工控摘要：智能電網(wǎng)就是以穩(wěn)定的電網(wǎng)框架為基礎(chǔ)，以通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)為平臺，對電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等方面進(jìn)行智能控制
　　
　　隨著通信技術(shù)、計算機(jī)信息技術(shù)的發(fā)展和電力生產(chǎn)調(diào)度自動化水平的提高。建設(shè)強(qiáng)大的智能電網(wǎng)已成為必然的發(fā)展趨勢。智能電網(wǎng)就是以穩(wěn)定的電網(wǎng)框架為基礎(chǔ)，以通信網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)為平臺，對電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度等方面進(jìn)行智能控制，實現(xiàn)電力、信息、業(yè)務(wù)的高度融合。在智能化電網(wǎng)的建設(shè)過程中，通信技術(shù)在其中起著至關(guān)重要的作用，本文將詳細(xì)介紹通信技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)過程中的應(yīng)用。
　　
　　關(guān)鍵詞：智能控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、通信協(xié)議、綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)設(shè)備一、智能電網(wǎng)的產(chǎn)生背景;
　　
　　1、電網(wǎng)規(guī)劃與建設(shè)面臨著嚴(yán)峻的用電高峰和電網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用的壓力，同時規(guī)劃和建設(shè)
　　
　　的合理性的合理性也面臨考驗。
　　
　　2、電網(wǎng)的運(yùn)行方面，用戶對供電可靠性的要求越來越高、同時運(yùn)行單位對電網(wǎng)設(shè)備
　　
　　的運(yùn)行狀況需要有更多的了解。
　　
　　3、資產(chǎn)維護(hù)：設(shè)備的當(dāng)前健康狀態(tài)、設(shè)備維修和更換的*時機(jī)、設(shè)備的維修質(zhì)量電力作業(yè)的費(fèi)用需要得到合理的安排
　　
　　4、電力營銷：需求側(cè)管理服務(wù)水平、電費(fèi)回收率、竊電損失需要及時的掌握。建設(shè)智能電網(wǎng)可應(yīng)對上述的挑戰(zhàn)：
　　
　　A、通過收集電網(wǎng)各種數(shù)據(jù)，指導(dǎo)電網(wǎng)和設(shè)備的投資，使得設(shè)備在逼近設(shè)備容量
　　
　　或?qū)嶋H能力的情況下運(yùn)行，充分挖掘設(shè)備的潛力。
　　
　　B、通過電網(wǎng)的實時重構(gòu)和優(yōu)化運(yùn)行方式，使得設(shè)備在其實際容量范圍內(nèi)運(yùn)行，延長設(shè)備使用壽命。
　　
　　C、充分利用實時信息，縮短停電時間。
　　
　　D、加強(qiáng)需求側(cè)管理，提益。
　　
　　E、為合理的電網(wǎng)投資提供決策支撐。
　　
　　在傳統(tǒng)電網(wǎng)的基礎(chǔ)上，智能電網(wǎng)進(jìn)一步擴(kuò)展了自動化的監(jiān)視范圍，增加了信息的收集和整合以及對業(yè)務(wù)的分析和優(yōu)化，實現(xiàn)了電網(wǎng)的智能化?？蓭椭娋W(wǎng)企業(yè)提高管理水平、工作效率、電網(wǎng)的可靠性和服務(wù)水平。
　　
　　智能電網(wǎng)分五個層面：1、電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集2、數(shù)據(jù)傳輸3、信息集成4、分析優(yōu)化5、信息的展現(xiàn)
　　
　　（1）、電網(wǎng)數(shù)據(jù)的實時采集
　　
　　實時數(shù)據(jù)是智能化電網(wǎng)的重要支撐，包括以下三方面的數(shù)據(jù)，A電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，B設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)C客戶計量數(shù)據(jù)
　　
　　目前，因為電網(wǎng)公司的數(shù)據(jù)采集主要關(guān)注電網(wǎng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)上，對另兩方面的欠缺，只有增加了這兩方面的數(shù)據(jù)采集，才能使整個電網(wǎng)可視化，為走向智能化作準(zhǔn)備。
　　
　?。?）、數(shù)據(jù)傳輸
　　
　　基于開放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)保證客戶計量和設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
　　
　　（3）、在信息集成、分析優(yōu)化、住處展現(xiàn)三方面，主要集中了計算機(jī)信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用。
　　
　　通過采集和通信網(wǎng)絡(luò)傳送上來的數(shù)據(jù)為電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計、運(yùn)行和資產(chǎn)的優(yōu)化提供決策支持
　　
　　1、電網(wǎng)設(shè)計優(yōu)化
　　
　　A、通過對用戶負(fù)荷模式的分析，能夠很清楚的確定需要改造的、可能存在過負(fù)荷的
　　
　　線路。
　　
　　B、利用設(shè)備生命周期分析的結(jié)果，可以對電網(wǎng)檢修計劃進(jìn)行優(yōu)化。?
