探析智能電網(wǎng)及其對電力通信的要求
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陳斌 1由 分享
論文關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng) 電力系統(tǒng) 電力通信
論文摘要：智能電網(wǎng)是新形勢下電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。本文闡述了智能電網(wǎng)相關(guān)概念，討論了智能電網(wǎng)環(huán)境下對電力通信的要求。
進(jìn)入新的世紀(jì)，全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)安全、環(huán)境和能源供應(yīng)都面臨著極大挑戰(zhàn)，氣候變化劇烈。災(zāi)害頻發(fā)，傳統(tǒng)能源日趨緊張，金融危機(jī)對各國經(jīng)濟(jì)打擊巨大，因此，為了面對環(huán)境污染，拉動(dòng)內(nèi)需，提振經(jīng)濟(jì)。發(fā)展可再生能源，需要構(gòu)建智能電網(wǎng)以助推電力行業(yè)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型，從而保障國家能源安全，促進(jìn)我國社會(huì)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(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。
2009年9月，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)提出了關(guān)于智能電網(wǎng)互操作標(biāo)準(zhǔn)的框架與路線圖，明確了推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的8個(gè)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，其中很重要的一個(gè)方面就是網(wǎng)絡(luò)通信：要求針對智能電網(wǎng)各個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用和操作器的網(wǎng)絡(luò)通信需求，實(shí)施和維護(hù)合適的安全和訪問控制手段。該領(lǐng)域覆蓋電力專網(wǎng)和公共網(wǎng)絡(luò)。對我國而言，智能電網(wǎng)的建設(shè)，必須有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)技術(shù)和功能，其中測量和通信系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的方面。
1 智能電網(wǎng)概念
智能電網(wǎng)是以包括發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)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(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)，并將其有機(jī)集合，實(shí)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(shù)與具體業(yè)務(wù)的有效結(jié)合。使智能電網(wǎng)建設(shè)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中切實(shí)發(fā)揮作用，最終達(dá)到提高運(yùn)營績效的目的。
智能電網(wǎng)不是為了炫耀新技術(shù)，而是為了實(shí)實(shí)在在的解決當(dāng)前存在的問題。對電力系統(tǒng)而言，智能電網(wǎng)具有三個(gè)明顯的特征；
(1) 自愈。對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線自我評估，并采取預(yù)防性控制手段，及時(shí)發(fā)展、快速診斷和消除隱患；故障發(fā)生時(shí)，在沒有或少量人工干預(yù)下，能夠快讀隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。
(2) 互動(dòng)。系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場實(shí)現(xiàn)無縫連接，支持電力交易的有效開展。實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；同時(shí)通過市場交易更好地激勵(lì)電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理。
(3) 堅(jiān)強(qiáng)。堅(jiān)強(qiáng)是對智能電網(wǎng)安全性的要求，即對智能電網(wǎng)中每一個(gè)元素都應(yīng)該有安全性需求考慮，在整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)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(luò)、計(jì)算機(jī))智能電網(wǎng)都要能夠應(yīng)付并反虛出來。
2 智能電網(wǎng)對電力通信的要求
2.1 我國當(dāng)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(gòu)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(jī)、調(diào)度總機(jī)等設(shè)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(shù)發(fā)展，電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)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(luò)象。
2.2 智能電網(wǎng)對電力通信的要求
隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)將大量增加，系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)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(jì)算將向動(dòng)態(tài)、在線的方向發(fā)展。
(1)EMS系統(tǒng)
EMS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(shí)信息系統(tǒng)SIS提供分鐘級的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如：系統(tǒng)頻率、總出力，SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以考慮由設(shè)立在廠站側(cè)的RTU終端進(jìn)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。
(2)TMRS系統(tǒng)
