探析智能電網(wǎng)對電力通信的要求

2009年9月，美國國家標準與技術研究所(NIST)提出了關于智能電網(wǎng)互操作標準的框架與路線圖，明確了推進標準化工作的8個優(yōu)先發(fā)展領域，其中很重要的一個方面就是網(wǎng)絡通信：要求針對智能電網(wǎng)各個關鍵領域的應用和操作器的網(wǎng)絡通信需求，實施和維護合適的安全和訪問控制手段。

該領域覆蓋電力專網(wǎng)和公共網(wǎng)絡。對我國而言，智能電網(wǎng)的建設，必須有堅實的基礎技術和功能，其中測量和通信系統(tǒng)是一個非常重要的方面。進入新的世紀，全球經(jīng)濟、社會安全、環(huán)境和能源供應都面臨著極大挑戰(zhàn)，氣候變化劇烈。災害頻發(fā)，傳統(tǒng)能源日趨緊張，金融危機對各國經(jīng)濟打擊巨大，因此，為了面對環(huán)境污染，拉動內需，提振經(jīng)濟。發(fā)展可再生能源，需要構建智能電網(wǎng)以助推電力行業(yè)創(chuàng)新，實現(xiàn)技術轉型，從而保障國家能源安全，促進我國社會的可持續(xù)發(fā)展。2009~5月，我國國家電網(wǎng)公司提出加快堅強智能電網(wǎng)建設。

智能電網(wǎng)概念

智能電網(wǎng)是以包括發(fā)、輸、變、配、用、調度和信息等各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象，不斷研發(fā)新型的電網(wǎng)控制技術、信息技術和管理技術，并將其有機集合，實現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用。電力企業(yè)通過促成技術與具體業(yè)務的有效結合。使智能電網(wǎng)建設在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中切實發(fā)揮作用，最終達到提高運營績效的目的。

智能電網(wǎng)不是為了炫耀新技術，而是為了實實在在的解決當前存在的問題。對電力系統(tǒng)而言，智能電網(wǎng)具有三個明顯的特征;自愈。對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行連續(xù)的在線自我評估，并采取預防性控制手段，及時發(fā)展、快速診斷和消除隱患；故障發(fā)生時，在沒有或少量人工干預下，能夠快讀隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生。互動系統(tǒng)運行與批發(fā)、零售電力市場實現(xiàn)無縫連接，支持電力交易的有效開展，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理。

堅強是對智能電網(wǎng)安全性的要求，即對智能電網(wǎng)中每一個元素都應該有安全性需求考慮，在整個系統(tǒng)中應確保一定的集成和平衡，無論對物理攻擊(爆炸、武器)還是信息攻擊(網(wǎng)絡、計算機)智能電網(wǎng)都要能夠應付并反虛出來。

我國當前電力通信網(wǎng)現(xiàn)狀

目前，我國的電力通信網(wǎng)是以光纖、微波及衛(wèi)星電路構成主干線，各支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統(tǒng)特有的通信方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換機、調度總機等設備組成的多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)。隨著光纖通信技術發(fā)展，電力通信網(wǎng)業(yè)務從原來的64kbit/s逐漸過渡到了高速率的2Mbit/s、10Mbit/s、100Mbiffs及以上高速率通道上。從作用來看，我國電力通信網(wǎng)主要有傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和管理網(wǎng)四大類網(wǎng)絡象。

2009年9月，美國國家標準與技術研究所(NIST)提出了關于智能電網(wǎng)互操作標準的框架與路線圖，明確了推進標準化工作的8個優(yōu)先發(fā)展領域，其中很重要的一個方面就是網(wǎng)絡通信：要求針對智能電網(wǎng)各個關鍵領域的應用和操作器的網(wǎng)絡通信需求，實施和維護合適的安全和訪問控制手段。

該領域覆蓋電力專網(wǎng)和公共網(wǎng)絡。對我國而言，智能電網(wǎng)的建設，必須有堅實的基礎技術和功能，其中測量和通信系統(tǒng)是一個非常重要的方面。進入新的世紀，全球經(jīng)濟、社會安全、環(huán)境和能源供應都面臨著極大挑戰(zhàn)，氣候變化劇烈。災害頻發(fā)，傳統(tǒng)能源日趨緊張，金融危機對各國經(jīng)濟打擊巨大，因此，為了面對環(huán)境污染，拉動內需，提振經(jīng)濟。發(fā)展可再生能源，需要構建智能電網(wǎng)以助推電力行業(yè)創(chuàng)新，實現(xiàn)技術轉型，從而保障國家能源安全，促進我國社會的可持續(xù)發(fā)展。2009~5月，我國國家電網(wǎng)公司提出加快堅強智能電網(wǎng)建設。

