智能电网与通信技术论文

当代，随着我国多年电网系统的发展，智能电网技术也逐渐趋于完善。所谓智能电网就是以发电设备、输配电网络、用电设备和储能设备的物理电网为基础，把先进的传感测量技术、通信技术、计算技术、自动化与智能控制技术等与物理电网进行融合，形成可观测、能控制、自动化和系统综合优化平衡的新型电网，从而更加清洁、高效、安全、可靠。目前，我国对电网构建有着更为复杂的需求，精确的电网智能化将是未来发展的必然结果。本文通过对智能电网的运行进行分析，提出了智能电网信息和通信技术应用中的关键性问题。

1智能电网的运行特点

智能化电网的中心点是设计和运行。实现电网智能化运行的关键是借助高速集成的双向通信网络技术，使用传感技术、测量技术、控制方法、决策系统等，使电网安全、可靠、经济、高效的运行。从整体上说，其运行特点主要如下：第一，智能电网具备自愈功能。通过对运行各种影响因素的分析与处理，实现电网运行进行恰当的安全性评估。一旦电网在运行过程中发现有不正常的情况，它便会直接将相关信息反馈给控制人员，而且还可以通过其自身的智能技术对来诊断、隔离和修复系统故障，即使是智能电网中出现的故障或者干扰比较严重的情况，它依旧可以进行自我隔离。智能电网自愈功能架构运行图见图1。图1智能电网自愈功能架构运行图第二，智能电网具备良好的兼容性和集成性。在信息技术高速发展的今天，智能电网通过使用相关的信息技术实现对各种数据的兼容，最终实现了智能电网的综合处理能力，满足不同数据需求和多样化用电需求。通过使用高科技的信息及通信技术平台，实现对信息的高度集成和共享，整合和调控各种数据，保障了用户接收信息的完整性。第三，智能电网具备良好的安全性。实际应用过程中，其信息与通信网络主要包含面向用户服务的通信网络与电力调度网络，涉及到的相关技术主要有无线扩频、光纤通信、电力线载波等,以此为基础实现了电力线路的实时监则，并能够较好的进行电力调度以及设备防盗监控等。

2智能电网应用信息及通信技术的关键问题

从智能电网当前实际使用情况来看，见表1，其运行中的关键技术就是信息和通信。因此，智能电网的建设部门应结合智能电网的实际运行情况，加大力度从信息和通信技术入手进行研究与设计，从而不断完善我国智能电网。表1智能电网各环节建设内容与关键技术

2.1层次模型的构建以及标准体系的设计

智能电网系统的构建是一项极具复杂性的工作，如图2所示，要实现智能电网与信息技术和通信技术顺利结合，就必须构建合理的层次模型和设计标准体系。一方面，构建人员要对电网的各个模块进行详细的分析及划分，并对每一个模块的功能以及运行特点进行研究。另一方面，要想使智能电网的运行始终保持高效状态，必须不断对智能电网进行优化调整，保证电网各个环节的运行始终处于最佳的状态。因此，在与信息技术和通信技术进行应用结合前，还必须预先设计设计科学合理的标准体系。图2向我们清晰的展示了本文研究的智能电网的具体设计层次，包括应用层、网络层和感知延伸层三大层次。

1）应用层主要是各应用平台的运行，包括现有电力平台和用户互动平台。通过应用层，管理者可以在电力应用管理平台上，管理电力生产、传输，营销等各项事务，实现电力生产有效管理；在感知互动平台上，用户可以登录系统管理自己专属账户，核查自己的账户信息，了解电力的政策、运营状况，查询反馈意见，管理当前的个人电力需求等，从而实现电网企业与用户的双向交流。

2）网络层主要是涉及传输中的网络，即电力通信主干网、电力接入专网以及具体应用的电力光纤网和宽带无线网，互联网和以太网。电力通信主干网用来远距离传输各城市间电力调度信息，生产、行政管理命令等信息。电力光纤网和宽带无线通信用来传输各类信息，包括行政管理、调度控制、状态监测、继电保护、安全防护等多种信息。通信传输主干网主要使用光纤，远距离传输光纤具有明显的优势。互联网和以太网则主要用来查询信息，了解当前的电力政策，跟踪市场前沿动态，学习最新电力技术知识等，当然感知延伸层部分信息数据也可通过互联网传输。

