電力系統(tǒng)中主要會(huì)用到哪些通信應(yīng)用？

電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行而應(yīng)運(yùn)而生的。它同電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)及安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的三大支柱。它更是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化和管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ);是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段;是電力系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施。由于電力通信網(wǎng)對(duì)通信的可靠性、保護(hù)控制信息傳送的快速性和準(zhǔn)確性具有極嚴(yán)格的要求，并且電力部門擁有發(fā)展通信的特殊資源優(yōu)勢(shì)，因此，世界上大多數(shù)國(guó)家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)。

我國(guó)的電力通信網(wǎng)經(jīng)過幾十年風(fēng)風(fēng)雨雨的建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，通過衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建而成了一個(gè)以北京為中心覆蓋全國(guó)30個(gè)省(市、區(qū))的立體交叉通信網(wǎng)。整個(gè)中國(guó)電力通信的發(fā)展，從無到有，從小到大，從簡(jiǎn)單技術(shù)到當(dāng)今先進(jìn)技術(shù)，從較為單一的通信電纜和電力線載波通信手段到包含光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星等多種通信手段并用，從局部點(diǎn)線通信方式到覆蓋全國(guó)的干線通信網(wǎng)和以程控交換為主的全國(guó)電話網(wǎng)、移動(dòng)電話網(wǎng)、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)，無不展現(xiàn)出電力通信發(fā)展的輝煌成就。隨著通信行業(yè)在社會(huì)發(fā)展中作用的提高，以電力通信網(wǎng)為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)不再僅僅是最初的程控語音聯(lián)網(wǎng)、調(diào)度時(shí)時(shí)控制信息傳輸?shù)日瓗I(yè)務(wù)，逐漸發(fā)展到同時(shí)承載客戶服務(wù)中心、營(yíng)銷系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、人力資源管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)(OA)、視頻會(huì)議、IP電話等多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。電力通信在協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、變、配、用電等組成部分的聯(lián)合運(yùn)轉(zhuǎn)及保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行方面發(fā)揮了應(yīng)有的作用，并有利的保障了電力生產(chǎn)、基建、行政、防汛、電力調(diào)度、水庫調(diào)度、燃料調(diào)度、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、遠(yuǎn)動(dòng)、計(jì)算機(jī)通信、電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化等通信需要。雖然電力通信的自身經(jīng)濟(jì)效益暫時(shí)不能得以直接體現(xiàn)出來，但它所產(chǎn)生并隱含在電力生產(chǎn)及管理中的經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。同時(shí)，電力通信利用其獨(dú)特的發(fā)展優(yōu)勢(shì)越來越被社會(huì)所重視：(1) 近67萬km的35kV及以上輸電線路是架設(shè)電力特殊光纜的極好資源，經(jīng)濟(jì)、快速、安全、可靠;(2) 遍布全國(guó)各大城市的電纜管道和電桿是建設(shè)光纖接入網(wǎng)的極好資源;(3) 電力線通信(PLC)技術(shù)的日益成熟，為用戶接入提供了首選手段;(4) 其它具有電力特色的技術(shù)，如無源光纖接入、無線寬帶、多點(diǎn)擴(kuò)頻系統(tǒng)等，使電力資源得到充分有效的利用和發(fā)揮。

自動(dòng)化和設(shè)備通信技術(shù)的發(fā)展

1. DCS(Distributed Control System)集散控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎(chǔ)，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。

2.SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，技術(shù)發(fā)展也最為成熟。

3.云平臺(tái)(Cloud Computing Platform)。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things，簡(jiǎn)稱IOT)、云計(jì)算和大數(shù)據(jù)技術(shù)在電力數(shù)據(jù)采集和應(yīng)用中的使用。

RS485總線

RS485和RS232一樣，是典型的串行通訊標(biāo)準(zhǔn)。它們定義了電壓,阻抗等，但不對(duì)軟件協(xié)議給予定義。RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了總線接口的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)即對(duì)于2個(gè)邏輯狀態(tài)的定義：正電平在+2V～+6V之間，表示一個(gè)邏輯狀態(tài);負(fù)電平在-2V～-6V之間，則表示另一個(gè)邏輯狀態(tài);數(shù)字信號(hào)采用差分傳輸方式，能夠有效減少噪聲信號(hào)的干擾。

CAN總線

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN)的簡(jiǎn)稱，是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議。CAN屬于現(xiàn)場(chǎng)總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。具有更好的實(shí)時(shí)性和可靠性，起源于汽車領(lǐng)域，電氣和自動(dòng)化領(lǐng)域也有比較廣泛的應(yīng)用。

Profibus

PROFIBUS是一個(gè)用在自動(dòng)化技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)，在1987年由德國(guó)西門子公司等十四家公司及五個(gè)研究機(jī)構(gòu)所推動(dòng)，PROFIBUS是程序總線網(wǎng)絡(luò)(PROcess FIeld BUS)的簡(jiǎn)稱。PROFIBUS和用在工業(yè)以太網(wǎng)的PROFINET是二種不同的通信協(xié)議。