　　
　　C、通過對每個用戶負(fù)荷模式詳細(xì)信息的掌握，提高三相負(fù)荷平衡，減少網(wǎng)絡(luò)損耗。2、電網(wǎng)運(yùn)行分析?
　　
　　A、故障定位，網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)，隔離故障，快速恢復(fù)供電?B、故障信息的離線分析，指導(dǎo)搶修人員迅速定位故障C、避免為了通過更大的故障電流而對開關(guān)設(shè)備的更換
　　
　　E、實時潮流分布，避免過負(fù)荷線路的出現(xiàn)，從而避免或延遲對線路的改造3、電網(wǎng)資產(chǎn)分析
　　
　　A、通過對設(shè)備歷史運(yùn)行記錄的分析，可以預(yù)測設(shè)備的預(yù)期剩余使用壽命。B、利用實時監(jiān)視數(shù)據(jù)和離線數(shù)據(jù)，掌握設(shè)備健康水平，提高對設(shè)備壽命的預(yù)測水平。C、在設(shè)備發(fā)生故障前，提前檢測到設(shè)備可能存在的缺陷（比如，變壓器中的油色譜分析）。
　　
　　二、智能電網(wǎng)中的的通信需求
　　
　　從前的通信網(wǎng)絡(luò)主要表現(xiàn)為區(qū)域性的網(wǎng)絡(luò)，且?guī)挷蛔悴痪邆鋵φ麄€電網(wǎng)的實時數(shù)據(jù)的監(jiān)控能力?，F(xiàn)代的電網(wǎng)對通信網(wǎng)絡(luò)的要求逐漸提高，具體表現(xiàn)如下：
　　
　　1、對SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送效率要求提高。
　　
　　2、監(jiān)測和計量的表計自動化。
　　
　　3、對數(shù)據(jù)通信的帶寬要求更高。
　　
　　4、要求有開放的通信規(guī)約。
　　
　　5、要求有可擴(kuò)展的監(jiān)測。
　　
　　目前通信網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀：
　　
　　1、隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纜的敷設(shè)范圍逐漸延伸。
　　
　　2、隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)的處理能力越來越高。
　　
　　3、Internet網(wǎng)絡(luò)的普及以及ICP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的廣泛應(yīng)用，使得不同地點(diǎn)的信息的查詢越來越方便。
　　
　　下面介紹以下基于IP的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)信息傳送的優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　1、多點(diǎn)到多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫故录陌l(fā)布和數(shù)據(jù)的訂閱更靈活
　　
　　2、將網(wǎng)絡(luò)更靈活、響應(yīng)更快
　　
　　3、減少定制代碼和專有系統(tǒng)的限制
　　
　　4、電力公司可以更有效的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，同時減少運(yùn)營成本
　　
　　5、規(guī)約中立允許任何格式的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)上
　　
　　6、安全協(xié)議和監(jiān)測能力
　　
　　7、設(shè)備及應(yīng)用無關(guān)
　　
　　8、開放標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)投資
　　
　　三、通信設(shè)備在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
　　
　　建立智能電網(wǎng)首先要從配網(wǎng)的自動化入手，在主網(wǎng)中可以現(xiàn)有的SDH網(wǎng)絡(luò)和綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)為依托做數(shù)據(jù)的接入。而配網(wǎng)的自動化仍為空白。下面詳細(xì)介紹以下配網(wǎng)的自動化中的通信設(shè)備應(yīng)用。
　　
　　骨干層：
　　
