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1分析智能电网其特性
1.1可融合多种数据智能电网涉及的数据信息数量较大,基于此数据,可以实现对智能电网的控制,确保电网有效运行,将多种传输渠道提供给智能电网使用者。同时也可直接交互,保证电网使用者获得更多增值服务。
1.2提升经济效益电力企业要想提高经济效益,就要对生产成本进行管控。例如,智能电网中运用通信技术,传输更多数据流量,以合理配置资源,降低电网损耗,有效提升资源利用率,节约企业生产成本。
1.3确保电网平稳运行如果遇到不良天气,智能电网仍然可以稳定供电,从而有效避免了大范围停电而对企业运行产生影响。传输信息数据时,能够有效避免信息被盗取或者篡改,如图1所示。
1.4有效评估与预防电网安全受到各种影响因素的干扰,可以对智能电网自动进行分析,对网络结构问题予以及时性解决。智能电网还具有故障诊断隔离、系统自动恢复、安全评估以及预警防控等功能,确保互联网运行通畅。
2智能电网信息通信网络的技术问题及解决措施分析
2.1通信技术
2.1.1光纤以太网通信技术理论上而言,借助MPLS(多协议标签交换),光纤通信可将传统的2M带宽扩展为1000M,在数字融合简化、成本降低等方面均有着重要的应用。在智能电网的建设中,常用电力特种光缆包括OPGW、OPPC、ADSS等(详见表1)。其中,OPGW的优点主要体现在两个方面:①OPGW是通过与地线直接复用所架设的,在成本方面能够节省下重复建设地线的巨大开支。②其信号传输的损耗较小,能够在电力系统的长距离通信中保障较高程度的通信质量。但缺点在于在雷雨天气易遭受雷击导致严重损坏。ADSS光缆的优势在于其材料采用绝缘介质,避免了雷击的影响,且所使用材料密度较低,同等情况下比OPGW光缆具有更轻的重量,对智能电网信息通信网络中输电线路的影响较小。同时由于其安装形式为杆塔添加型,相关的维修及优化工作可以独立进行,降低了因停电修复带来的经济损失。但其不可避免的缺陷在于会与化学物质产生电腐蚀现象。故在新建线路或是更换线路时,OPGW光缆往往具有更高的应用价值。但在对老线路加挂光缆时,ADSS光缆将会更为出色。值得一提的是,部分发达国家在电力线路杆塔架设中,还会采用OPPC型光缆,其能够与相导线复合所保持的高电压状态无疑成了天然的防盗器,故随着我国光纤以太网通信技术的不断成熟,当无法找到合适的ADSS和OPGW的敷设空间时,OPPC型光缆亦有着不可忽视的应用价值。
2.1.2电力线通信技术电力线通信技术在电力通信网的主干网络中已有了广泛的应用,并正逐步向用户端推进。但在智能电网的建设中,电力线通信技术还存在两方面的缺陷:①电力线自身存在射频干扰、载波频率低等弊端,考虑到电力线通信技术所使用的电力线短期内难以找到合适的替代品,故材料因素引起的通信质量下降短期内还难以消除。②TCP/IP通信协议与电力线的通信技术不兼容,使得在通信网络的层次结构中,电力线通信技图1智能电网自愈功能架构运行图术难以得到有效应用。概括而言,这两方面:①技术方面的缺陷;②体制方面的缺陷。在技术方面,未来的新型材料将承载着解决电力线材料弊端的期望。在体制方面,随BPL标准开发进程的不断深入,电力线的通信技术将可能实现即插即用的使用模式,从而与以太网网络相兼容。如果未来20年内,因材料因素引起的通信质量问题能够得到克服,与BPL标准相兼容的电力线通信技术将有着极其广阔的发展前景。
2.2层次模型的构建以及标准体系的设计智能电网系统的建设对于技术的要求较高,且其自身构造也比较复杂,如图2所示,要实现智能电网与信息技术和通信技术顺利结合,就必须构建合理的层次模型和设计标准体系。①应用层主要是各应用平台的运行,包括现有电力平台和用户互动平台。通过应用层,管理者可以在电力应用管理平台上,管理电力生产、传输,营销等各项事务,实现电力生产有效管理;在感知互动平台上,用户可以登录系统管理自己专属账户,核查自己的账户信息,了解电力的政策、运营状况,查询反馈意见,管理当前的个人电力需求等,从而实现电网企业与用户的双向交流。②网络层主要是涉及传输中的网络,即电力通信主干网、电力接入专网以及具体应用的电力光纤网和宽带无线网,互联网和以太网。电力通信主干网用来远距离传输各城市间电力调度信息,生产、行政管理命令等信息。电力光纤网和宽带无线通信用来传输各类信息,包括行政管理、调度控制、状态监测、继电保护、安全防护等多种信息。通信传输主干网主要使用光纤,远距离传输光纤具有明显的优势。互联网和以太网则主要用来查询信息,了解当前的电力政策,跟踪市场前沿动态,学习最新电力技术知识等,当然感知延伸层部分信息数据也可通过互联网传输。③感知延伸层向上连接各专业网络,向下连接感知使用对象,主要用来采集状态信息、图像信息、电表度数等基础数据,传输智能家居、水、气、热等控制指令,实现智能管理。该层主要利用PLC短距离无线通信、多功能传感器、红外通信、射频、网络路由等技术的应用实现对各智能设备的感知。通过这些技术,提高其感知水平,扩展智能电网的覆盖范围,使智能电网的物理网络得到极大的拓展。
2.3安全防护智能电网相对传统电网而言,其距离跨越长、设备类型多特点体现的更为明显,一旦某个设备的元件出现故障,极有可能造成整个电网的瘫痪。故在智能电网信息通信网络的建设过程中,安全防护工作亦有着不可或缺的重要价值。笔者认为,智能电网信息通信网络的安全防护工作相较于传统电网偏向于电网物理安全的特点而言,更倾向于保障整个信息安全的系统化。因此,智能电网信息通信网络的安全防护工作应包含几下几个方面的内容:
