電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用分析

劉毅 劉文俊

國網(wǎng)保定供電公司 河北 保定 071000

引言

在社會經(jīng)濟發(fā)展水平不斷提高的今天，人們的用電需求量日益增加，對電力系統(tǒng)的運行也提出了更高的要求。為了更好地優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行，實現(xiàn)高質(zhì)量的電力分配和管理，就需要對電力信息通信進行有效的改革與創(chuàng)新，制定更高的標準對電力信息通信實現(xiàn)有效的優(yōu)化。信息產(chǎn)業(yè)中，智能電網(wǎng)信息以及通信技術(shù)是最為主要的部分，為了確保智能電網(wǎng)被實現(xiàn)，技術(shù)人員首先需要掌握相關(guān)的技術(shù)，只有對關(guān)鍵技術(shù)進行充分的討論以及掌握，才能夠確保智能電網(wǎng)信息的順利發(fā)展。

1 電力通信技術(shù)概述

當前電力系統(tǒng)的自動化、智能化發(fā)展對于電力通信技術(shù)的需求越來越高。電力通信技術(shù)的運用保證了數(shù)據(jù)信息在傳輸過程中的有效性、安全性與穩(wěn)定性，利用有線、無線以及電磁技術(shù)進行數(shù)據(jù)信息的快速傳輸。通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用主體現(xiàn)在3個方面[1]：①在變電系統(tǒng)中的應用。實時掌握不同供配電線纜的運行情況，當供配電功率無法滿足區(qū)域用電需求時做出適時的調(diào)整，提高供配電的功率；實時監(jiān)測新能源發(fā)電站并入電力網(wǎng)絡的運行狀態(tài)，為科學制定接入點方案提供參考。②無線通信系統(tǒng)的應用。主要用于變電站內(nèi)部、電網(wǎng)系統(tǒng)中線纜塔架的通訊傳輸，利用電網(wǎng)系統(tǒng)中的傳感設備實時獲取線纜的運行參數(shù)，通過無線通信技術(shù)傳輸?shù)叫盘柦邮赵O備，經(jīng)過控制系統(tǒng)分析處理后對相關(guān)元件進行控制。③光纖通信系統(tǒng)的應用。近些年，我國光纖通信技術(shù)快速發(fā)展，逐漸成為電力通信的重要分支，光纖通信技術(shù)具有擴展性強、可靠性好的技術(shù)優(yōu)勢。目前我國光纖通信技術(shù)越來越普及，利用光纖、微波以及衛(wèi)星電路共同組成電力通信系統(tǒng)的主干網(wǎng)絡，各支路則是利用電力載波、特種光纜等組成特有的通信網(wǎng)絡，并且綜合運用明線、電纜、無線等通信技術(shù)，終端設備主要有程控交換機、調(diào)度總機等，由傳感設備獲取信號，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后完成電力數(shù)據(jù)信息的傳輸。電力通信系統(tǒng)是一套多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)絡。

2 智能電網(wǎng)技術(shù)在我國的應用狀況

當前，人們對智能電網(wǎng)的需求比較大，只有在電網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)都達到了智能化的管理與控制層次，才能實現(xiàn)對智能電網(wǎng)的呼叫。要想對電網(wǎng)進行有效的控制，就需要將各種技術(shù)相結(jié)合，以保證其內(nèi)部的穩(wěn)定性、安全性和經(jīng)濟性，從而達到對電網(wǎng)的有效控制。在電網(wǎng)的運營中，要充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)，加強對電網(wǎng)的控制，保證電力監(jiān)控工作的正常進行。通信技術(shù)是實現(xiàn)通信的主要方式和途徑，是實現(xiàn)正常通信的主要方式。在現(xiàn)代智能電網(wǎng)的建設中，也有著巨大應用價值。此外，該系統(tǒng)還可以極大地改善智能電網(wǎng)中的服務信息，在未來的智能網(wǎng)建設與發(fā)展中，必須重視其技術(shù)的應用。同時，將電力寬帶通信技術(shù)引入到智能電網(wǎng)中，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更好的傳輸效果。隨著現(xiàn)代化進程的推進，企業(yè)的整體實力、經(jīng)濟水平都有了長足的進步，其主要體現(xiàn)在人們工作和生活中對電力的需求不斷增加。因此，在智能電網(wǎng)的運行中，各種電力通信技術(shù)是保障其正常工作的基礎，在今后的發(fā)展中，企業(yè)必須重視智能電網(wǎng)的發(fā)展與應用。

3 電力通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用

3.1 差動保護技術(shù)

