存在著技術(shù)上的局限性，不能進行合適的選材，在對基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行測試時，經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)的不穩(wěn)定。隨著電網(wǎng)技術(shù)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)信息通信面臨著越來越多的挑戰(zhàn)，對電網(wǎng)的整體發(fā)展產(chǎn)生影響。

4 智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)分析

4.1 載波技術(shù)

載波是最基本的一種通信技術(shù)，其利用已有的調(diào)制信號進行通信。因此，可以選擇將電力信息轉(zhuǎn)換成載波進行通信。載波信號能夠依賴于電網(wǎng)，在不同的載波帶中傳輸數(shù)據(jù)信息。載波技術(shù)比較簡單，但缺陷較明顯，載波在傳輸過程中極易受電磁干擾等多種因素的影響，這將對信號的品質(zhì)造成直接的影響，從而對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定造成威脅。載波技術(shù)在進行信息通信時，存在著信號損耗大、噪音大、通信帶寬窄等問題，很難滿足更高頻率通信的要求。因此，在電力信息通信技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，越來越多的新型通信方式取代載波通信方式。

4.2 無線技術(shù)

無線技術(shù)在原有有線技術(shù)的基礎(chǔ)上進行改進，是一種可以減少智能電網(wǎng)對信息通信線路依賴的新技術(shù)。無線技術(shù)拓展智能電網(wǎng)中的信息傳遞通道，使其可以在無線終端的支撐下實現(xiàn)各類電能數(shù)據(jù)的收集與傳送。在智能電網(wǎng)中，可以添加傳感器設(shè)備和無線信號接收設(shè)備等，從而在智能電網(wǎng)各個模塊中形成無線關(guān)聯(lián)路徑。智能電網(wǎng)中，無線傳感器可以根據(jù)感知函數(shù)獲得電能，并通過無線通道進行傳輸。無線技術(shù)的最大優(yōu)點便是無需鋪設(shè)電纜，這不但可以節(jié)省電費，還可以減少電纜鋪設(shè)對周邊環(huán)境的干擾。然而，使用無線技術(shù)時，需要考慮感知設(shè)備和接收設(shè)備的表現(xiàn)。在無線傳送的過程中，需要保證信號質(zhì)量，以防止信號受到干擾。

4.3 光纖技術(shù)

在當(dāng)前的電力通信中，以光纖技術(shù)為核心的通信技術(shù)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。光纖技術(shù)主要依靠光纖電纜實現(xiàn)。在電網(wǎng)的實際操作中，光纖電纜的敷設(shè)是首先考慮的問題。在光纜基礎(chǔ)設(shè)施的建造上，光纖電纜和附屬設(shè)備通常采用高架的形式建造。在實現(xiàn)光纖技術(shù)的過程中，架空電纜要建立起與智能電網(wǎng)建設(shè)相適應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，并與電纜、附件等相結(jié)合，為光纖信息通信建立起一種傳輸介質(zhì)。在光纖電纜施工上，也得到持續(xù)的優(yōu)化與改進，由自乘纜線轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合型光纖電纜。同時，根據(jù)電網(wǎng)的運行特點，采用光纖技術(shù)，還可以根據(jù)電網(wǎng)的運行狀況，構(gòu)建主通道、副通道等多種層次的光纖通道[4]。智能電網(wǎng)可以根據(jù)電力系統(tǒng)的運行狀況，對輸配電過程中的數(shù)據(jù)展開優(yōu)先次序的判斷，并對其進行路徑分配。在此基礎(chǔ)上，將緊急信息和重要信息智能地納入主路徑，而將其他信息納入次要路徑，從而提升電網(wǎng)的智能運行效果。

4.4 移動技術(shù)

近年來，移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展，為智能電網(wǎng)的管理帶來新的挑戰(zhàn)。移動技術(shù)改變傳統(tǒng)的固定線路空間，突破空間的局限，提高電力信息通信的靈活性。隨著4G 向5G 方向的快速發(fā)展，智能電網(wǎng)的通信服務(wù)水平將得到明顯提升。在智能電網(wǎng)的建設(shè)過程中，移動技術(shù)為其提供強大的支撐。例如，為了滿足大規(guī)模的輸配電要求，變電站都要進行網(wǎng)點布局，導(dǎo)致在用電不多的地區(qū)也要建立變電站，從而導(dǎo)致大量的電力資源被浪費。在此基礎(chǔ)上，利用移動技術(shù)，僅需建設(shè)少量的骨干基站，即可實現(xiàn)對電網(wǎng)的通信需求，使電網(wǎng)的運行更加高效。