2.3.1安全机制配备安全机制配备工作可谓是我国智能电网信息通信网络安全防护工作的最薄弱环节,虽然在电网的建设过程中,大至工作站、服务器、小至路由器,都会给网络传输配备相关的安全机制。但就实际情况而言,大部分个人用户并不能对安全机制进行有效配置,即使是具备顶级IT维护团队的大型企业,这种情况也并不少见。根据中国信息安全网公布的数据,约有80%以上的信息系统入侵是由于服务器和相关网络设备的安全机制配备不完善所造成的。故在未来智能电网的建设过程中,加强安全机制的配备工作有着重要意义。
2.3.2威胁应对能力威胁应对能力的提升是智能电网信息通信网络的安全防护工作的重要环节,当信息系统攻击发生时,电网的安全系统应当具有及时启动相应的应对和报警机制能力。当故障产生时,安全系统也应当具有产生联动响应的能力,从而及时应对突发性威胁。
2.3.3重要系统的可靠性智能电网信息通信网络的重要系统包括电力数据采集与监控系统、变电站自动化系统、配电自动化系统、微机继电保护和安全自动装置、广域相量测量系统等等。这些系统一旦被外部边界发起的攻击侵入,往往会对整个信息通信网络产生致命的影响,故提升这些重要系统的可靠性,尤其是防止黑客攻击造成系统事故的产生,对智能电网信息通信网络的安全防护工作有着重要意义。
3结束语
关键词:智能电网;电力;通信技术
1 背景
在不断增大的全球资源环境压力下,伴随着不断深入的电力市场化进程以及电力用户对电能质量要求的不断提高,如何加快建设和发展更具安全性、可靠性、环保性和经济性的电力系统已成为全球电力行业的必然选择。
2007年,我国国内开始出现关于智能电网方面的研究。2008年,国家电网公司开始试运行电力用户用电信息采集系统。2009年5月,国家电网公司在特高压输电技术国际会议上正式公布了“坚强智能电网”计划。
2 智能电网主要特征
智能电网主要包括以下几个方面的主要特征:①坚强。当电网发生大的扰动和故障时,智能电网仍然能够具有为用户供电的能力,并且不会发生大规模停电事故。②自愈。智能电网具有自我诊断、隔离故障和自我恢复的能力。③兼容。智能电网支持可再生能源的有效和合理的接入,实现与用户的交互和高效互动。④经济。智能电网支持电力市场运营和电力交易的有效展开,提高离能源利用效率。⑤集成。智能电网实现了电网信息的高度集成和共享,采用统一的平台和模型。⑥优化。智能电网优化资产的利用,减低投资成本和运行维护成本。
3 通信技术
3.1 有线通信技术
(1)电力线载波通信(PLC)。电力线载波通信以输电线路为载波信号的传输媒介。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构,并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线),所以输电线输送工频电流的同时,用之传送载波信号,既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。它具有通道可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等优点。曾经是电力通信的主要方式。
(2)光纤通信。光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤通信主要包括以下优势:①通信容量大、传输距离远。一根光纤的潜在带宽可达20THz。光纤的损耗极低,在光波长为1.55μm附近,石英光纤损耗可低于0.2dB/km。因此,无中继传输距离可达几十、甚至上百公里。②信号干扰小、保密性能好。③抗电磁干扰、传输质量佳。电通信不能解决各种电磁干扰问题,光纤通信却不受各种电磁干扰。④光纤尺寸小、重量轻,便于铺设和运输。⑤材料来源丰富,环境保护好,有利于节约有色金属铜。⑥无辐射,难于窃听,因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外。⑦光缆适应性强,寿命长。
3.2 无线通信技术
(1)蜂窝式数字分组数据(CDPD)。CDPD是以数字分组数据技术为基础,以蜂窝移动通信为组网方式的移动无线数据通信技术标准。CDPD通过将开放式接口、高传输速度、确定用户单元、空中数据加密、标准IP寻址模式有机地整合在一起,成为公认的最佳无线数据通信规范。因此,CDPD移动无线数据通信技术必将为智能电网改造,如分线箱、环网柜、分段开关等电力连接设备和配变信息的高效传输层面提供广阔的应用平台,为最终实现电力流、信息流与业务流的高度融合统一提供关键技术保障。
(2)CDMA技术。国际电信联盟确定了全球四大3G标准,它们分别是宽带码分多址WCDMA、CDMA2000和TD-SCDMA和WiMAX。虽然TDSCDM A在高速公路及铁路等高速移动的环境中存在问题,但是T D-SCDMA对频率资源的利用率最高;WCDMA能够有效解决多径和衰落问题,但是占用了更大的带宽;CDMA 2000可以采用灵活多载波方式,在频带要求比较严格时是其它两个标准无法比拟的。
(3)卫星通信。卫星通信系统由卫星和地球站两部分组成。卫星通信主要包括以下特点:①通信范围大。②只要在卫星发射的电波覆盖范围内,任何两点之间都可以进行通信。③可靠性高,不易受陆地灾害的影响。④开通电路迅速,只要设置地球站电路即可开通。⑤多址性,同时可以在多处接收,能经济地实现广播、多址通信。⑥电路设置非常灵活,可随时分散过于集中的话务量。⑦多址联接,同一信道可用于不同方向或不同区间。所以,卫星通信适合于远距离通信。
(4)无线城域网(WMAN)。无线城域网的推出是为了满足日益增长的宽带无线接(BWA)市场需求。虽然多年来 802.11x技术一直与许多其他专有技术一起被用于BWA,并获得很大成功,但是WLAN的总体设计及其提供的特点并不能很好地适用于室外的BWA应用。当其用于室外时,在带宽和用户数方面将受到限制,同时还存在着通信距离等其他一些问题。