在智能電網(wǎng)條件下。電能量計(jì)量系統(tǒng)除了具備常規(guī)測量功能外，還必須具有分時(shí)段累計(jì)存儲(chǔ)和雙向計(jì)量的功能。同時(shí)系統(tǒng)還需要具備對電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、遠(yuǎn)傳和存儲(chǔ)、預(yù)處理、統(tǒng)計(jì)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)。
(3)SIS系統(tǒng)
即時(shí)信息系統(tǒng)SIS主要完成系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理，建設(shè)即時(shí)信息系統(tǒng)主要采用Internet技術(shù)，建立在安全的Internet基礎(chǔ)上，-以國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)SPDnet為通信基礎(chǔ)設(shè)施，對社會(huì)開放Internet~2問。即時(shí)信息系統(tǒng)由于要對社會(huì)信息開放，因此必須做好安全防護(hù)和安全隔離。
(4)需求側(cè)管理
智能電網(wǎng)一個(gè)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(diǎn)并且業(yè)務(wù)量較少，早期一般采用無線公網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息傳輸。目前，主流技術(shù)大都采用公網(wǎng)租用線GPRs或cDMA，以保障對用戶情況的掌握。
(5)電力系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)標(biāo)
當(dāng)前，無論是電力錄波裝置還是計(jì)費(fèi)裝置都需要具有統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)信息，因此，一旦缺乏統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)信息將導(dǎo)致全網(wǎng)動(dòng)態(tài)行為監(jiān)督的缺失。為此，GPS技術(shù)的發(fā)展為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控提供了必要的物質(zhì)條件，信同步時(shí)鐘系統(tǒng)為各級調(diào)度機(jī)構(gòu)主站，子站和廠站提供統(tǒng)一時(shí)間標(biāo)記基準(zhǔn)，包括電力系統(tǒng)在內(nèi)的地球表面任一點(diǎn)均可接收到衛(wèi)星發(fā)出的精度在1ps以內(nèi)的時(shí)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(dòng)態(tài)相量的變化，并據(jù)此實(shí)施相量控制。
3 結(jié)語
建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，為我國清潔能源的規(guī)模高效發(fā)展提供保障，充分發(fā)揮電網(wǎng)在資源優(yōu)化配置、服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)中的作用，對我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。智能電網(wǎng)建設(shè)成為國家經(jīng)濟(jì)和能源政策的重要組成部分。
參考文獻(xiàn)：
1.國家電網(wǎng)公司.智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架.2009。6.
2.許曉慧.智能電網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：中國電力出版社,2009，
論文摘要：智能電網(wǎng)是新形勢下電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。本文闡述了智能電網(wǎng)相關(guān)概念，討論了智能電網(wǎng)環(huán)境下對電力通信的要求。
進(jìn)入新的世紀(jì)，全球經(jīng)濟(jì)、社會(huì)安全、環(huán)境和能源供應(yīng)都面臨著極大挑戰(zhàn)，氣候變化劇烈。災(zāi)害頻發(fā)，傳統(tǒng)能源日趨緊張，金融危機(jī)對各國經(jīng)濟(jì)打擊巨大，因此，為了面對環(huán)境污染，拉動(dòng)內(nèi)需，提振經(jīng)濟(jì)。發(fā)展可再生能源，需要構(gòu)建智能電網(wǎng)以助推電力行業(yè)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)型，從而保障國家能源安全，促進(jìn)我國社會(huì)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(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)。
2009年9月，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)提出了關(guān)于智能電網(wǎng)互操作標(biāo)準(zhǔn)的框架與路線圖，明確了推進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作的8個(gè)優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，其中很重要的一個(gè)方面就是網(wǎng)絡(luò)通信：要求針對智能電網(wǎng)各個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的應(yīng)用和操作器的網(wǎng)絡(luò)通信需求，實(shí)施和維護(hù)合適的安全和訪問控制手段。該領(lǐng)域覆蓋電力專網(wǎng)和公共網(wǎng)絡(luò)。對我國而言，智能電網(wǎng)的建設(shè)，必須有堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)技術(shù)和功能，其中測量和通信系統(tǒng)是一個(gè)非常重要的方面。
1 智能電網(wǎng)概念
智能電網(wǎng)是以包括發(fā)、輸、變、配、用、調(diào)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(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù)，并將其有機(jī)集合，實(shí)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(shù)與具體業(yè)務(wù)的有效結(jié)合。使智能電網(wǎng)建設(shè)在企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中切實(shí)發(fā)揮作用，最終達(dá)到提高運(yùn)營績效的目的。
智能電網(wǎng)不是為了炫耀新技術(shù)，而是為了實(shí)實(shí)在在的解決當(dāng)前存在的問題。對電力系統(tǒng)而言，智能電網(wǎng)具有三個(gè)明顯的特征；