　　采用工業(yè)級冗余環(huán)網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成冗余光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品，用光纖鏈路連成環(huán)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)充分利用了工業(yè)冗余環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)通信鏈路發(fā)生故障時其網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)幕謴?fù)時間被控制在`50毫秒以內(nèi)，而如果用普通民用以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)造鏈路冗余網(wǎng)絡(luò)，其恢復(fù)時間長達(dá)`30秒以上，顯然無法滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟婚g斷需
　　
　　求，這也是工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)與民用以太網(wǎng)交換機(jī)相所具有的一個明顯優(yōu)勢。另外，此環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于工程擴(kuò)充和維護(hù)，安全性能高。采用網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控軟件對網(wǎng)絡(luò)控制器進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控，同時和電網(wǎng)測控系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)協(xié)調(diào)，保證互不影響。
　　
　　接入層：
　　
　　測控點(diǎn)數(shù)據(jù)量較多且距離光纖網(wǎng)絡(luò)較近的區(qū)域，推薦采用數(shù)字工業(yè)級配電載波設(shè)備構(gòu)成樹型或鏈型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)產(chǎn)品，此結(jié)構(gòu)充分利用了載波通信系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，使用現(xiàn)有電纜資源作為通信介質(zhì)，地埋電纜和架空電纜均適用選擇不同的耦合設(shè)備即可，載波通信通道建立時間小于`300毫秒，針對電纜干擾的情況有四個頻點(diǎn)可供通信設(shè)備選用，設(shè)備端接受靈敏度可達(dá)-70dB，并可在無中繼情況傳輸5公里，載波設(shè)備有多種通信接口可供選擇如RS232、RJ45，方便級聯(lián)進(jìn)上層網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　采用上述載波設(shè)備，由于各地配網(wǎng)的特殊性，需要做實地測試方可采用。
　　
　　在光纖鋪設(shè)不便且載波傳輸距離受限的區(qū)域，推薦采用工業(yè)級GPRS通信設(shè)備體積小、安裝、使用方便?？煽焖俚耐度胧褂?。
　　
　　（一）工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)方案具有以下幾個特點(diǎn)：
　　
　　1、鏈路自動冗余備份
　　
　　在冗余環(huán)網(wǎng)中，工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，它能自動冗余備份，能自動協(xié)商到達(dá)zui近節(jié)點(diǎn)的路徑，如果一處線路損壞，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲匦屡渲茫_(dá)到正常網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)只需50毫秒，支持工業(yè)環(huán)境電壓18-36VDC。
　　
　　2、較長的傳輸距離
　　
　　環(huán)形結(jié)構(gòu)采用光纖介質(zhì)類型，在傳輸中有低損耗的特性，使得傳輸線路的無中繼傳輸距離變長，相鄰站之間zui大長度多模光纖可達(dá)2KM，單模光纖可達(dá)20-60KM。
　　
　　3、具有較大的帶寬
　　
　　環(huán)網(wǎng)傳輸帶寬為100Mbps，同時采用新的多數(shù)據(jù)處理技術(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)在重負(fù)荷情況下，仍能保持很高的帶寬。
　　
　　4、可靠性高
　　