当今经济与科学技术快速发展,智能电网也逐渐出现,并成为电力行业中重要的研究内容。电力系统通信是智能电网的重要基础,对于智能电网的发展有着极为重要的影响,因此需要强化电力通信技术的改革与优化,使通信技术更好的应用到智能电网中,更好的促进电力行业的进步。因此需要明确电力系统通信技术在智能电网中应用的重要性,更好地为智能电网的发展进步提供动力。文章就智能电网及其电力系统通信技术进行简要的阐述与研究。
关键词:
智能电网;电力系统;通信技术
当前能源资源环境形势日渐严峻,能演价格波动性比较大,用电负荷增多,用户对于电力需求量也呈现上升趋势,电力行业的发展受到了极大的挑战,要实现电力系统的良好建设,使其更加安全、环保,是电力行业发展建设需要解决的首要问题。智能电网的提出是为了建设安全、环保电网,其能够满足不同类型发电的实际需要,实现太阳能、风能、天然气以及石油等不同的发电方法,使得电网的损耗降低,保证智能电网更加安全可靠的运行,减少停电事故的出现。
1智能电网中电力系统通信技术应用的意义
为了使电力系统实现正常的接收、输送等运行需要,就需要充分发挥电力系统通信技术的作用,电力系统中,通信技术是极为重要的,并且发挥着至关重要的作用,在智能电网中,电力系统通信技术是极为重要的技术支持,能够满足智能电网的建设以及发展需要,保证经济效益实现最大化,使智能电网进一步的发展,也使电力生产水平得到一定的提升。电力系统通信技术能够使智能电网的安全性得到保护与提升,防治终端被恶意攻击,导致系统程序出现崩溃,[1]能够电网的安全性得以保证,促进智能电网的运行更加安全。此外,智能电网构建中,电力系统通信技术也是十分重要的技术手段,能够为电网的运营发展提供支持,也使得我国电力系统通信技术的发展,电力通信的进步提供支持。只有明确社会发展以及智能电网建设发展需要,才能够使电力系统通信技术更好的应用与发展,使电网实现良好的改造与进步。
2智能电网电力系统通信技术分析
智能电网的建设需要有通信系统作为基础和前提,并且通信系统需要具有高效、实时、集成以及双向等特点,智能电网需要依靠通信系统才能够实现自身的特点,由于智能电网要利用通信系统进行采集数据,并对其保护和控制。智能电网建设发展中,通信系统是第一步。同时,通信系统也与电网一样能够在终端用户中得到广泛地应用,使电网与通信系统密切联系在一起,由此智能电网才能够实现预期的目标,使其自身的主要特点得以凸显出来。[2]当前由于电力通信系统的集成、实时、高速以及双向,使得智能电网已经成为动态化的基础设施,并且能够对信息进行实时的交换互动,满足电力需要,电网供电安全、可靠等得到了很大的提升,也使资产的利用率得到提升,对于电力市场的发展是极为有利的。智能电网将高速、双向的通信系统作为基础和前提,使矫正、常规监测得以持续性推进,使其功能得以顺利推进。对于各种扰动能够实时监测,依据实际情况进行补偿,实现电流的重新分配,使电网能够安全顺利的运行。通信系统中,智能电表、智能电子设备、保护系统、控制中心等各种技术应用使得电网的掌控能力得到了很大的提升,[3]对于供电服务水平的提升有着积极的促进作用。智能电网技术主要体现在其通信架构是开放性的,并且技术标准是统一的。开放性的通信架构能够营造良好的环境氛围,使得电网元件有网络化的通信氛围。技术标准的统一能够使各种智能电子设备以及电路传感器的通信能够实现无缝对接,能够使不同设备、设备与系统以及系统之间实现功能的相互操作。可见,电力系统企业需要与设备标准机构、制作企业等加强合作,使得通信系统能够实现相互联通的效果。传统的电力网络结构中,发电、运输、配电以及终端用户之间都是独立的,是单一的通信系统,如果电力系统运行过程中出现故障就不能使通联信息及时进行,资源也不能有效的调配。因此要实现智能电网的运行,就需要保证通信网络的安全、可靠、高速集成等。智能电网建设中,集成通信系统主要涉及主网通信和终端用户侧与配电网通信两个部分。对于主网通信,能够对智能电网信息架构调度控制中心、发电网络系统、管理平台有效的覆盖。能够实现自动化控制效果,提高对控制性能、可靠性比较高的传输路由、高带宽的重视程度,这部分的管理比较简单,并且不会受到人为因素的影响。变电站的模式是多方向、多路互联的,能够满足通信需要,利用网络的坚强性使系统更加安全可靠。对于终端用户侧与配电网通信,这是一个高、中、低压配电网,其通信方式比较多样,主要有光纤通信技术、无线通信技术等。对于电力通信技术而言,智能电网的主网架上,电力通信网络还是以高速率、大容量、智能化以及宽带化作为主要的发展趋势,将各种光缆通信作为重要内容。下一代的光网络建设将IP扁平化集中控制网络结构作为主要内容,以多点对多点作为基础,形成网状的结构,并通过高速宽带模式构建多重化的网络传输,使得控制中心的工作更加安全、可靠。光传送网络在发展过程中,需要将数据网络与传输网络相融合,使得网络业务的适应性得到提升,使其承运成本得以增加,实现控制的优化,此外也能够使基础传送网络的固有利用率大幅度提升。同时,数据网络逐渐发展为IPv6,[4]并将电信级的以太网引入到基础传输网络中。对于具体的技术,网络安全技术可以将用户的行为、业务流量统计性质结合起来,构建出适应性、高效性更好的网络系统,为智能电网的发展提供服务与支持。
3结束语
总而言之,现如今的智能电网的发展建设中,通信技术是极为重要的,发挥着极大地作用。智能电网的发展进步使通信技术有了很大的发展空间,并且电力系统通信技术已经在智能电网建设得到了极为广泛地应用,更好的促进智能电网的运行,为智能电网运行提供良好的保障。但是在具体的实践过程中,依旧有很多问题需要研究和解决,强化其规范性、兼容性等,文章对智能电网以及电力系统通信技术进行分析,以供参考。
参考文献:
[1]史曙光.论智能电网及其电力系统通信技术[J].电子技术与软件工程,2015,16:54.
[2]李绍铜.分析电力通信及其在智能电网中的应用[J].通讯世界,2014,04:44-45.
[3]董军涛.电力通信技术在智能电网中的应用[J].数字技术与应用,2015,12:37.
