关于电力通信及其在智能电网中的应用

发表时间:2020/7/15   来源:《电力设备》2020年第9期   作者:曹盛 陆天然 杜明鹤 宋文婷
[导读] 摘要:针对智能电网,在介绍其特点和具有的促进作用基础上,对智能电网的通信技术进行深入分析,以此为今后的通信技术升级改进与发展提供借鉴参考,使通信技术良好适应智能电网建设需要。
        (国核电力规划设计研究院有限公司  北京海淀  100095)
        摘要:针对智能电网,在介绍其特点和具有的促进作用基础上,对智能电网的通信技术进行深入分析,以此为今后的通信技术升级改进与发展提供借鉴参考,使通信技术良好适应智能电网建设需要。
        关键词:智能电网;通信技术
        如今,电力系统正进入2.0时代,即智能电网,智能电网建设与运行所能带来的效果是显而易见的,也是社会经济发展到当前水平必须要做的改变和升级。而智能电网特征的发展和通信技术息息相关。因此,在今后的工作当中需要将通信技术作为关键点。
        1智能电网
        所谓智能电网,实际上就是使电网实现智能化,它将通信网络作为基础,通过对各项先进技术与装备的应用,使电网的运行更加高效、安全和可靠,提供与新时代不同用户要求相符合的电能。相较于现有电网,智能电网主要具有以下几个方面的优势特点:
        电网基础体系及其技术支撑体系都更加坚强,可以有效抵御不同的外部干扰与攻击,还能为清洁能源与可再生能源提供接入途径,使电网自身坚强性得以大幅提升及巩固。
        包含自动控制等在内的各项新技术和电网基础设施之间充分融合,能获取电网自动化设备信息,以此及时且准确的发现潜在故障。另外,在故障发生以后,电网能立即对故障进行隔离,并开始自我恢复,以此避免了大面积停电[1]。
        通过对柔性输电、电网电厂间协调和智能调度等先进技术的应用,能使电网的实际运行控制更为灵活和经济,同时还能为其它设备的顺利接入提供可靠支持。
        通过对通信技术与信息技术的合理应用,能使现有电力设备得到充分利用,减少电能损耗,提高电网运行高效性与经济性。
        智能电网能对实时的与非实时的信息都进行高度集成和共享,并能为电网的运行管理提供完整且全面的实际状态图,此外还能为相关决策提供必要的支持,对实施与应对方案进行有效控制。
        使服务模式实现双向互动,用户能正确且实时的掌握电网的实际供电能力及电能质量,以此为依据对电器的实际使用进行合理安排。对电力企业而言,还能获取不同用户对应的用电信息,提供不同的增值服务[2]。
        智能电网对全球经济与社会发展都有很大促进作用,而且还对气候变化有一定应对作用,促进全球不同国家与地区的经济及社会可持续发展,这主要体现在下列几个方面:
        推动清洁能源不断开发和利用,减少二氧化碳等温室气体实际排放,促进低碳经济持续发展;
        使能源结构得到全面优化,使不同类型能源之间实现互补,保证能源供应稳定性和安全性;
        提高能源实际输送与使用率,保证电网实际运行灵活性、安全性及可靠性;
        促进技术创新,加快装备制造及信息通信等不同行业自身技术改进和升级,有效扩大就业,促使经济得以可持续发展;
        最后,使电网和用户之间实现双向驱动,对传统的服务模式予以创新,为不同等级的用户提供更为便捷和优质的服务,从而不断提高人们的生活水平。
        2智能电网中电力通信技术
        对智能电网而言,通信是它的关键技术之一,只有建立适宜的通信系统才能实现智能电网各项目标,如果没有通信系统或建立的通信系统不满足要求,则智能电网各项特征都将无法实现,电力通信网络架构如图1所示。这是因为在智能电网中,无论是数据的动态获取,还是保护、控制等都需要以通信系统为重要支撑。另外,通信系统还需要与电网相通,都深入至不同的用户,以此使电网与通信网络能够紧密联系,以此为智能电网各项目标的实现及特征发挥奠定良好基础。通过对通信系统的建立,能使智能电网变成信息与电力相互交换的电力基础设置,充分利用建成以后的通信系统,能在保证供电可靠性的基础上提高对资产的实际利用率,使电力市场更加繁荣,增强电网自身抵御各类攻击的能力,从而使电网创造出更大的价值[3]。
