摘要：智能电网需要一个高速、双向、实时、集成的通信网络。在县域电力系统通信技术现状的基础上，提出建设以光纤通信为主、宽带无线接入技术为辅、公用电信网络作为补充的混合电力通信网络，来改善供电质量、提高供电可靠性，促进智能电网的发展。
关键词：智能电网；光纤通信；通信技术
作者简介：何秋萍（1975-），女，河北文安人，文安供电有限公司调度室，助理工程师；李二双（1963-），男，河北文安人，文安供电有限公司变电工区，工程师。（河北 文安 065800）
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2012）15-0149-02
为了进一步改善供电质量、提高供电可靠性、降低运行损耗，响应国家政策积极开发利用新能源，国家电网公司于2009年3月提出要“建设坚强的智能化电网”，[1-2]即建设以坚强网架为基础，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合，坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的现代电网。
电力系统为了安全和经济地发供电、合理地分配电能，保证电力质量，实时地处理和防范系统事故，就需要集中管理、统一调度，建立与之相配套的信息传输系统。因此电力系统通信是电力系统不可缺少的重要组成部分，是坚强智能电网实现调度自动化和管理现代化的基础，是确保电力系统安全、经济调度的重要技术手段。[3-4]
当前电力通信网络因不同地区经济、技术发展水平的差异而呈现出几种不同的通信技术共存、[5]新旧设备并用、易形成信息孤岛的现象，不能支撑智能电网关键技术的应用，因此，本文提出建设以光纤通信为主、宽带无线接入技术为辅、公网移动通信技术作为补充的远动系统通信网络，来进一步提高电网的供电可靠性，降低线损，推进我国智能电网的建设进程。
一、智能电网全业务通信系统要求
根据坚强智能电网的总体发展目标，智能电网需要充分利用现代管理理念，采用先进的计算机技术、电力电子技术、数字系统控制技术、灵活高效的通信技术和传感器技术，实现电网能量流、信息流和业务流的双向运作与高度整合，形成具备集成、互动、自愈、兼容、优化等特征的配电系统。与传统的电网相比，智能电网有其独特的功能特征：[6]
（1）智能电网能及时预测或检测故障的发生并进行相应的处理操作，更好地抵御自然灾害、人为破坏等突发事故的影响，减小对用户正常供电的影响，更好地解决不间断供电的问题，具有更高的自愈能力和安全性。
（2）智能电网能够支持分布式能源的大量接入，通过保护控制的自适应和系统接口的标准化，支持分布式电源的即插即用，实现在主网停电时微网能够安全可靠地孤立运行，满足用户的用电需求。
（3）智能电网不同于传统电网用户被动参与用电，支持与用户的实时交互，通过使用智能电表，实行动态实时电价，让用户自行选择用电时段，达到削峰填谷的目的，并允许拥有分布式能源的用户向电网供电，改变以往单一的供需模式。
（4）智能电网全面采集电网中各个设备的实时运行数据，进行可视化管理，为工作人员提供高级的图形界面，使其能够实时、精确地掌握电网的运行状态，为其进行调度决策提供技术支持。
智能电网的调度管理要适应分布式电源和柔性配电设备的大量接入，满足功率双向流动的监控需要；采用分布式智能控制，现场终端装置能够通过局域网交换信息，实现广域电压无功调节、快速故障隔离等控制功能；应具有良好的开放性和可扩展性，支持监控设备和应用软件的即插即用。[7]其将包含系统的监视与控制、系统管理功能以及与用户的交互，通过与智能电网的其他组成部分协同工作，既可改善系统监控、无功与电压管理、降低线损以及提升用户满意度、提高资产利用率，也可辅助优化人员调度和维修作业安排等。
通信系统是建设统一坚强智能电网的基础支撑平台，是实现智能电网的关键部分，建设高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础，没有这样的通信系统，任何智能电网的功能都无法实现。智能电网需要借助于有效的通信手段，将控制中心的控制命令准确地传送到远方终端，并且将反映远方设备运行情况的数据信息收集到控制中心。由于县域电网的测控点多且地理位置分散、通信通道线路复杂、运行环境复杂恶劣，对于通信系统就要求一方面要设计合理，选用能够满足县域电网智能调度控制的通信设备，另一方面则需要考虑网络建设经济高效性，降低通信系统的造价。
