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智能電網通信體系與結構

2014-12-25 01:25馮超
城市建設理論研究 2014年37期
關鍵詞:電網智能信息

馮超

【摘 要】智能電網是指下一代電網,是一種分布式的以用戶為中心的系統,它將把終端消費者整合到決策過程中,提供低成本和可靠的能源供應,其目的是使用現代信息、通信和電子技術進行可靠的、高效的、安全的和高質量的發電、配電和用電。通信與網絡是智能電網重要組成部分,其中現代通信基礎設施將在智能電網中不同設備與系統的管理、控制和優化起到至關重要的作用;信息和通信技術將是實現智能電網的核心,它將使電網具有支持雙向能量和信息流、更快速恢復中斷的供電、方便地將可再生能源并入電網和讓消費者優化自己能源消耗的能力。?中國論文網 http://www.xzbu.com/1/view-5475884.htm

【關鍵詞】智能電網;信息與通信技術

中圖分類號:F407文獻標識碼: A

在計算機網絡技術及無線通信技術建設發展速度不斷提升的推動作用之下,智能電網已成為世界范圍內電力電網建設事業的新一代發展趨勢,智能電網中所涉及到的關鍵技術覆蓋方方面面,信息及通信技術(ICT)作為職能電網中的核心技術之一,下文將簡單談談智能電網通信體系與結構。

一.智能電網發展的現狀

智能電網建設是全球在能源領域的重要戰略部署,歐美等國家都針對智能電網建設制訂了戰略規劃。從2009年起,我國也在智能電網建設上開始投入大量精力,制訂了詳細的戰略發展規劃。智能電網的建設將逐步推動我國電力基礎生產模式的改變,定位于利用先進的通信、信息和控制技術,構建以信息化、自動化、互動化為特征的國際領先、自主創新、具有中國特色的智能電網,是我國電力行業未來的發展方向。而建立高速、雙向、實時、集成的通信系統是實現智能電網的基礎,沒有先進的通信系統,任何智能電網的特征都無法實現,因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要通信系統的堅強支持,因此建立先進的通信系統是邁向智能電網的關鍵一步?,F在,我國電網面臨的挑戰有:適應新能源發電接入的要求。風電等新能源發電加速發展,大量不穩定電源、分布式電源需要接入電網;提高電力設備利用率 。近年來,我國電力負荷峰谷差逐年加大,積極引導用戶合理分時段用電減少峰谷差,提高電力設施利用率;滿足客戶自主選擇的需要。電力市場定價方式將從單一電價過渡到可變電價,電網在滿足客戶對電能質量和供電可靠性要求的同時,應能實現與客戶的智能互動,以友好的方式適應客戶的自主選擇。

二、信息流層次模型

智能電網信息流層次模型中的各個層次構成的信息支撐體系為可靠智能電網的信息傳輸提供了堅實的基礎,提供了有效的載體以保障智能電網信息的可靠運轉。信息的支撐體系提供了堅實的信息支撐給可靠智能電網,這是利用分級、分層的集成和電網基礎信息的整合,從而達到信息的橫向集成和縱向貫通來實現的。

(一)在信息流層次模型中,標準體系貫穿于各個層級,可以降低信息的交換成本,為傳輸內容沒有歧義理解、有效的信息交換、設備的即插即用提供保障。

(二)數據的存儲管理層可以提供跨系統與跨分區的數據訪問、集成、整合和存儲的功能。和現有的電網對比,智能電網的信息量比其大很多。再者還能夠對異構系統間的信息集成在現有的信息化基礎上進行完善。信息的訪問能夠避免大量數據的檢索,采用的是消息總線或事件驅動的模式。以上述基礎數據應用層為基礎來使智能電網的高級控制和分析等功能得以實現。

(三)可以針對電網設備層的全部類型設備,利用通信網絡和通信網架層連接成整體。與過去的其他方式對比,其網絡方式具備易于維護和易于連接等優勢,能夠通過公網方式或無線方式在不便部署有線網絡的地方輔予適當的網絡安全策略。