差動保護是5G通信技術(shù)的重點內(nèi)容，主要表現(xiàn)為電流差動保護和配電網(wǎng)差動保護這兩個方面，電力系統(tǒng)對差動保護要求較高，需要持續(xù)不斷地提高這一服務的穩(wěn)定性，將5G通信系統(tǒng)部署在電力系統(tǒng)業(yè)務終端和配電主站之間，從根本上解決了分布式電源并網(wǎng)后出現(xiàn)的配電網(wǎng)不可用問題，同時5G網(wǎng)絡的確定性、差異化特點，可以讓保護裝置實現(xiàn)靈活配置，從根本上避免了分布式電源接入后可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)性問題。例如：通過采集配電終端兩側(cè)CT的零序電流和各相電流，計算得到具體的制動電流和差動電流，讓配電線路保護工作得到進一步落實。在此基礎上，通過5G基站實現(xiàn)切片，一旦出現(xiàn)故障，配電終端會引發(fā)相應的差動保護邏輯進行動作。以華為的5G網(wǎng)絡差動保護測試結(jié)果來看，單基站下DTU傳輸延時為8ms。需要注意的是，差動保護工作的落實，需要確保此線路兩側(cè)的采樣時刻強烈統(tǒng)一，差動繼電器必須要對兩邊相等時間的采樣數(shù)據(jù)進行計算，才能夠計算得到高精確度的差動電流數(shù)據(jù)。5G通信技術(shù)應用后，差動保護的穩(wěn)定機能得到增強，目前在110kV變電站中得到了廣泛應用，有效改善了分布式電源引發(fā)的多層次問題，實現(xiàn)了電力系統(tǒng)保護裝置的靈活配置，為智能電網(wǎng)建設奠定了良好的基礎。

3.2 軟交換技術(shù)的融合

軟交換位于網(wǎng)絡控制層，在電力系統(tǒng)運行過程中，“通過與媒體層網(wǎng)關(guān)的交互，接收處理中的呼叫相關(guān)信息，指示網(wǎng)關(guān)完成呼叫?！避浗粨Q的作用是建立點與點之間的關(guān)系，處理電力系統(tǒng)中實時產(chǎn)生的語音、視頻、數(shù)據(jù)等業(yè)務[2]。軟交換技術(shù)主要有4個分層接入層、傳送層、控制層和應用層，可滿足不同控制環(huán)節(jié)的實際需求。與普通的通信網(wǎng)絡相比，軟交換技術(shù)的應用優(yōu)勢在于較強的獨立性，在同一時間內(nèi)可以完成多個接口的接入，因此而被廣泛應用于電力系統(tǒng)通信項目中。5G技術(shù)、光纖技術(shù)的高速率、低時延、低能耗的優(yōu)點使通信網(wǎng)絡的覆蓋面積得到擴大，為電網(wǎng)軟交換技術(shù)的發(fā)展提供了技術(shù)支持，軟交換技術(shù)的應用更是日漸成熟，可以結(jié)合電力系統(tǒng)的實際需求建立多個交換設備，使區(qū)域間通信更加順暢，降低數(shù)據(jù)傳輸過程中的風險。

3.3 VLAN技術(shù)應用

VLAN技術(shù)能夠充分發(fā)揮網(wǎng)絡設備和網(wǎng)絡資源的優(yōu)勢，連接電力信息通信系統(tǒng)中的交換機和網(wǎng)絡設備，可以讓工作人員更加便利地完成重新定義的工作任務。在使用這一技術(shù)時，可以將它看作是一種邏輯局域網(wǎng)，和真實的物理位置進行有效的區(qū)分，從而消除傳統(tǒng)的局域網(wǎng)建設模式下產(chǎn)生的局限性，讓網(wǎng)絡設備更加順利地接入網(wǎng)絡之中。同時，VLAN技術(shù)在電力信息通信系統(tǒng)中使用時不需要考慮地理位置，能夠利用交換機端口實現(xiàn)多個主機用戶的有效對接，也能夠讓他們在共同的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)高效工作。在實際使用的過程中，VLAN技術(shù)一般分為兩種類型，第一種是靜態(tài)虛擬局域網(wǎng)，需要工作人員利用相應的交換機和軟件將計算機接入到VLAN所存在的IP之中，雖然智能化的程度較低，但是安全級別較高；第二種是動態(tài)虛擬局域網(wǎng)，只需要讓計算機接入網(wǎng)絡之中，就能夠自動進入到VLAN之中，因此智能化水平更高，但是安全級別相對較低。

3.4 接入技術(shù)的有效融合

應用接入技術(shù)的目的是方便快捷地接入網(wǎng)絡，保證電力系統(tǒng)在運行過程中能夠安全、快速的傳輸數(shù)據(jù)信息，還需要盡量高的帶寬。電力系統(tǒng)信息技術(shù)與通信技術(shù)融合對于接入技術(shù)的要求是可靠性、安全性、先進性與可擴展性，而近些年快速發(fā)展的光纖技術(shù)、局域網(wǎng)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、5G技術(shù)，最大程度滿足信息技術(shù)與通信技術(shù)融合發(fā)展的需求，無線接入與光纖接入將是電力系統(tǒng)接入網(wǎng)技術(shù)應用的主要方向。2021年12月，廣東電網(wǎng)“5G+新一代載波”通信體系全面建成并投入運營，可滿足新型電力系統(tǒng)各類場景對通信技術(shù)的需求，對我國新型電力系統(tǒng)建設起到了示范引領的作用[3]。