【关键词】电力通信 智能电网 应用
美国电力科学研究院早在十几年前就提出了智能网的概念,依靠现代电力通信技术,建立和健全智能电网也已经成为了我国电力系统积极发展的重要趋势。在这种大时代前景下,电力通信技术呈现出智能化加速发展的态势,为我国全面提高智能电网的建设提供了有效保障。
1 电力通信与智能电网的关系
电力通信技术对于现代电力系统的发展至关重要,它关系着整个电力系统的实际运作,为提高发电和配电的效率,以及保障通信平台的高效运作提供了无限可能。电力通信技术为电力系统实现高质量的通信服务提供了极大的保障,已经对于电力系统进行了智能化改造,例如从电力资源上进行科学合理的分配,统一管理电力系统发电、配电工作等。优化电力通信技术还能够加强电力系统的稳定性。而随着电力通信技术的发展,电力通信技术的智能化促使电和网成为了密不可分的结合体,它是智能电网建立的技术保障和基础。
智能电网,从广义上来说指的是人们在电力系统中利用智能技术对配电网实施智能化的管理。智能电网是一种建立在现有配电网技术上的新型管理方式,不但实现了双向网络连线,还通过传感技术、测量技术、设备控制技术、中枢控制系统等,全面地实现了信息的高速共享与控制,满足不同电力用户的各种需求,保障配电网的更高效的运营。
没有电力通信技术的支持,智能电网就无法从理论变为现实,电力系统的自动化、现代化和商业化运营也就无法实现,电力系统的智能化管理更无从谈起。因此,电力通信技术对于智能电网的发展具有重要意义。理清两者的关系,也有利于我们理解电力通信技术对于完善智能电网可靠性、保密性的重要性。当然,在现阶段我国的智能电网建设明显还不够成熟,时常面临外界其他因素的负面影响。也因为电力通信技术还不够完善,缺乏系统化管理,智能电网在发展过程中也出现了许多问题。要解决这些问题,必须先从完善和健全智能化的通信体系开始,从优化电力通信技术方面入手来推动我国智能电网的深入发展。
2 当前电力通信应用在智能电网中的问题
现阶段,因为电力通信技术在某些环节的落后,我国智能电网在运营中存在着不少亟待解决的问题。
(1)通信平台作为智能电网中的重要部分,有时候会出现与智能电网业务配合度低下的情况,要改善这点,需要从一开始就针对两者进行统一规划;
(2)电力通信平台的网络架构是开放式的,通信标准是通用的,但我们还没有从根本上实现所有设备之间的信息互通;
(3)电力通信网的覆盖面很广,在发电、送电、变电环节上都应当实现准确的智能网数据覆盖,如果不能普遍地对智能电网的数据获取程序实施保护和控制,就无法确保及时提供有效的通信网络,支撑电力业务的高速运营;
(4)如今的技术还不能够提供大容量的通信入网支持,双向通信和实时通信的技术也相对不成熟。
3 电力通信技术如何科学合理的应用才能满足智能电网的要求
从目前的技术发展趋势和市场经济环境要求来看,我国智能电网对于电力通信技术的要求具体体现在这样几个方面:
第一,电力通信专网的建设要列入重点规划项目,通信专网的建设事关国家安全、能源战略,作为基础设施工程之一,不能轻视。
第二,不能仅仅将电力通信平台当做是一般的通信通道,它是智能电网的重要组成部分,与智能电网业务要相互配合起来进行运作,统一规划;
第三,大幅度提高电力通信平台的可靠性,因为现在人们在私密性方面的要求很高,保密性强的通信平台不但可以抵御黑客,还能减少非法攻击,减少网络犯罪的几率。
根据这样的需求,我国的电力通信技术在智能电网中应用就可以从这样几个角度来实施:
(1)通过对于电力系统融资渠道的拓展,以及涉及面的加深,在通讯、电力网络的综合配套建设上投入更充足的研发和运营资金。
(2)强化电力系统工作人员对于“电力通信技术和智能电网关系”的认识,深入了解通讯和电力通道建设之间的关系,电力通道建设和环境保护间的关系,实现电力系统的可持续性发展。要明确维护电力通信设备的重要性,加强日常软件维护。
(3)协调各级相关部分,统一发展理念和发展规划。可以适当引入国外的先进设备和技术,完善通信技术和电力网络体系的基础建设,并和部分国家开展多层面的交流,建立交流机制,加快我国在电力通信综合配套设施方面的建设。
(4)信息和通信技术是智能电网未来发展的决定性因素,因此鼓励行业内技术人员进行技术创新和改革是非常有必要的。电网管理部门要及时依据客户的反馈意见对于本身电能数据进行合理地收集、归纳和总结。数据的问题就是运营的问题,平时工作中我们要特别注意电量的采集及传输,分析线损数据、统计日常数据,建立异常数据报警机制。对于那些经常出现数据问题的环节,可以实现每日每周报表制度,保存好各类数据档案。
(5)加强远程监控管理自动化的进程,以实现常规工作中的智能控制为目的,不要浪费人力物力。
4 结束语
现阶段,我国市场经济环境决定了我国在电力需求量方面将会持续增加,居高不下。这种现实因素要求我国在电力工程建设方面要加大管理力度,电力通信技术的发展也要加快。尤其在智能电网的快速发展趋势下,电力通信技术如何广泛合理并科学地应用在智能电网中,成为了电力系统领域的重要课题。尽管在这个过程中出现了不少问题,但电力通信技术在智能电网中的应用已经成为了大势所趋,不但刺激了智能电网的发展,也要求电力通信技术朝着更经济、安全、可靠地方向发展,确保我国电力系统高效运作。
参考文献
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[2]吴佳伟.智能配电网中通信传输技术的应用研究[D].上海交通大学,2010.
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[4]张莹.分析电力通信及其在智能电网中的应用[J].科技与企业,2013(19):180.