3）感知延伸层向上连接各专业网络，向下连接感知使用对象，主要用来采集状态信息、图像信息、电表度数等基础数据，传输智能家居、水、气、热等控制指令，实现智能管理。该层主要利用PLC短距离无线通信、多功能传感器、红外通信、射频、网络路由等技术的应用实现对各智能设备的感知。通过这些技术，提高其感知水平，扩展智能电网的覆盖范围，使智能电网的物理网络得到极大的拓展。

2.2各通信技术模块的开发

（1）电力线通信技术：这是一项传统的技术，分别为窄带和宽带电力线通信技术，后者传输速度更快，可达100Mbit/s。但无法使用TCP/IP通信协议，进而不容易实现与其他通信网络的连接；同时存在信号衰减强烈、用电负荷大、负载圈亢随机变化、载波频率低的问题。因此，如何设计通信标准，研发转换接口，实现与其他网络的有效互联，提高通信传输质量和速度等问题将是电力线通信技术的研究主要方向。随着科技的发展，我们对未来家庭插座可以通过宽带布线通信,实现即插即用。

（2）光纤以太网通信技术：一是光纤复合架空地线（OPGW）技术，二是自承式光缆技术（ADSS）。OPGW是电力通信系统的一种新型特种光缆，在传统的相线结构中将光纤单元复合在导线中，主要优势是比较容易进行施工,避免了在路由协调、电磁兼容等方面与外界的矛盾；目前在电力通信主干网络中已经得到了应用,并逐渐向智能电网主要通信方式发展。ADSS优势在于其较低的安装费用，但是，在进行架空作业过程中，需要使用配套固定挂件，更适合于已架设好输电线路上,避免电网运行中出现重复停电作业的情况。

（3）无线通信术模块的开发。现在，基于多载波调制、码分多址技术、异步传输技术的3G技术已经实现了图像、语音、视频、数据等多媒体信息的提供。无线网络通信的关键问题是信息码格式、通信速率、传输环境和单片机干扰。其中接收模块已受到单片机时钟频率的倍频干扰，其中，51系列的干扰较大,PIC系列较小。所以，需要在单片机中加入隔离电路并降低其工作频率，降低干扰。随着无线通信技术的发展，已作为防风防汛等应急通信的一种重要手段，浙江、江苏等地电网开始使用无线通信的尝试。

2.3信息与通信安全

为了保障智能电网运行的安全性及高效性，就要采取措施优化电网通信网络环境，结合智能电网运行实际制定相关保障其安全性的措施。对此，笔者认为应该做到以下两点：首先，事先为智能电网的安全运行制定可靠的安全保护措施，制定信息安全规章制度，从而做到避免安全问题的发生。其次，从图2的智能电网组网结构分析，通过传感网络实现了互联网对感知对象的实时控制，采用最新的移动无线通信技术，保证通信网络能够连接到控制终端的计算机信息处理平台，实现各种数据科学的、及时的处理；同时需采用接入控制验证技术和信息加密技术，防止接入端的网络入侵，多重攻击，病毒传播等网络安全问题。

2.4电网不稳定

从目前智能电网中电力通信的运行和应用现状分析,电网不稳定也是最常见的问题之一。在电力通信的应用中,造成电网不稳定的主要原因是物理系统中潜在存在的功率不平衡问题,为了确保电力通信系统的正常运行,就需要找到一个相对稳定的平衡点,这其实是负荷母线上节点功率方面的平衡问题,节点无功功率、负荷耗能无功功率,可实现该种平衡,同时平衡点也能够起到有效抑制扰动的作用。

3结语

智能电网的构建是未来电网建设的必然趋势，同时对于信息和通信技术的结合使用也必然会提出更高层次的要求。所以，需要做好这两个核心技术的分析研究，循序渐进的提升智能电网应用的效率。并做好电网规划，优化电网系统结构，建设供电能力强大、安全的供电设施是未来很长一段时间的必要工作。

作者:麦树权 吕华良 单位:广东电网公司佛山供电局