智能電網(wǎng)概念

智能電網(wǎng)是以包括發(fā)、輸、變、配、用、調度和信息等各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對象，不斷研發(fā)新型的電網(wǎng)控制技術、信息技術和管理技術，并將其有機集合，實現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流，系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用。電力企業(yè)通過促成技術與具體業(yè)務的有效結合。使智能電網(wǎng)建設在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中切實發(fā)揮作用，最終達到提高運營績效的目的。

智能電網(wǎng)不是為了炫耀新技術，而是為了實實在在的解決當前存在的問題。對電力系統(tǒng)而言，智能電網(wǎng)具有三個明顯的特征;自愈。對電網(wǎng)的運行狀態(tài)進行連續(xù)的在線自我評估，并采取預防性控制手段，及時發(fā)展、快速診斷和消除隱患；故障發(fā)生時，在沒有或少量人工干預下，能夠快讀隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生。互動系統(tǒng)運行與批發(fā)、零售電力市場實現(xiàn)無縫連接，支持電力交易的有效開展，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理。

堅強是對智能電網(wǎng)安全性的要求，即對智能電網(wǎng)中每一個元素都應該有安全性需求考慮，在整個系統(tǒng)中應確保一定的集成和平衡，無論對物理攻擊(爆炸、武器)還是信息攻擊(網(wǎng)絡、計算機)智能電網(wǎng)都要能夠應付并反虛出來。

我國當前電力通信網(wǎng)現(xiàn)狀

目前，我國的電力通信網(wǎng)是以光纖、微波及衛(wèi)星電路構成主干線，各支路充分利用電力線載波、特種光纜等電力系統(tǒng)特有的通信方式，并采用明線、電纜、無線等多種通信手段及程控交換機、調度總機等設備組成的多用戶、多功能的綜合通信網(wǎng)。隨著光纖通信技術發(fā)展，電力通信網(wǎng)業(yè)務從原來的64kbit/s逐漸過渡到了高速率的2Mbit/s、10Mbit/s、100Mbiffs及以上高速率通道上。從作用來看，我國電力通信網(wǎng)主要有傳輸網(wǎng)、交換網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和管理網(wǎng)四大類網(wǎng)絡象。

智能電網(wǎng)對電力通信的要求

隨著我國智能電網(wǎng)建設的不斷發(fā)展，系統(tǒng)節(jié)點將大量增加，系統(tǒng)調度的任務將更加繁重，對電網(wǎng)大規(guī)模、全過程的監(jiān)視、控制、分析、計算將向動態(tài)、在線的方向發(fā)展。

EMS系統(tǒng)

EMS系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)來自于數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA。EMS向即時信息系統(tǒng)SIS提供分鐘級的實時數(shù)據(jù)，如：系統(tǒng)頻率、總出力，SCADA實時數(shù)據(jù)可以考慮由設立在廠站側的RTU終端進行采集，接口通常可以為異步數(shù)據(jù)接口Rs485或Rs232，根據(jù)信息量的需要，速率一般為1200bit/s至9600bit/s。

TMRS系統(tǒng)

在智能電網(wǎng)條件下。電能量計量系統(tǒng)除了具備常規(guī)測量功能外，還必須具有分時段累計存儲和雙向計量的功能。同時系統(tǒng)還需要具備對電能量數(shù)據(jù)進行自動采集、遠傳和存儲、預處理、統(tǒng)計分析的子系統(tǒng)，以支持未來智能電網(wǎng)發(fā)展、新能源的并網(wǎng)。

SIS系統(tǒng)

即時信息系統(tǒng)SIS主要完成系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)的處理，建設即時信息系統(tǒng)主要采用Internet技術，建立在安全的Internet基礎上，-以國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)SPDnet為通信基礎設施，對社會開放Internet~2問。即時信息系統(tǒng)由于要對社會信息開放，因此必須做好安全防護和安全隔離。

需求側管理

智能電網(wǎng)一個很大的改變就是要直接面向用戶。對于大量符合終端用戶，由于具有眾多節(jié)點并且業(yè)務量較少，早期一般采用無線公網(wǎng)通信系統(tǒng)實現(xiàn)信息傳輸。目前，主流技術大都采用公網(wǎng)租用線GPRs或cDMA，以保障對用戶情況的掌握。

電力系統(tǒng)統(tǒng)一時標

當前，無論是電力錄波裝置還是計費裝置都需要具有統(tǒng)一的時標信息，因此，一旦缺乏統(tǒng)一的時標信息將導致全網(wǎng)動態(tài)行為監(jiān)督的缺失。為此，GPS技術的發(fā)展為電力系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)控提供了必要的物質條件，信同步時鐘系統(tǒng)為各級調度機構主站，子站和廠站提供統(tǒng)一時間標記基準，包括電力系統(tǒng)在內的地球表面任一點均可接收到衛(wèi)星發(fā)出的精度在1ps以內的時間脈沖，然后光纖通信系統(tǒng)將各變電站的測量收集匯總處理后，即可得到各變電站之間動態(tài)相量的變化，并據(jù)此實施相量控制。