电力产业的稳定发展对我国生活用电和生产用电做出了极大的贡献。为了进一步促进我国电力产业的快速发展,需要不断提高我国智能电网的完善度。基于此,现对智能电网的通信技术标准化建设进行了探讨。
【关键词】
智能电网;通信技术;标准化;构建
当前智能电网建设的最终目标为通过信息技术对当前的能源体系进行有效改造,从而有效提升能源的使用效率。基于此,希望通过数字化信息网络体系将电力生产、输送、变电、配送以及使用和调动等多个阶段有效连接在一起,借助智能化的控制系统提升能源的使用效率,从而保证相关能源的使用安全性,减少污染物和温室气体的排放量。在智能电网的建设过程中将会涉及到电力生产和消费的多个环节,而实现双向互动电网目标的基础是提升信息技术的基本能力。
一、我国电力通信技术标准的应用现状
在我国当前的网络信息技术发展过程中已经囊括了电力生产、输送、变压以及配送等多个环节,其对于现代电力系统运行的稳定性产生了极大地影响作用,但是在电网的实际运行过程中依然存在较多问题。一是由于通信标准极为繁多,各种体系之间不能形成良好兼容。而由于现代化通信标准极多,针对不同需求往往会产生大量通信种类,但是不同通信种类的协调性较差。二是随着科技水平的快速发展,通信信息系统也在不断完善,其中电动汽车充放电和家居以及电表等方面都已经实现了技术创新。但是上述几种通信技术已经不能满足当前社会发展的基本需求,因此必须对当前的电力系统通信标准进行修改,以保证各种通信系统之间的完美融合。三是我国当前现有的电力系统并不能完美的执行通信标准,在设备安装过程中存在大量私有协议,其既不能有效保证电力设备的稳定操作,更使得信息的实际交流变得更加困难,从而使得电力系统的集成难度和通信成本急剧增加。
二、构建智能电网的通信技术标准化的几点建议
2.1形成全新的电力通信准则
相对于传统电网系统,智能电网所囊括的信息种类更为丰富,更有大量信息种类是传统电网中所不存在的,在智能电网的基础上也随之出现了电动汽车充电站以及智能家居开发等多种电力通信系统,针对上述需求,必须形成全新的通信技术标准。此外,对于当前的部分电力通信标准应当进行有效修改,从而有效满足新型智能电网的根据需求,最终保证不同通信标准之间形成良好的协调。
2.2进行智能电网信息通信技术建设的深入研究
以我国当前的自主知识产权为基础,深入研究智能电网信息通信技术的研究。虽然当前我国已经形成了较为明确的规范要求,但是依然无法满足当前智能电网建设的基本需求。当前来说,我国国内的智能电网信息通信技术标准尚处于研究阶段,对于智能电网信息通信技术和应用变革所产生的标准准则也在不断修改和演变,从而催生了全新的技术标准,该种变化也为我国的自主知识产权标准的形成奠定了良好的基础。随着智能电网研究的不断深入,其必然会对我国的电网发展产生极大地帮助作用。
2.3提升智能电网通信技术标准的监督力度
分析我国当前的智能电网实际运行情况得知,部分地区并没有严格执行智能电网通信技术标准,其对于电力系统实际运行过程中的安全性和稳定性产生了极大地威胁。基于此,在实际实践过程中应当提升智能电网通信技术标准的监督力度,形成部分标准检测和监督机构,加强对各种电力产品投放质量的检测,从而避免各种智能设备在实际使用过程中产生的意外安全事故。此外,我国当前形成的智能电网通信技术标准并不统一,对于数据模型、工程配置语言以及通信服务等系统进行严格测试,最终满足机械结构和电磁兼容设计的基本需求。在确保通信系统科学性、合理性和可行性的同时应当提升厂家电力产品的兼容性。基于上述分析,伴随着我国电力事业的不断发展,应当提升智能电网通信技术标准的实际执行力度,提升对于工作人员的监察力度,在不断完善我国电力系统的同时应当进一步推动我国智能电网通信技术的标准化建设。
三、结束语
在智能电网的实际建设过程中应当以具有极强传播载体的通信网络为基础,快速推动通信网络体系的建设。但是,在当前的智能电网实际建设和发展过程中依然存在大量问题,我国在快速发展智能电网通信技术标准的同时,必须充分考虑到电力系统的全部环节,即从起始阶段的电力生产到最终的电力使用都必须保证智能电网网络通信的安全性,只有充分满足该种需求才能够更好地适应智能电网在全新社会发展背景下的各种全新需求。
作者:李新春 单位:吉林吉大通信设计院股份有限公司
参考文献
[1]智能电网技术标准体系规划[R].北京:国家电网公司,2010(6).
同传统电网相比,智能电网涵盖的信息种类更加全面,其建设的目的为利用先进的信息技术改变现有的不规范的能源利用体系,从而使电网体系的能源效率达到最大化。基于此,在了解智能电网通信要求的基础上,积极探讨和研究其通信技术标准,已成为电力领域和信息通信领域的关键工作。
一、智能电网的通信要求
智能电网的通信要求可从新标准的制定、既有通信标准的修改和加大通信标准的执行力度三方面进行考虑。首先,相较于传统形式下的电网,智能电网涉及的信息种类也大幅增加,其建设的诸多内容均是当前通信标准所未提及的,例如,加强充电站的建设以满足电动汽车的使用需求,推动电力能源的广泛应用;智能家居安防系统的建设以满足家庭环境的安全需求等。因此,有必要也必须针对当前智能电网的构建需求,制定新的通信标准[1]。其次,加大对现有通信标准的修订力度,进而使其能够较好地满足智能电网建设过程中的新需求,促进新旧通信标准的相互协调。最后,对于已经制定和颁布的国家智能电网通信标准,各相关部门需要积极采用,尽可能地避免私有通信协议在智能电网通信中的应用,以免对智能电网的建设和电网系统安全带来不利影响。
二、构建智能电网通信技术标准的相关建议
2.1构建原则
智能电网通信技术标准的构建原则主要包括以下几方面:首先,需要以既有通信标准作为新通信标准开发的基础。对现阶段电力系统通信标准进行分析可知,其大都经过了长期的开发和验证,且在各项工程实践中的应用也较为成熟。为进一步改变现有能源利用体系,可将可再生能源接入到电动汽车以及智能家居和电网系统当中,从而使智能电网的应用领域得到良好拓展,同时,加强对通信内容和相关数据信息的保护,确保网络通信的安全[2]。