(1) 自愈。對電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行連續(xù)的在線自我評估，并采取預(yù)防性控制手段，及時(shí)發(fā)展、快速診斷和消除隱患；故障發(fā)生時(shí)，在沒有或少量人工干預(yù)下，能夠快讀隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。
(2) 互動(dòng)。系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場實(shí)現(xiàn)無縫連接，支持電力交易的有效開展。實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置；同時(shí)通過市場交易更好地激勵(lì)電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理。
(3) 堅(jiān)強(qiáng)。堅(jiān)強(qiáng)是對智能電網(wǎng)安全性的要求，即對智能電網(wǎng)中每一個(gè)元素都應(yīng)該有安全性需求考慮，在整個(gè)系統(tǒng)中應(yīng)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(luò)、計(jì)算機(jī))智能電網(wǎng)都要能夠應(yīng)付并反虛出來。
2 智能電網(wǎng)對電力通信的要求
2.1 我國當(dāng)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(gòu)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(jī)、調(diào)度總機(jī)等設(shè)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(shù)發(fā)展，電力通信網(wǎng)業(yè)務(wù)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(luò)象。
2.2 智能電網(wǎng)對電力通信的要求
隨著我國智能電網(wǎng)建設(shè)的不斷發(fā)展，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)將大量增加，系統(tǒng)調(diào)度的任務(wù)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(jì)算將向動(dòng)態(tài)、在線的方向發(fā)展。
(1)EMS系統(tǒng)
EMS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)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(shí)信息系統(tǒng)SIS提供分鐘級的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如：系統(tǒng)頻率、總出力，SCADA實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以考慮由設(shè)立在廠站側(cè)的RTU終端進(jìn)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。
(2)TMRS系統(tǒng)
在智能電網(wǎng)條件下。電能量計(jì)量系統(tǒng)除了具備常規(guī)測量功能外，還必須具有分時(shí)段累計(jì)存儲(chǔ)和雙向計(jì)量的功能。同時(shí)系統(tǒng)還需要具備對電能量數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)采集、遠(yuǎn)傳和存儲(chǔ)、預(yù)處理、統(tǒng)計(jì)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)。
(3)SIS系統(tǒng)
即時(shí)信息系統(tǒng)SIS主要完成系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)的處理，建設(shè)即時(shí)信息系統(tǒng)主要采用Internet技術(shù)，建立在安全的Internet基礎(chǔ)上，-以國家電力數(shù)據(jù)網(wǎng)SPDnet為通信基礎(chǔ)設(shè)施，對社會(huì)開放Internet~2問。即時(shí)信息系統(tǒng)由于要對社會(huì)信息開放，因此必須做好安全防護(hù)和安全隔離。
(4)需求側(cè)管理
智能電網(wǎng)一個(gè)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(diǎn)并且業(yè)務(wù)量較少，早期一般采用無線公網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息傳輸。目前，主流技術(shù)大都采用公網(wǎng)租用線GPRs或cDMA，以保障對用戶情況的掌握。
(5)電力系統(tǒng)統(tǒng)一時(shí)標(biāo)
當(dāng)前，無論是電力錄波裝置還是計(jì)費(fèi)裝置都需要具有統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)信息，因此，一旦缺乏統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)信息將導(dǎo)致全網(wǎng)動(dòng)態(tài)行為監(jiān)督的缺失。為此，GPS技術(shù)的發(fā)展為電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控提供了必要的物質(zhì)條件，信同步時(shí)鐘系統(tǒng)為各級調(diào)度機(jī)構(gòu)主站，子站和廠站提供統(tǒng)一時(shí)間標(biāo)記基準(zhǔn)，包括電力系統(tǒng)在內(nèi)的地球表面任一點(diǎn)均可接收到衛(wèi)星發(fā)出的精度在1ps以內(nèi)的時(shí)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(dòng)態(tài)相量的變化，并據(jù)此實(shí)施相量控制。
3 結(jié)語
建設(shè)以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，為我國清潔能源的規(guī)模高效發(fā)展提供保障，充分發(fā)揮電網(wǎng)在資源優(yōu)化配置、服務(wù)國民經(jīng)濟(jì)中的作用，對我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面、協(xié)調(diào)、可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。智能電網(wǎng)建設(shè)成為國家經(jīng)濟(jì)和能源政策的重要組成部分。
參考文獻(xiàn)：
1.國家電網(wǎng)公司.智能電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究框架.2009。6.
2.許曉慧.智能電網(wǎng)導(dǎo)論[M].北京：中國電力出版社,2009，