　　環(huán)型結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時仍能自行重構(gòu)，保證系統(tǒng)安全可靠，同時傳輸光纖具有對電磁和射頻干擾掏能力，在傳輸過程中不受電磁和射頻噪聲的影響，也不影響其它設(shè)備。由于光纖傳輸?shù)氖枪庑盘枺瑑啥说碾娫聪鄬Ω綦x，所以有效地解決了光纖兩端電源和地線對設(shè)備可能造成的嚴(yán)重威脅。
　　
　　5、安全性好
　　
　　光纖在通信時光束在纖維內(nèi)部傳輸，水會產(chǎn)生任何形式的輻射，可防止傳輸過程中被分接，也杜絕了輻射波的竊聽，因而是zui安全的通信介質(zhì)。
　　
　?。ǘ┹d波通信系統(tǒng)方案具有以下幾個特點(diǎn)：
　　
　　1、通信通道建立時間短：在300ms內(nèi)即可建立通道。
　　
　　2、充分利用現(xiàn)有電力電纜資源，節(jié)省通道投資費(fèi)用，分層分級組建配網(wǎng)網(wǎng)系統(tǒng)，合理優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　3、頻點(diǎn)切換功能：偵測傳輸通道的干擾情況，自動切換頻點(diǎn)數(shù)傳數(shù)據(jù)。保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸，降低了誤碼率。4、前向糾錯技術(shù)
　　
　　5、提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232和RJ45通信接口，連接方便?？梢耘c其他電力設(shè)備，光纖設(shè)備、計算機(jī)設(shè)備、通信設(shè)備等*兼容。
　　
　?。ㄈ〨PRS無線通信方案具有以下幾個特點(diǎn)：
　　
　　1、體積小、安裝靈活方便、工期短投入使用快速。
　　
　　2、受地理位置限制小，在有公網(wǎng)信號覆蓋的區(qū)域即可使用
　　
　　3、帶寬高、速率快可滿足通信的要求。
　　
　　智能電網(wǎng)必須以可靠的通信網(wǎng)絡(luò)做依托，必須選擇可靠的設(shè)備建設(shè)可靠的網(wǎng)絡(luò)。今天，越來越多的工業(yè)設(shè)備采用以太網(wǎng)+TCP/IP協(xié)議作為其通信與控制標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)自動化系統(tǒng)要求其網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備具有比民用網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備（如：民用網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)）更可靠和堅固耐用的性能。一般來說，這類以太網(wǎng)設(shè)備在工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)中，負(fù)責(zé)連接不同的廠站網(wǎng)絡(luò)區(qū)段的重要的自動化設(shè)備，可靠性要求*，但是一般的民用網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備，設(shè)計和制造并未考慮到工業(yè)自動化對設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性的較高需求，而僅僅針對連接辦公室或空調(diào)環(huán)境的計算機(jī)等辦公設(shè)備，無法適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境（如高溫、低溫、灰塵、強(qiáng)電磁干擾、震動、沖擊等）的要求。因此，采用工業(yè)級以太網(wǎng)通信設(shè)備做配網(wǎng)自動化的數(shù)據(jù)接入可以很好的保障智能電網(wǎng)通信系統(tǒng)的可靠性及安全性。四、總結(jié)
　　
　　目前，我國已經(jīng)提出建設(shè)具有信息化、數(shù)字化、自動化、互動化特征的統(tǒng)一的智能電網(wǎng)的目標(biāo)，國家將分階段推進(jìn)智能電網(wǎng)的建設(shè)。*階段;重點(diǎn)開展智能電網(wǎng)的發(fā)展規(guī)劃工作和試點(diǎn)建設(shè)工作。第二階段;加強(qiáng)城鄉(xiāng)電網(wǎng)的骨架建設(shè)，初步形成智能電網(wǎng)的運(yùn)行控制和互動體系，關(guān)鍵技術(shù)和重要設(shè)備的廣泛應(yīng)用。第三階段;全面建設(shè)統(tǒng)一的堅強(qiáng)的智能電網(wǎng)，技術(shù)和裝備全面達(dá)到*水平。在整個建設(shè)過程中，通信技術(shù)將得到越來越多的應(yīng)用并發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。