3.5 多層次病毒防護體系應用

目前，我國在不斷推動電力信息通信發(fā)展的過程中，依然沒有能夠很好地解決IP業(yè)務和通信網(wǎng)絡對接中存在的缺陷和不足。因此，在進行建設的過程中，工作人員還需要不斷優(yōu)化SDH體系，同時將先進的網(wǎng)絡技術(shù)充分運用起來，為系統(tǒng)打造一個全方位、多層次的病毒防護體系。在進行電力信息通信系統(tǒng)的構(gòu)建時，需要建設相應的內(nèi)網(wǎng)管理中心，并根據(jù)電力信息通信的防護需求安裝高質(zhì)量的殺毒軟件和防火墻系統(tǒng)。通過這種方式，能夠確保在電力信息通信時不會被外界的木馬和病毒入侵，也能夠?qū)崟r監(jiān)控整個電力信息通信系統(tǒng)的運行狀態(tài)，確保信息的準確性、真實性、完整性和及時性[4]。另外，在網(wǎng)絡技術(shù)的幫助下，這些殺毒軟件和防火墻系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動更新和升級。在電力信息通信中應用相應的網(wǎng)絡技術(shù)時，工作人員除了需要建立起良好的防火墻系統(tǒng)外，還需要引入更加具有針對性的病毒防護網(wǎng)絡技術(shù)，這樣能夠避免電力信息通信系統(tǒng)被不法分子攻擊和破壞，能夠進一步提高電力信息通信系統(tǒng)的安全水平。同時，工作人員還需要通過網(wǎng)絡技術(shù)強化系統(tǒng)中的身份安全認證模塊的功能，對證書授權(quán)體系進行升級，確保系統(tǒng)能夠時刻處于安全的監(jiān)管之下。通過“實名認證”和“安全審計”相結(jié)合的方式能夠更好地保護電力信息通信系統(tǒng)的正常運行。另外，工作人員還需要憑借網(wǎng)絡技術(shù)為電力信息通信系統(tǒng)打造高質(zhì)量的備份模塊，根據(jù)電力信息通信系統(tǒng)中不同信息的重要程度設置不同的保護等級，并做好相應的備份處理工作，對于最高保護級別的數(shù)據(jù)需要進行雙重備份。另外，工作人員還需要將災難恢復技術(shù)有效地引入電力信息通信系統(tǒng)中，這樣能夠確保在出現(xiàn)不可挽回的破壞或損失時能夠及時恢復關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，確保電力信息通信系統(tǒng)的有效重建。

3.6 新能源中的應用

目前，我國越來越注重環(huán)境保護力度，這為開發(fā)和推廣智能電網(wǎng)提供了有利的環(huán)境保障。新能源的推廣與發(fā)展，將使我國的電力體系更加環(huán)保。為了滿足和促進新能源的發(fā)展，電力公司應按照相關(guān)技術(shù)規(guī)范和要求，對通信接口進行合理的配置。在新能源接入過程中，采用電力通信技術(shù)實現(xiàn)了電壓的自動控制。電力通信技術(shù)是新能源生產(chǎn)中有效啟動、管理和控制電力系統(tǒng)發(fā)展的有效手段，促進新型科學高效的電力管理體制。

4 電力通信應用的優(yōu)化策略[5]

①增強電力通信電力的安全防護。采用高效安全的電力通信技術(shù)，必將推動智能電網(wǎng)走向“人性化”的方向。然而，在實際應用中，由于數(shù)字編碼技術(shù)在電力通信中使用會造成很大的時延，從而導致電力通信功率不能得到充分利用。在數(shù)據(jù)被入侵時，可能會產(chǎn)生諸如數(shù)據(jù)丟失之類的負面后果。為了保證用戶的用電量，企業(yè)必須對各個環(huán)節(jié)進行優(yōu)化與升級，加速技術(shù)的革新與發(fā)展，提升電力系統(tǒng)的安全性，增強電力系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力。②重視安全技術(shù)的應用。電力系統(tǒng)的安全技術(shù)在工程建設中是一個非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，但由于各種因素的干擾和影響，使得信息技術(shù)自身的運作出現(xiàn)了一些問題。要想對其進行有效改善，就必須加速對其進行新的技術(shù)研發(fā)，并對其進行優(yōu)化和創(chuàng)新。變電站內(nèi)的電力通信，因其地理位置較遠，又經(jīng)常受到氣候、環(huán)境等因素的影響，會出現(xiàn)老化、磨損等問題。因此，在信息設備周圍設置避雷線、掩體等安全設施是十分必要的。盡可能地減少氣候及其他因素對資訊科技造成的負面影響，并持續(xù)強化變電站運作的實際安全性。此外，研究小組還要對周邊進行細致的調(diào)查，并及時排除可能存在的環(huán)境安全隱患，使其充分發(fā)揮應有的作用。

5 結(jié)束語

近幾年，企業(yè)的電力產(chǎn)業(yè)得到了快速發(fā)展，在智能電網(wǎng)建設方面投入了大量的高技術(shù)。電力通信技術(shù)是智能電網(wǎng)建設中的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能夠?qū)Ω黝愲娏ο倪M行有效的傳輸、分析和處理，從而保證智能電網(wǎng)的順利實施。因此，電力企業(yè)為了適應電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展，必須加大對電力系統(tǒng)的支持力度。