5 智能電網(wǎng)時代電力信息通信技術(shù)的應(yīng)用途徑

5.1 基礎(chǔ)通信系統(tǒng)的運營

在相關(guān)的輸變電網(wǎng)和自動化信息通信系統(tǒng)的建設(shè)中，需要同時傳輸?shù)男畔⒑蛿?shù)據(jù)的量很大，這就對有關(guān)的信息數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)工作的信息的可靠性和安全性等方面提出了很高的要求。因此，在實際的通信操作過程中，需要保證通信主控臺和通信數(shù)據(jù)中心的各種重要數(shù)據(jù)的實時傳輸效果?；九潆娡ㄐ判畔⒕W(wǎng)絡(luò)處于系統(tǒng)內(nèi)部，具有多層、密集的網(wǎng)絡(luò)特征，其覆蓋范圍非常廣泛[5]。為提高我國基礎(chǔ)配電通信信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)管理水平，在信號處理上，可考慮采用光導(dǎo)載波通信技術(shù)、寬頻帶無線電通信技術(shù)、一般的光導(dǎo)無線電通信技術(shù)并進行結(jié)合。目前，在國內(nèi)的基礎(chǔ)光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的開發(fā)和運營的建設(shè)中，使用一種新型的光纖通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，它的損耗和功率都比較低，并且具備很好的網(wǎng)絡(luò)抗干擾能力，有著非常顯著的優(yōu)勢。

5.2 在發(fā)電方面的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)發(fā)電的過程中，要以電力信息通信技術(shù)為基礎(chǔ)，將電力需求狀況轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)智能電網(wǎng)的判斷，對發(fā)電量進行控制。利用信息通信技術(shù)，可以在智能電網(wǎng)中，將發(fā)電與用電之間的信息互動介質(zhì)構(gòu)建起來，更好地協(xié)調(diào)發(fā)電與用電之間的關(guān)系，不僅能防止因發(fā)電量低而造成的停電現(xiàn)象出現(xiàn)，還能防止因發(fā)電量過大而造成的電力資源的浪費。在電網(wǎng)的運行過程中，要以實際情況為基礎(chǔ)，對各個參數(shù)進行調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)參數(shù)時，系統(tǒng)要以信息通信反饋為基礎(chǔ)，對其展開分析和計算，最后得到準(zhǔn)確、可靠的結(jié)論，然后系統(tǒng)可以根據(jù)這個結(jié)論來調(diào)整參數(shù)的數(shù)值，以保證智能電網(wǎng)的運行過程與需求相一致。

5.3 在用電方面的應(yīng)用

用電環(huán)節(jié)是智能電網(wǎng)運行的重要組成部分，在用電環(huán)節(jié)要積極運用信息通信技術(shù)，高效地收集并分析電力用戶的狀況。電力用戶的數(shù)量較多，在對電力用戶的實際用電狀況進行收集的過程中，會生成很多的數(shù)據(jù)，因此如何將海量的數(shù)據(jù)實時地傳送給智能電網(wǎng)，實現(xiàn)對電力供應(yīng)的大規(guī)模、高質(zhì)量、高可靠性的電力供應(yīng)，是亟待解決的問題。在此基礎(chǔ)上，通過分析智能電網(wǎng)，用戶能夠更好地與電能實現(xiàn)互動，從而提高智能電網(wǎng)提供的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。

5.4 在配電方面的應(yīng)用

在配電網(wǎng)中應(yīng)用電力信息通信技術(shù)，主要是實現(xiàn)對配電網(wǎng)的靈活運行。在電網(wǎng)供電中，配電網(wǎng)是影響用戶最終用電的一個關(guān)鍵因素，只有通過配電網(wǎng)才能得到有效的供電，從而滿足用戶的多種用電需求[6]。在智能電網(wǎng)的配電系統(tǒng)中，要充分了解電網(wǎng)的類型、用電量以及配電系統(tǒng)的分布，而這一切的實現(xiàn)都離不開信息通信技術(shù)。在智能電網(wǎng)的配電系統(tǒng)中，要充分了解電網(wǎng)的類型、用電量以及配電系統(tǒng)的分布，而這一切的實現(xiàn)都離不開信息通信技術(shù)。在智能電網(wǎng)中，利用信息通信端口和線路的接入，以智能元件為基礎(chǔ)，完成電網(wǎng)運行中的配電功能的集成、交互等，對于拓展配電網(wǎng)，提高電力分配效率十分重要。

6 結(jié) 論

電力信息通信技術(shù)將成為國家電網(wǎng)未來發(fā)展的一個重要方向，對其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用進行深入的研究，有著重要的實際意義。在智能電網(wǎng)下，電力信息通信技術(shù)不但用自動化和信息化來彌補傳統(tǒng)意義上的電網(wǎng)不足之處，還可以更好地提高傳輸數(shù)據(jù)的高效性和準(zhǔn)確性，有效節(jié)省人力、物力資源，從而提高生產(chǎn)效率。因此，需要在電力信息通信技術(shù)的層次上進行深入的研究，力爭在智能電網(wǎng)的應(yīng)用上取得更大的突破，從而推動國家在智能電網(wǎng)方面的高效穩(wěn)定發(fā)展。