        在通信系统支持下,智能电网可以实现连续的自我动态监测与校正,并借助信息技术,能实现智能电网最为重要和关键的特征,即自愈特征。另外,还能对不同的扰动进行监测,实现补偿,对潮流予以重新分配,防止事故进一步扩大。利用通信系统,能使各类设备、表计、系统和用户实现网络化通信,以此增强电网控制能力,提供更优质的服务。针对这一技术领域,需要重视以下两个方面:第一方面为通信架构应实现开放,为实现即插即用目标创造良好外部环境,确保电网中的不同元件都可以实现网络化通信;第二方面为技术标准应实现统一,使智能化的电子设备与传感器和应用系统可以做到无缝通信,即信息可以在这些设备或系统当中得到充分理解,对不同设备之间、设备与系统之间、不同系统之间进行互操作。当然,这需要得到电力公司和装备制造公司及相关标准制定部门之间的通力合作,只有这样才可以真正实现预期的互联互通目标[4]。
       
        图1  电力通信网络架构
        由于通信具有传输与感知功能,所以它在电网当中如同人类的神经系统。对于智能电网的通信技术,不同厂商有不同的见解。以下对几种常用通信技术进行分析:
        第二代互联网。现阶段的因特网协议以IPV4为主,其下一个版本为IPV6,它能为第二代互联网提供可靠的基础,达到产对产连接的目标,地址数量十分庞大,而且传输速度较之前得到大幅提升。若IPV4的应用实现了人机对话,则在IPV6条件下,可以使任何物之间都实现对话,包括传感器和家用电器。
        光纤以太网。对于以太网,其传输介质以双绞线与光纤为主。通常情况下,主干通信网大多采用光纤,在电力系统中亦是如此。相比于双绞线,光纤有以下两大优势:其一,通信容量较大,且传输距离更远;其二,可有效抵抗电磁干扰,不会产生太大的信号串扰,保证实际的传输质量[5]。
        电力宽带。所谓电力宽带,实际上就是利用电力线对信息进行传输,即电力线通信。对于电力线通信,一旦实现,则能带来很巨大便捷性,在连接至插座后,方可进行高速网络接入。电力线通信借助OFDM与GMSK对用户数据实施调制,再予以传输。
        无线通讯技术。无线通讯技术在我国各运营商大力支持下得到了很快的发展,其主要特点包括高速、大流量,能对视频进行传输。在无线通信当中,OFDM、MIMO与LTE等能为无线通讯提供可靠的技术与标准支持,在当前及将来的应急通信中很有可能使用到这些技术。值得一提的是,华为公司作为我国的优秀设备商,在以上技术方面有很大优势。
        新型无线网络。目前较为常用的无线网络包括移动通信网、无线通信网、Adhoc网和新型无线传输网等。对于无线传感器网,它由若干传感器节点构成,根据某种通信协议进行连接。
        3结束语
        综上所述,智能电网不仅是电网的一次重大革新,也是促进社会经济得以稳定、快速和可持续发展的有效手段,具有十分重要的作用与现实意义。虽然当前的通信技术较之前得到了很大进步,但距离预期目标仍存在一定差距,这需要不用企业和部门之间切实加强合作,不断提高通信技术水平,以适应智能电网建设和发展需要。
        参考文献
        [1]陈浩,杜荣良,余修成.电力信息通信在智能电网中的应用思路探讨[J].通讯世界,2019,26(08):287-288.
        [2]胡博彦.电力通信及其在智能电网中的应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2019,10(05):187-188.
        [3]侯尽然,管晓峰,石智永.电力通信技术在智能电网中的应用[J].通信电源技术,2018,35(12):154-155.
        [4]王宪,王云逸,李云红.分组传送网技术在智能电网电力通信中的应用[J].中国新通信,2018,20(21):57.
        [5]徐安,殷有春.电力信息通信技术在智能建筑电气及电网中的应用[J].现代信息科技,2018,2(06):64-66.
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