电力系统通信信息点多、分布广、总信息量大、单点的信息量小，远动系统站端RTU设备的可靠性要求高。[8]不同的电力自动化业务对传输带宽、速率、时延等方面都有不同的要求。在智能电网中，既有传输容量非常大，可靠性、实时性要求很高的区域站到主控制中心的通信（带宽要求一般大于1Mbps），又有传输容量不大，但对通信实时性、可靠性要求非常高的线路分段开关测控装置和测控装置到其相对应的区域工作站的通信（带宽要求一般为kbps～Mbps之间）。这就要求适用于远动系统的通信技术需具备以下特征：一是具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性考虑，理论上应是与公网隔离的电力通信专网；二是具备技术先进性，能够承载智能电网的现有业务以及未来的扩展业务；三是最好具备自主知识产权，可具有面向智能电网远动系统业务的定制开发和业务升级能力。
二、县域全业务电力通信网络设计
根据智能电网对通信方案的设计要求，综合考虑县域电网通信业务的多样性和当前各种通信技术特点，本文提出了建设以光纤通信为主、宽带无线接入技术为辅、公用电信网络作为补充的混合式通信网络设计方案。
如图1所示，电力调度自动化系统由主站、子站、通信网络和各种现场监控终端组成。主站采用C/S结构，数据库服务器用以保存和管理各种共享的SCADA数据、设备属性数据以及电网接线关系数据等，其他计算机则通过高速局域网访问服务器。主站和子站之间的通信网络作为电力通信网络的主干网部分，通信距离比较远，传输的数据量大，在施工建设条件、资金承担能力和技术支撑能力均许可的条件下，宜建设光纤通信环网，实现子站和控制中心主站之间安全可靠的通信。例如，实施智能化配电网管理的电力企业，大多已经在调度中心与变电所之间建立了单模光纤通信网络，智能电网控制系统主站和子站之间的通信可以借用该通道以节省再次铺设线路的投资，而且，主站和子站之间的通信距离相对较远，中间无中继装置，单模光纤的通信距离在6km以上，完全能够满足要求。出于安全性考虑，建设宽带无线接入网络作为备用网络，以实现在特殊情况下，光纤网络发生故障时，主站和子站之间仍能进行实时通信。
子站和各类终端设备之间的通信网络作为电力通信网络的接入网部分，该部分监控点多、分散、数据采集量小，可以使用多模光纤。因为在子站和终端形成的通信网络中，各个通信节点之间的通信距离很短，很少超过3km，多模光纤可以满足要求。为了提高电力通信网络的可靠性，提高应对自然灾害、人为破坏等突发事故的能力，可采用宽带无线接入技术作为光纤通信网络的备用系统，或者是在未铺设光纤网的老旧城区、已建小区或是不适宜铺设光纤网的偏远地区等，直接建设宽带无线接入网络完成配电自动化功能。由于智能电网中包含数量庞大的配变、用户变、箱变、开闭所、柱上开关、分段开关、并联补偿电容器和重要负荷等电气设备，站点一般会有成百上千甚至上万个之多，地域分布广、种类多、运行条件复杂、自然环境恶劣，在不适宜电力系统自行布置通信网络的地区，可以充分利用技术成熟、覆盖范围极广的公用电信网络，来完成对大量的RTU、FTU、TTU、DTU等终端设备的实时监控。
由以上分析可知，该设计方案充分考虑了智能电网的业务特点及其对通信网络的要求和当前各种通信技术的特点，可以满足智能电网业务需求，实现智能电网的安全稳定运行。
三、结束语
统一坚强智能电网需要建设高速、双向、实时、集成的通信系统。充分利用各种通信技术的自身优势，结合实际应用场景，使其相互补充、相互融合，形成多种技术混合的集成网络环境，完成远动系统中实时可靠的数据采集、信息传递，实现智能电网的智能调度、管理，对于改善供电质量，提高供电可靠性，进一步促进智能电网的发展具有重大意义。
参考文献：
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（责任编辑：刘辉）