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智能电网通信体系与结构

2014-12-25冯超

城市建设理论研究 2014年37期
关键词:电网智能信息

冯超

【摘 要】智能电网是指下一代电网,是一种分布式的以用户为中心的系统,它将把终端消费者整合到决策过程中,提供低成本和可靠的能源供应,其目的是使用现代信息、通信和电子技术进行可靠的、高效的、安全的和高质量的发电、配电和用电。通信与网络是智能电网重要组成部分,其中现代通信基础设施将在智能电网中不同设备与系统的管理、控制和优化起到至关重要的作用;信息和通信技术将是实现智能电网的核心,它将使电网具有支持双向能量和信息流、更快速恢复中断的供电、方便地将可再生能源并入电网和让消费者优化自己能源消耗的能力。 中国论文网 http://www.xzbu.com/1/view-5475884.htm

【关键词】智能电网;信息与通信技术

中图分类号:F407文献标识码: A

在计算机网络技术及无线通信技术建设发展速度不断提升的推动作用之下,智能电网已成为世界范围内电力电网建设事业的新一代发展趋势,智能电网中所涉及到的关键技术覆盖方方面面,信息及通信技术(ICT)作为职能电网中的核心技术之一,下文将简单谈谈智能电网通信体系与结构。

一.智能电网发展的现状

智能电网建设是全球在能源领域的重要战略部署,欧美等国家都针对智能电网建设制订了战略规划。从2009年起,我国也在智能电网建设上开始投入大量精力,制订了详细的战略发展规划。智能电网的建设将逐步推动我国电力基础生产模式的改变,定位于利用先进的通信、信息和控制技术,构建以信息化、自动化、互动化为特征的国际领先、自主创新、具有中国特色的智能电网,是我国电力行业未来的发展方向。而建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础,没有先进的通信系统,任何智能电网的特征都无法实现,因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要通信系统的坚强支持,因此建立先进的通信系统是迈向智能电网的关键一步。现在,我国电网面临的挑战有:适应新能源发电接入的要求。风电等新能源发电加速发展,大量不稳定电源、分布式电源需要接入电网;提高电力设备利用率 。近年来,我国电力负荷峰谷差逐年加大,积极引导用户合理分时段用电减少峰谷差,提高电力设施利用率;满足客户自主选择的需要。电力市场定价方式将从单一电价过渡到可变电价,电网在满足客户对电能质量和供电可靠性要求的同时,应能实现与客户的智能互动,以友好的方式适应客户的自主选择。

二、信息流层次模型

智能电网信息流层次模型中的各个层次构成的信息支撑体系为可靠智能电网的信息传输提供了坚实的基础,提供了有效的载体以保障智能电网信息的可靠运转。信息的支撑体系提供了坚实的信息支撑给可靠智能电网,这是利用分级、分层的集成和电网基础信息的整合,从而达到信息的横向集成和纵向贯通来实现的。

(一)在信息流层次模型中,标准体系贯穿于各个层级,可以降低信息的交换成本,为传输内容没有歧义理解、有效的信息交换、设备的即插即用提供保障。

(二)数据的存储管理层可以提供跨系统与跨分区的数据访问、集成、整合和存储的功能。和现有的电网对比,智能电网的信息量比其大很多。再者还能够对异构系统间的信息集成在现有的信息化基础上进行完善。信息的访问能够避免大量数据的检索,采用的是消息总线或事件驱动的模式。以上述基础数据应用层为基础来使智能电网的高级控制和分析等功能得以实现。

(三)可以针对电网设备层的全部类型设备,利用通信网络和通信网架层连接成整体。与过去的其他方式对比,其网络方式具备易于维护和易于连接等优势,能够通过公网方式或无线方式在不便部署有线网络的地方辅予适当的网络安全策略。

(四)电网的设备层包含电网的各种需要信息交换和传输的设备和元件。

三、通信标准体系

智能电网的设备跨地域广阔,系统类型复杂,有众多类型,各部分间的即插即用、有效、协调取决于完善的信息及通信标准体系,除IEEE802、IEC61970/61968等标准外,此标准体系还包括IEC62351、BACnet,涉及信息安全、用电发电、配电以及输电等环节。

(一)BACnet的目标是把厂商不同的建筑系统通信及自动化产品标准化,它是控制网络和建筑自动化的数据通信协议。

(二)IEC62351标准的目的是保证系统对控制和保护动作作出响应的正确性,防止重放篡改和攻击、信道窃听,利用数字签名和数据加密技术来对实体进行身份认证。

(三)除TCP/IP外,通信领域可参考的标准还包括宽带电力线Broadband over Powerline(BPL)、Digital Subscriberloop(数字用户的环路DSL)、Synchronous Optical NETwork(光纤的同步网络SONET)。

四、电力信息通信网络

(一)存在的问题

电力信息通信网络总体上呈现“低端弱、高(电压)端强”、“接入网弱、骨干网强”的态势,相对输电网而言,用电、配电环节的通信水平差距比较大。有待进一步加强各级通信网络的充分利用和资源整合;骨干网架不能完全满足建设调度数据网络第二平面的新要求,仍不够可靠。

(二)网络应用

网络具备许多如扩展方便、便于维护、灵活控制、可靠性高等与智能电网控制相适合的优势,使连接控制设备的方式明显被简化,使每一种异构控制设备都可以共享信息和集成网络。迅速发展,受到广泛关注。不同的现代通信技术在智能电网中的应用中各有利弊。

五、信息与通信体系构架

本质上电力系统由用电、配电、输电和发电四个环节组成,是对能量进行传递的过程。电力专用通信网络如调度数据专网等已覆盖了配电、输电、发电等环节,目前被广泛使用的是,用户侧使用载波方式传输小数据量(如抄表)。DMS、水调自动化、TMR等信息系统提供了可靠的技术保障,以保证电力系统的正常运行。和用户进行良好的交互是智能电网的特征之一,目前智能电网的重要领域之一就是用户侧信息网关、自动测量(AMI)及自动抄表(AMR)等智能表计。RF、 GPRS等无线技术是大多数AMI及AMR解决方案中所使用的通信手段。无线技术的使用从安全角度而言,不够妥当。本文认为,为了避免无线技术的安全性问题,同时实现最大传输速率为14Mbit/s、高可靠性的数据传输,可以在电力线上使用OFDM即正交频分复用技术。从利用信息的角度来看,智能电网的监控将向基于全局信息转变,而不再是传统电网的基于局部信息,可以采用综合数据平台的方式使在各类信息系统中分散的数据等实现集成,给业务不同的相关人员使用每一类数据提供便利,使智能电网高级分析的应用功能得以实现。信息网络从输电,配电及发电通信方式的发展角度而言,是对测量数据、控制和保护等综合信息进行传输,智能电网的电力通信网络将会发展为综合性的信息网络。

结 语

虽然在世界上的电力专用通信网络中,我国的电力通信网络已成为最大,但较国际水平来说,在新技术、标准体系以及体系架构等研究领域里依然在一定程度上有所差距。所以,必须研究适应于我国电网需求的通信网络体系、智能电网信息传输标准协议体系以及智能电网信息等课题。这些问题只能自主创新,没有可借鉴的国外经验。我国的通信网络和电力信息建设一定要与我国智能电网的要求和建设相符合和适应。

参考文献:

[1]郭创新,王林青,曹一家.基于移动智能体多级电力控制中心互联通信平台模型研究[J].电工技术学报,2006,21(4).

[2]苗世洪,刘沛,林湘宁,等.基于数据网的新型广域后备保护系统实现[J].电力系统自动化,2008,32(2).

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