智能电网网络通信架构技术研究

摘要：现对智能电网框架进行了分析，同时全面研究了GSM、GPRS、3G、WiMAX、PLC、ZigBee等通信技术，并对其在智能电网中的应用进行了对比，在此基础上结合智能电网现状，对通信架构设计过程中的各项内容进行了深入挖掘，以期为智能电网建设提供相关参考。

关键词：智能电网；网络通信；架构；设计

引言

随着科学技术的不断发展和完善，智能电网已经开始渗透到各个领域，成为人们生活中不可或缺的内容。网络通信技术作为智能电网的重要组成部分，其直接影响着智能电网的运行质量和安全系数，在智能电网建设中需全面重视。尤其是在智能电网网络通信架构设计过程中，如何实现实时信息交互，完成电网的高速、双向、实时监控已经成为新时期人们关注的焦点。

1智能电网框架分析

我国智能电网构建的过程中对特高压电网非常重视，在此基础上形成了智能电网骨干网架，为电网日常运营打下了坚实基础。智能电网构建时还对业务体系进行了拓展，形成了以通信技术、自动化技术等为主的坚强电网体系，真正实现了输电、变配电、用电的科学调配。网络通信作为智能电网的重要组成部分，直接影响着智能电网的输电、配电、变电及用电效益，在日常工作开展的过程中需全面重视。当前，智能电网网络通信主要包括通信技术、架构建设、安全控制三部分内容，其中，网络通信技术需依照智能电网中各项业务需求实施针对性筛选，形成全覆盖的通信网络结构，从而实现智能电网中各项信息的实时交互；架构建设要依照智能电网功能需求对通信平台、设备、路径进行设置，从而实现多功能电网通信；安全控制要对智能电网的保密性、完整性和可靠性进行分析，依照智能电网安全指标对各项通信技术进行监控，并实施相应控制和保护。

2智能电网网络通信技术对比

网络通信技术主要包括有线通信（如光纤通信）和无线通信（如GPRS通信、3G通信）两大类。传统的电网主要通过光纤实现网络通信，借助光纤完成电力信息的传输。随着通信技术的不断发展和电网建设的不断完善，GPRS技术、4G技术、电力线载波通信PLC技术等均开始应用到电网通信建设中，形成了新型通信体系，很大程度上提升了智能电网通信效益。当前我国常用的智能电网网络通信技术主要包括GSM、GPRS、3G、WiMAX、PLC、ZigBee等，在应用的过程中需要对其频段、速率等进行分析，依照技术参数进行针对性筛选。上述技术具体参数如表1所示。（1）GSM、GPRS和3G技术在智能电网建设中的应用已较为成熟，在此不再赘述。（2）WiMAX是智能电网中常用网络通信技术，其主要基于IEE802.16标准，能够实现电网运行过程中的数据信息高速传输。该技术在传输的过程中主要采用全IP的扁平化结构，传输距离较远，速率较快，覆盖面积远远超过常规3G/4G基站。但该技术在应用过程中很容易受到外部因素影响，其安全管理效果仍需进一步提升，应用范围并不广泛。（3）PLC是借助电力线实现电力系统专有通信的技术，能够直接与仪表连接，对各项数据进行传输，已经成为电表通信的必然选择。但该技术在应用的过程中对物理隔离要求较高，否则很容易出现噪声干扰，影响数据传输的准确性和可靠性。（4）ZigBee技术在应用的过程中能够从根本上提升通信速率，已经广泛应用于自动化体系中。该技术能够实现能源高效监测和自动抄表，大大简化了电网工作流程，但由于其处理能力较差、传输速率低、距离短，整体应用效益并不显著。

3智能电网网络通信架构的设计

3.1主干网架构设计

电网通信过程中数据流一般是双向的，这是形成高效通信体系的关键。为此，在智能电网网络通信技术筛选时需要对双向通信进行强调，做好数据流的分析，尤其是从检测装置到智能电表和从智能电表到公共数据中心这些环节中数据流的控制，这样才能从根本上提升智能电网网络通信效益。一般智能电网通信技术应用过程中只能够解决部分问题，应用效益较为低下。为进一步提升智能电网通信效果，形成科学的网络通信构架，本文主要对多元通信技术交叉下的通信网络构建进行研究。在智能电网通信网络构建的过程中，需要对输配电业务进行强调，实施电网实时在线监测、现场作业视频管理等。上述管理工作较为简单，在日常开展的过程中只需要依照光纤通信技术、GPRS移动通信技术要求实施相应的交叉即可，整体构架较为简单。除此之外，智能电网通信主干网建设过程中还需要设置好相应的全自动化控制路径，这样才能够从根本上提升智能电网通信控制效益，形成高效、安全、可靠的智能电网体系。

3.2通信架构的构建

智能电网网络通信体系构建的过程中，需要对广域网、接入网、本地网、区域网和家庭网络中的各项通信技术进行合理筛选，在常规通信技术基础上实施针对性配合，做好各项网络中信息数据的传输，从而形成高效的智能电网网络通信体系。（1）广域网构建的过程中需要在传统光纤通信技术基础上适当融入IP网络技术、MPLS网络技术等，其中IP网络技术负责向电网提供数据，实现因特网的连接，形成高效的广域数据传输网络，而MPLS技术负责实现网络中的业务数据交换，并依照具体的业务流量状况实施针对性业务隔离，从而实现广域网数据保护。（2）接入网主要运用SDH为系统接入构建物理通道，在此基础上通过MSTP技术完成各区域接入网和局域网的连接，从而形成完整的接入网络体系。除此之外，接入网构建的过程中还往往会借助GPRS技术实现广域网与接入网的连接，从而形成完整的数据链路。（3）本地网的构建主要借助协议实现，通过网关协议对电力企业的各项数据进行规范和约束，在该协议下完成各项数据的传输。（4）区域网主要在现场总线基础上结合PLC技术完成各项数据传输网络的构建，其中N-PLC、B-PLC/BPL（窄带、宽带电力线载波通信）直接用于计量、仪表数据采集和传输，而无线传感器网络（802.15.x）负责完成输配电、用电侧的数据采集、监测和监控等。（5）家庭网络构建的过程中主要借助物联网、RFID实现设备巡检中标签数据的采集，通过N-PLC、B-PLC/BPL实现地网及用户家庭网络接入、远程抄表、因特网接入等，从而接入相应的智能电网数据，将用户的电表数据、用电数据等采集到系统中，形成完整的网络通信体系。

4结语

在智能电网构建的过程中，需要对网络通信架构进行全面规划，依照电网通信需求科学选取相应的通信技术，做好技术间的配合和交叉，这样才能从根本上提升智能电网通信效益。与此同时，还要做好网络层次的建设，在通信数据流基础上形成相应的网络构架，从而实现数据规范、科学地传输，全面推进智能电网网络通信发展进程。

［参考文献］

[1]曹军威，万宇鑫，涂国煜，等.智能电网信息系统体系结构研究[J].计算机学报，2013（1）.

[2]张鸿波.智能电网用户侧通信网络及技术挑战探讨[J].科技经济导刊，2016（13）.

作者：莫旭升 单位：广东电网有限责任公司韶关供电局