2.2构建方案
2.2.1发电环节方案智能电网通信技术标准在发电环节的构建方案可从分布式能源和水电厂监控两方面进行考虑。在分布式能源方面,可选取IEC61850-7-420作为其通信标准,对分布式能源对象模型进行分枝可知,其主要包括了原动机与储能设备两类结构设备,其中,原动机类设备主要包括了光伏系统、燃料电池以及风力、柴油发电机和微涡轮等;而储能设备则主要有电池、抽水、飞轮以及超导磁能量储能等。之所以选择IEC61850-7-420作为分布式能源的通信标准主要是因为其针对分布式能源的各类设备定义了多种数据模型,例如,光伏、电池、热电混合等各类逻辑节点[3]。基于此,IEC61850-7-420分布式能源通信标准便可在对分布式能源通信进行合理规范的同时,提高各类设备的通信效率。在水电厂监控系统方面,选取IEC61850-7-410作为其通信标准,此标准不仅对水电厂自身的电气功能以及设备的机械功能进行了定义,而且还针对各类监控设备与生产设备的水电功能与传感器做出了明确定义,故可以较好的满足水电厂监控设备的各类需求,确保水电厂得以正常、安全运转。2.2.2变电站环节方案智能电网通信技术标准在变电站环节的构建方案。在变电站自动化方面,可选取IEC61850仅需作为其自动化系统的通信标准,此通信标准对变电站的数据模型以及工程、设备配置和通信服务均做出了明确定义,且能够对不同厂家所生产的设备协调操作予以良好的支持。在配电方面,对既有的配电自动化通信标准IEC61334进行分析可知,其虽然能够对电力载波技术予以良好支持,但由于电力载波技术本身的集约化发展,IEC通信标准以难以对当前电力载波技术予以良好的支持。因此,选取具有较多工程实践经验的IEC61850作为配电自动化系统的主要通信标准,以确保电力载波技术能够得到良好应用。
三、结论
1、3G技术。
现状下,3G技术网络部署显得非常完整,具备成套建网的理论,比如针对网络的链路预算,又比如传播模型的预算等。基于在市场中的应用价值分析,3G目前获得了非常大的商业应用,部分欠发达国家也在努力构建3G网络。
2、WLAN技术。
现状下,WiFi技术及相关产品均显得非常成熟,并且相关产品生产数量通常十分庞大。此技术在无线局域网中非常适用。该技术是在有线网络延伸出来的,利用了射频技术,以空气为途径,完成数据的传输及接收。
3、LMDS技术。
LMDS技术指的是本地多点分布业务系统LMDS,属于一点对多点通信的固定宽带无线接入技术。它的工作频率>20GHZ,传输是利用毫米波完成的,能够在特定的范围以内将相关数据信息、数字双工语音以及视频业务等完善地提供出来,属于一类优良的宽带固定无线接入解决策略。
4、WMN技术。
作为一类新兴的现代化无线通信技术,WMN技术具备极为广泛的应用价值,在充分利用数据及图像采集功能的基础上,能够实现对目标对象进行监控,也能够完成数据的采集。并且,WMN技术还能够充分应用在工业、交通运输业及环境监测等地方。除此之外,在别的一些技术逐渐更新换代的基础上,充分融入WMN技术,使得智能配电网的构建更具实效性与科学性。
5、WiMax技术。
WiMax与上述提到的一些技术比较起来,在推行方面相对要晚一些,并且该技术也存在一些问题,比如利用率较低以及频率复用性较小等。因不断优化,此技术在大规模推广中获得了较为广泛的应用。此技术在很大程度上使用户的上网需求得到了满足,能够实现大面积的信号覆盖。显然,WiMax的应用前景还是非常广泛的。
6、实用化无线网络通信方案。
基于配电网中应用无线通信模式会存在两方面的问题,一方面为通信速率问题,另一方面为数据容量问题。在配网自动化技术以及馈线自动化技术稳健发展的背景下,一些控制模式所需要的信息量增长速度非常快,比如集中式控制与分布式控制等,这样便无法完全使用无线通信模式。以配电自动化通信网的层次为依据,进一步完成划分。基于具体应用过程中,可使用无线网络与有线网络想融合的通信模式,在部分接入网当中使用无线通信模式,比如配电终端与用电终端等。以此使无线通信组网灵活、易于扩充、建设周期短、免维护等优势充分有效地展现出来。在子站和主站间的通信则使用专用光纤通道,以此使数据传输的实时性需求得到充分有效的满足。
二、结语
关键词:通信技术;无线传输;智能小区;ZigBee无线网络技术
中图分类号: S972 文献标识码: A 文章编号:
引言:近年来,智能建筑技术有了新的发展,人们把智能建筑技术扩展到一个区域的几座智能建筑进行综合管理,再分层次地联接起来进行统一管理,这样的区域称为智能小区,它己成为建筑行业中继智能建筑之后的又一个热点,无线通信技术在小区智能化建设中起着关键的作用,就此结合大量工程实践做出以下论述:
当前智能小区的智能化现状
智能社区在我国已有10多年的发展历史,但到现在为止还没有统一的技术标准,相关的规范和标准还在制定之中,整个系统的集成度还不高,还未能向智能大厦那样将所有系统集成IBMS平台上。目前行业内的主要技术和产品缺乏开放性、兼容性、互联性,各自为阵、百花齐放、百家争鸣。
目前行业内技术产品主要分为两大阵营:“网络派”和“总线派”。长期以来,智能化小区门禁系统、周界防范系统、一卡通系统、停车场管理系统、电子巡更系统、、住户报警系统、三表远抄系统等基本上是采用RS485总线联网, 由于各系统都是独立存在故每个系统都要使用极大量总线,各系统之间又相互不连接,各用各的联网线;小区较大,则联网线就较长,网络重复布线,不能共用,不但造成投资较大,而且受雷电影响较严重,故障率较高。另外,此种联网方式受距离限制,最长线长仅为1000米,对于大中型社区来说,满足不了需求,还不得不采用一些补救措施,直接的结果就是存在信号损失过大、不稳定等弊端。受网络的拓补结构的限制(不能采用星型或网型结构),同时因为是有线联结,即使埋在地下,所受环境影响和雷电的影响也很严重。