二總線

二總線是一種相對(duì)于四線系統(tǒng)(兩根供電線路、兩根通訊線路)，將供電線與信號(hào)線合二為一，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)和供電共用一個(gè)總線的技術(shù)。二總線節(jié)省了施工和線纜成本，給現(xiàn)場(chǎng)施工和后期維護(hù)帶來了極大的便利。在消防，儀表，傳感器，工業(yè)控制等領(lǐng)域廣泛的應(yīng)用。典型兩總線技術(shù)有M-BUS、消防總線等。

MODBUS協(xié)議

Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司(現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric)于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信而發(fā)表。Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領(lǐng)域通信協(xié)議的業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)(De facto)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設(shè)備之間常用的連接方式。

Modbus協(xié)議目前存在用于串口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)的版本。大多數(shù)Modbus設(shè)備通信通過串口EIA-485物理層進(jìn)行。

DL/T645協(xié)議

645協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)適用于本地系統(tǒng)中多功能電能表的費(fèi)率裝置與手持單元(HHU)或其它數(shù)據(jù)終端設(shè)備進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式，規(guī)定了它們之間的物理連接、通信鏈路及應(yīng)用技術(shù)規(guī)范，645協(xié)議是我國(guó)現(xiàn)行使用最多的電能表協(xié)議，有1997和2007兩個(gè)版本。

101、103、104協(xié)議

61850協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)——LORA

LoRa(Long Range Radio)是semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)無線標(biāo)準(zhǔn)，它最大特點(diǎn)就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠(yuǎn)，實(shí)現(xiàn)了低功耗和遠(yuǎn)距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴(kuò)大3-5倍。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)——NB/2G/4G

窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT),構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。

2G是第二代手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格，以數(shù)字語音傳輸技術(shù)為核心。用戶體驗(yàn)速率為10kbps，峰值速率為100kbps。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息;只具有通話和一些如時(shí)間日期等傳送的手機(jī)通信技術(shù)規(guī)格。

4G通信技術(shù)是第四代的移動(dòng)信息系統(tǒng)，是在3G技術(shù)上的一次更好的改良，其相較于3G通信技術(shù)來說一個(gè)更大的優(yōu)勢(shì)，是將WLAN技術(shù)和3G通信技術(shù)進(jìn)行了很好的結(jié)合，使圖像的傳輸速度更快。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)——電力線載波

電力載波通訊即PLC，是英文Power line Carrier的簡(jiǎn)稱。 電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。

HPLC是高速電力線載波，也稱為寬帶電力線載波，是在低壓電力線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵щ娏€載波技術(shù)。寬帶電力線載波主要采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，頻段使用2MHz-12MHz。與傳統(tǒng)的低速窄帶電力線載波技術(shù)而言，HPLC技術(shù)具有帶寬大、傳輸速率高，可以滿足低壓電力線載波通信更高的需求。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)——MQTT

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是一個(gè)基于客戶端-服務(wù)器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡(jiǎn)單、開放和易于實(shí)現(xiàn)的，這些特點(diǎn)使它適用范圍非常廣泛。

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)為電網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行、管理、基本建設(shè)等方面服務(wù)。其主要功能應(yīng)滿足調(diào)度電話、行政電話、電網(wǎng)自動(dòng)化、繼電保護(hù)、安全自動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、傳真、圖像傳輸?shù)雀鞣N業(yè)務(wù)的需要。

電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)中不可缺少的重要組成部分，隨著電力通信深入電力系統(tǒng)中的發(fā)展，電力通信對(duì)電力系統(tǒng)所起到的作用也越來越大，直接決定和影響到電力系統(tǒng)的安全，電力通信是電力系統(tǒng)為了適應(yīng)國(guó)家電力系統(tǒng)發(fā)展的需求而存在的，所以電力通信在電力系統(tǒng)中責(zé)任重大，是電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化和管理化的基礎(chǔ)，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)的重要手段。

電力系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：

1. 監(jiān)測(cè)與控制：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)可以通過各種傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，包括電壓、電流、功率、負(fù)荷等參數(shù)的監(jiān)測(cè)，同時(shí)，也可以通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力設(shè)備的實(shí)時(shí)控制，包括電路的開閉、容量的切換、故障的排查等。

2. 保護(hù)：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)通常配備有各種保護(hù)功能，例如過載保護(hù)、欠電壓保護(hù)、電涌保護(hù)、短路保護(hù)等，這些保護(hù)功能可以通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)保護(hù)，對(duì)電力設(shè)備進(jìn)行保護(hù)。

3. 數(shù)據(jù)采集：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)還可以采集多種電力數(shù)據(jù)，例如歷史用電量、功率因數(shù)、電壓穩(wěn)定度、設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間和負(fù)荷等，這些數(shù)據(jù)可以提供給電力公司做出合理的決策，以便優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行。

4. 數(shù)據(jù)分析：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對(duì)采集到的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高電力系統(tǒng)的性能，同時(shí)對(duì)電力公司的運(yùn)營(yíng)、維護(hù)和管理等工作也提供有益的支持。

5. 通信管理：電力系統(tǒng)通信包括對(duì)信息通信信道的管理，例如通信鏈路的建立、靜態(tài)路由的分配、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的制定等，以確保各個(gè)通信設(shè)備之間的有效通信。

綜上所述，電力系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容包括監(jiān)測(cè)與控制、保護(hù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和通信管理等五個(gè)方面。這些內(nèi)容合理組合運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、控制和管理，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，進(jìn)一步優(yōu)化電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率和質(zhì)量。