(四)電網的設備層包含電網的各種需要信息交換和傳輸的設備和元件。

三、通信標準體系

智能電網的設備跨地域廣闊,系統類型復雜,有眾多類型,各部分間的即插即用、有效、協調取決于完善的信息及通信標準體系,除IEEE802、IEC61970/61968等標準外,此標準體系還包括IEC62351、BACnet,涉及信息安全、用電發電、配電以及輸電等環節。

(一)BACnet的目標是把廠商不同的建筑系統通信及自動化產品標準化,它是控制網絡和建筑自動化的數據通信協議。

(二)IEC62351標準的目的是保證系統對控制和保護動作作出響應的正確性,防止重放篡改和攻擊、信道竊聽,利用數字簽名和數據加密技術來對實體進行身份認證。

(三)除TCP/IP外,通信領域可參考的標準還包括寬帶電力線Broadband over Powerline(BPL)、Digital Subscriberloop(數字用戶的環路DSL)、Synchronous Optical NETwork(光纖的同步網絡SONET)。

四、電力信息通信網絡

(一)存在的問題

電力信息通信網絡總體上呈現“低端弱、高(電壓)端強”、“接入網弱、骨干網強”的態勢,相對輸電網而言,用電、配電環節的通信水平差距比較大。有待進一步加強各級通信網絡的充分利用和資源整合;骨干網架不能完全滿足建設調度數據網絡第二平面的新要求,仍不夠可靠。

(二)網絡應用

網絡具備許多如擴展方便、便于維護、靈活控制、可靠性高等與智能電網控制相適合的優勢,使連接控制設備的方式明顯被簡化,使每一種異構控制設備都可以共享信息和集成網絡。迅速發展,受到廣泛關注。不同的現代通信技術在智能電網中的應用中各有利弊。

五、信息與通信體系構架

本質上電力系統由用電、配電、輸電和發電四個環節組成,是對能量進行傳遞的過程。電力專用通信網絡如調度數據專網等已覆蓋了配電、輸電、發電等環節,目前被廣泛使用的是,用戶側使用載波方式傳輸小數據量(如抄表)。DMS、水調自動化、TMR等信息系統提供了可靠的技術保障,以保證電力系統的正常運行。和用戶進行良好的交互是智能電網的特征之一,目前智能電網的重要領域之一就是用戶側信息網關、自動測量(AMI)及自動抄表(AMR)等智能表計。RF、 GPRS等無線技術是大多數AMI及AMR解決方案中所使用的通信手段。無線技術的使用從安全角度而言,不夠妥當。本文認為,為了避免無線技術的安全性問題,同時實現最大傳輸速率為14Mbit/s、高可靠性的數據傳輸,可以在電力線上使用OFDM即正交頻分復用技術。從利用信息的角度來看,智能電網的監控將向基于全局信息轉變,而不再是傳統電網的基于局部信息,可以采用綜合數據平臺的方式使在各類信息系統中分散的數據等實現集成,給業務不同的相關人員使用每一類數據提供便利,使智能電網高級分析的應用功能得以實現。信息網絡從輸電,配電及發電通信方式的發展角度而言,是對測量數據、控制和保護等綜合信息進行傳輸,智能電網的電力通信網絡將會發展為綜合性的信息網絡。

結 語

雖然在世界上的電力專用通信網絡中,我國的電力通信網絡已成為最大,但較國際水平來說,在新技術、標準體系以及體系架構等研究領域里依然在一定程度上有所差距。所以,必須研究適應于我國電網需求的通信網絡體系、智能電網信息傳輸標準協議體系以及智能電網信息等課題。這些問題只能自主創新,沒有可借鑒的國外經驗。我國的通信網絡和電力信息建設一定要與我國智能電網的要求和建設相符合和適應。

參考文獻:

[1]郭創新,王林青,曹一家.基于移動智能體多級電力控制中心互聯通信平臺模型研究[J].電工技術學報,2006,21(4).

[2]苗世洪,劉沛,林湘寧,等.基于數據網的新型廣域后備保護系統實現[J].電力系統自動化,2008,32(2).

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