2.智能小区的主系统控制方式
现以门禁系统为例,分析目前智能小区的主系统控制方式: 在每栋楼的每个单元门的以讲机里放置一个读卡器(或将读卡器单独放置),该读卡器里带有存储器。业主被给予一门卡,并授权该门卡可以打开该业主所居住单元门锁,且此卡号已被保存到监控室放置的一台计算机里。计算机将该授权信息传递到读卡器里,并保存在读卡器中。业主持门卡开门时,读卡器即可判断此卡是否有效。并且每次使用该门卡开门时,读卡器都会将此次开门信息传给监控室放置的计算机,计算机可以记录每张门卡的使用记录。这种系统使金属钥匙可被授权的智能卡取代,使机械门锁被读卡器和电控锁取代,通过单元控制电路加以控制,并通过网络化通信方法实行后台的权限设定和监控管理。门禁系统的优越性很明显,它使得权限的控制非常灵活,智能卡的授权可以实现多个门禁的一卡通,也可以限制卡的权限时段,或在人员变动或卡丢失的情况下调整或取消卡的权限,不必更换门锁。中国一卡通网。例如,对于物业管理人员及保安的权限可以设置的较高,可以一卡开多门;而对于保洁人员则可以限时进楼等。均由小区管理部门实行集中的授权管理。
RS485总线将所有读卡器联网,总线要求将所要连接的设备一条线并联,星型连接一般不被允许。如果建设大型智能小区,则总线长度过长,造成信号不稳定,损失过大。传统布线方式最大的弊端及难以解决的问题是雷击问题。即使线埋地下也很难避免遭受雷击破坏。如被破坏,就使一条线上的所有读卡器模块都被毁坏一片,有的摄像机也被烧毁。损失巨大,延误工期。
3.无线传输在智能小区系统中的实现
3.1 ZigBee无线网络技术
随着通信距离的增大,设备的复杂度、功耗以及系统成本都在增加。相对于现有的各种无线通信技术,ZigBee技术将是最低功耗和成本的技术。同时由于ZigBee技术的低数据速率和通信范围较小的特点,也决定了ZigBee技术适合于承载数据流量较小的业务。
ZigBee是国际通用的新一代无线通讯技术。名字来源于蜜蜂通过跳ZigZag形状的舞蹈来通知发现食物的信息。ZigBee技术是一种新兴的短距离、低速率、低功耗的无线网络技术,主要用于近距离无线连接。采用ZigBee技术,这是由其主要技术优势决定的:数据传输速率低,专注于低传输应用;功耗低:在休眠状态下耗电量仅仅只有1LW,通信距离短的情况下工作状态的耗电为30mW,在低耗电待机模式下,两节普通5号干电池可使用6个月到2年。这也是ZigBee技术的独特优势;成本低:ZigBee数据传输速率低,协议简单,所以大大降低了成本,且免收专利费;网络容量大:每个ZigBee网络最多可支持255个设备。每个ZigBee网络最多可支持65000个节点,也就是说每个ZigBee节点可以与数万节点相连接;时延短:通常时延都在15毫秒至30毫秒之间;有效范围小:有效覆盖范围10~75米之间,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定。但是可以扩展到数百米,具体依据实际发射功率的大小和各种不同的应用模式而定,基本上能够覆盖普通的家庭或办公室环境。
3.2子系统功能的实现
以门禁系统为例,说明智能小区的无线传输的实现方式。门禁系统包括主控设备、无线数据传输模块(简称无线模块)、管理PC机、智能卡、读卡器、电控门(锁)等组成。系统包括传感节点和网关节点。大量的节点(传感节点)部署在小区内,构成网络。采用ZigBee技术,在每栋楼或每个单元放置一个ZigBee模块,监控室再放一个ZigBee模块,形成星型网络及网型网络。这样,不仅节约总线成本,而且模块本身具有路由功能,提高了信号的稳定性,防雷性能好,避免了进一步的损失。
传感节点监测的数据,以接力的方式通过无线电波将数据从一个传感器传到另一个传感器,经过多级传输后路由到网关节点,最后可通过互联网(IP/TCP)或其他移动网络到达监控中心。因为有很多节点,所以有多个冗余的通信路径。若正在使用的路径中断,该网络将自动选择另一条路径维持正常通信。在无线网状网络中,当节点的数目很多时,新加入的节点能够与相邻节点进行通信。节点加入网络后,这些节点就会与目的节点之间生成路径,节点本身就能够建立路由。发送信息、接收信息后并进行转发,这个过程会在从初始节点到目的节点之间的各个节点之间逐个节点的重复下去,直到信息到达目的节点。目的节点要向初始节点返回确认信息表示信息已接收。
系统网络分布如图1。主控设备是门禁系统的中心部件,通过无线传输模块与计算机通信,下载用户卡号并上传读卡信息等。该系统无线数据传输设计在硬件方面分为单片机端和PC机端两部分。单片机主要完成数据的采集和处理,并且接收PC机传送过来的数据。该系统以VisualC为前台开发工具,主要包括智能卡管理、业主管理、消息管理等模块组成。系统的PC机可实现实时监控,系统后台数据库选用了SQLServer。业主刷卡后,单片机端接收到用户信息,把这些信息存放在存储器中。发送端把存储器中的用户信息发出,接收端接收到信息后,并不是即时将信息接收,而是要考察网络状态,并将接受到的信息和发送方设备信息存储在存储器中。如网络空闲,并且发送方是有效的发送设备,那么接收方接收信息,向发送端返回消息,表示成功接收,并将这些信息再发送出去,直到送至目的控制器,同时发送端在接收到返回消息后将其存储器中相应的信息擦除。如果发送方是无效的发送设备,则接收方不接收信息。
4.结语
总之,随着我国国民经济的发展和国家住房制度的改革,住宅建设的理念也发生了剧烈的变化,在不同的理念下,住宅形态有很大的差异,使得住宅小区的关联方式也发生变化;同时也给住宅小区不同条件、不同级别的智能化带来了课题,作为通信工程人员在日后工作实践中必须不断学习与探讨。
参考文献:
[1] 吕治安.ZigBee网络原理与应用开发[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.
关键词:智能电网 电力系统 通信技术 应用
近几年,我国智能电网项目发展如火如荼,特别是伴随经济的增长以及发展进程的加速,电网项目为了顺应时展的需求,要在实际智能电网结构的基础上,建立更加优化的通信技术,以确保电力信息通信项目的全覆盖以及信息的实时交互,促进项目系统运行框架结构的完整,而这其中,智能电网及其电力系统通信技术的革新至关重要。
1案例分析
2011年我国辽宁丹东供电公司借助智能电网的通信结构,建立了有效的电力系统通信网络,这标志着辽宁电力通信数据网综合信息接入与采集工作迈进了新的领域,同期安装了96台基础设备,46套采集系统,全省1432台数据网络设备的综合信息接入与采集,为下一阶段智能电网及其电力系统通信提供了坚实的物质基础。
2智能电网及其电力系统通信网络的构建
2.1智能电网及其电力系统通信结构标准
智能电网运行框架是一个冗杂巨大的框架,智能电网在参数结构建立的过程中设备类型较多,要实现系统的统一控制,就要保证智能电网系统内部参数运行结构的协调,国际委员会针对电力通信系统建立了有效的标准,其中不仅涉及到IEC6185、IEC62968/70等信息,另外,还包括IEC6180-90-1(规范变电站和变电站之间的通信结构)、IEC6180-90-2(规范变电站和控制中心之间的通信结构)、IEC62056(规范智能电表通信标准技术)、IEC6180-7-420(规范控制中心以及子站直接按的电源通信结构)等。因此,只有保证智能电网及其电力通信系统的规范化运行,才能保证基础设施利用率[1]。
2.2智能电网及其电力系统通信结构模型
建立智能电网及其电力系统通信结构的过过程中,要针对智能电网运行信息以及数据进行有效的传输和截获,以保证电力通信网络按照标准化层次模型建立健全,并且真正从根本上整合数据信息的性质和结构,实现智能电网信息的横向传递以及纵向延伸。
2.3智能电网及其电力系统通信网络基本参数构成
智能电网及其电力系统要想实现有效运行,就要保证具体组成参数按照规范化操作流程有序推进,这其中就包括通信手段和传输方式的选择,需要管理人员利用终端设备以及信息传输系统对通信数据和信息进行有效处理,从而确保交换系统的实效性,真正建立有序的电力系统通信网络[2]。另外,要实现系统中传输网、业务网以及支撑网之间的平衡和融洽,确保信息数据传输媒介以及传输设备之间的平衡和协调。强化骨干网络的实效性价值,能确保光纤通信、无线通信以及有线载波通信之间的统筹管理。
3智能电网及其电力系统通信技术运行原则
在建立智能电网及其电力系统通信网络的过程中,要遵守通信技术的运行原则。其一,要提升适用性通信技术,确保电网安全生产以及生产经营管理的业务优化。其二,要提升网络运行的规划参数,确保技术中的各个层级直接能建立有效的协调化资源框架和共享机制。其三,要提升技术的运行体制以及接口标准,最优化的规避信号转换环节,从而提升通信技术的运行效率。其四,要充分落实经济型原则,保证通信技术以及资源潜力得到做大化的发挥。其五,要强化技术中的差异化原则,确保对不同区域内的电网发展水平以及发展需求差异建立对应的标准和目标。其六,要强化电力企业信息安全的要求和管控机制,确保安全防护措施的健全完整。
4智能电网与电力系统通信关系
智能电网在运行过程中结合电力系统,要保证电力客户、资产以及运营项目的持续性监视,保证管理水平以及工作效率的有效升级,确保电网可靠性以及服务水平的同步升级。在智能电网操作过程中,借助通信基础平台进行电网优化,也同时兼顾电网内部的管理业务需求。因此说,智能电网和电力系统通信结构是相辅相成的合作结构,从根本上提升整体电网框架的建设模型和建设方向。
5智能电网及其电力系统通信技术应用路径
5.1建设智能化通信数据容灾系统
在技术推进过程中,要利用MIS技术系统以及通信网管技术,确保电能量采集项目和电源监控平台的健全完整,从而实现整体业务能力的提高。特别要注意的是,利用电力通信技术优化建立数据网容灾系统,强化构建逐级汇聚以及双向联动的利益化容灾结构,从而减少主调点失效以及管控能力下降等问题。
5.2建设智能化通信数据网
利用智能电网及其电力系统通信技术能实现对数据网的优化,确保广域网的时效价值,从而推进全网结构的转变,保证安全分区以及网络专用等项目的落实,也能通过横向隔离措施和纵向认证原则确保整体智能电网系统的完整度,强化生产控制和管理信息的融合,真正实现通信数据网的建立。
5.3建立智能化通信调度交换网
对于电力系统通信框架来说,要实现信息和数据的优化传递,就要保证数据调度和交换的及时性,确保电力交换技术能得到有效践行,从而提升设备以及系统的应用价值,真正实现数据和信息共存、渐进以及互补的目的,强化行政交换网能保证用户体验的升级,确保调度结构的健全完整,实现行政和调度合一的虚拟化信息分区,也保证电力系统通信技术的最优化运行。
6智能电网及其电力系统通信的发展趋势
在智能电网及其电力系统通信运行过程中,对应的技术框架和操作参数在不断发展,趋势运行结构也在不断进步。其一,分组业务传送网络技术,实现了智能电网的信息化、自动化以及互动化。其二,智能光网络,主要是利用集中控制系统对网络结构进行处理,优化运行效果和功能[3]。
7结语
总之,在研究智能电网及其电力通信系统技术参数的过程中,要秉持研究的心态,从当地智能电网运行框架的实际情况出发,针对能源类型、地区差异以及用户的实际需求等多方面因素,建立完整的发展框架和操作框架,提升管理项目的时效价值,促进项目处理过程的同时,确保技术运行能满足多方面的诉求,从而推进我国智能化电网系统的可持续发展。
参考文献
[1]管诗衡,管宁.智能电网和无线通信标准——影响智能电网信息通信技术发展的无线通信技术标准概述[C]//中国电机工程学会第十二届青年学术会议论文集.2013.
[2]杨家全.智能电网输电线路走廊通信系统研究[C]//第七届海峡论坛•2015海峡两岸智能电网暨清洁能源技术研讨会论文集.2015.