智能电网信息及通信技术关键问题研究

广东省电信工程有限公司 王 巍

在全球经济一体化进程不断加剧与城市化建设规模持续扩大的背景作用之下，电力电网建设事业在整个国民经济建设发展中所占据的重要地位日益关键。可以说，电力电网事业的建设发展程度将直接关系着整个国民经济的建设发展程度。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，这一点需要引起相关工作人员的广泛关注与重视。简单来说，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，应当自发电到线路传输到变电到配电到用户服务最终到调度的全过程当中得以体现。

智能电网在建设运行过程当中所表现出的可观测特性、可控制特性、自适应特性以及自愈性特性都离不开信息及通信技术所提供的支持与保障。那么，在当前技术条件支持下，智能电网中的信息及通信技术主要体现在哪几个方面？现阶段国内电力网络通信存在哪几个方面的问题？智能电网的信息安全应当如何构建与完善呢？笔者现结合实践工作经验，就这一问题谈谈自己的看法与体会。

一、智能电网信息及通信技术层次模型分析

从理论上来说，智能电网信息流系统中的层次模型包括了电网设备层、通信网架层、数据储存及管理层以及数据应用层这四个方面。以上四个层次在智能电网的运行过程当中所形成的信息支撑体系已成为维系整个智能电网信息高速且稳定运转的最关键载体。简单来说，层次模型当中的信息支撑体系能够借助对电网基础信息的集成与整合来是实现智能电网所传递信息在纵向及横向方面的联通。各个层次结构在整个层次模型中所出的地位不同，其所发挥的作用也有所不同：①对于电网设备层而言，其主要包括在整个智能电网在运行过程当中各种需要信息传输及交换的设备、元件；②对于通信网架层而言，其能够在通信网络的作用之下将处于上一层级(电网设备层)中的各类设备元件连接为一个整体。其所表现出的网络方式有着以维护以及易操作的特性，且有效网络能够与无线网络及公网网络有效配合，在确保网络信息传输通道稳定运行的同时辅以整个通信网架层一定的安全保护策略；③对于数据储存管理层而言，智能电网在整个运行过程当中所累积的各类信息数据将以分类分区的方式存放在这一层级当中。在终端操作用户有所需要的情况下，以事件驱动或是消息总线的方式对信息数据进行访问，较传统意义上的检索方式更为简单与快捷；④对于数据应用层而言，其能够自动接收来自数据储存管理层所传递的相关，实现围绕智能电网这一中心的信息数据高级分析及控制。

二、智能电网信息及通信技术标准体系分析

我们知道：在整个智能电网的运行发展过程当中，其所涉及到的电网设备及元件种类众多且系统结构复杂，加之大部分电网设备存在跨地域运行的特性，为确保各类型电网设备均能够在智能电网这一整体中得到有效且合理的利用，一套健全且完善的信息及通信技术标准体系的制定与实施就显得尤为关键。那么，何种标准体系才称得上是智能电网信息及通信技术的标准体系呢？其关键在于将智能电网在运行过程当中所涉及到的包括发电、输电、配电、用电以及信息安全在内的多个环节步骤纳入其中。目前应用比较广泛且认可程度比较高的标准体系有IEEE1588、ICE62351标准。首先，对于IEEE1588标准体系而言，其最大的应用优势在于整个智能电网能够实现以纳秒为单位的整个广域互联大电网时间的同步运转。换句话来说，整个智能电网当中控制系统以及网络化测量系统的运转时间是高度一致的；其次，对于ICE62351标准体系而言，该套体系制定并实施的最根本目的在于以数据加密及数字签名技术的引入为切入点，以终端操作员身份认证系统为直接途径，确保整个智能电网在运行过程当中不会存在任何形式的信道窃听、攻击以及篡改，进而确保整个系统对控制以及保护动作能够做出及时且准确的响应。基于以上分析，笔者认为：从当前智能电网的运行发展角度来看，涉及到发电、输电以及配电环节的信息模型与信息交换标准已日趋完善，IEEE1588标准体系有着得天独厚的应用优势。然而对于用电环节而言，参与智能电网用电的主体已非单独的电力企业，包括家电企业、建筑企业以及自动化企业在内的多种企业的行为同样需要有一套标准体系加以规范。现阶段该领域标准体系的空白需要引起相关工作人员的特别关注与重视。

图1 用户终端通信网络与电网信息系统通信网络之间的关系示意图

图2 智能电网信息机通信体系构成情况示意图

三、智能电网信息及通信技术信息网络分析

客观的来说，就我国而言，在当前技术条件支持背景作用之下，存在于智能电网信息及通信技术信息网络构建及运用过程中最关键的问题可以归纳为以下几个方面：①智能电网骨干网架的可靠性及强度不够，数据网络在第二平面建设过程中的各种要求无法得到骨干网架的有力支持；②各级智能电网通信网络在资源整合及利用方面的性能表现有待进一步提升；③对于整个智能电网的运行状态而言，智能电网在配电及用电环节所表现出的信息及通信水平较其他环节所表现出的信息及通信水平要低得多。为解决以上问题，关键在于将信息网络引入智能电网信息及通信技术的建设发展全过程当中。大量的实践研究结果向我们证实了一点：信息网络在运行过程当中所表现出的包括可靠性高、灵活性高、维护性高以及扩展性高在内的多种应用优势对于简化整个智能电网信息及通信技术系统下属各种设备元件的连接方式而言有着重要意义，异构控制设备在智能电网持续稳定运行背景下的网络集成及信息共享同样能够在信息网络的支持下得以完善。然而受电力系统分布式及实时性特性的影响，各种控制设备在信息获取方面所存在的显著差异使得信息网络在运用过程当中有着一定的时延问题、路径不确定性问题及数据包信息流丢失问题。如何在充分遵循电力系统信息传输特性的基础之上，针对信息网络与智能电网信息及通信技术的融合问题展开系统研究与分析，已成为现阶段相关工作人员最亟待解决的问题之一。

四、智能电网信息及通信体系构建分析

从本质上来说，电力系统的运行就是一个能量的传递过程。在这一过程当中，发电、输电、配电以及用电是最关键也是最基本的组成部分。在当前技术条件支持之下，以调度数据专网为代表的各种电力系统专用型通信网络已经在发电、输电以及配电等环节得到了成功的覆盖与应用，用户层在载波方式作用之下实现小数据量传输的技术模式也得到了广泛的应用与推广。简单来说，以调度数据专网为代表的各种电力系统专用型通信网络同用户终端通信网络之间的关系可以用图1表示。

我们知道，对于智能电网而言，其区别于传统意义上电网运行模式最关键的特性在于其作为电力电网系统的一种，能够与电网系统终端操作用户建立起良好的交互关系。以自动抄表以及自动测量为代表的多种智能表计标志着将用户侧信息网关应用于智能电网运行系统中的技术已较为成熟。在这一背景作用下，从信息的利用角度对整个智能电网加以重构，我们可以认识到：在智能电网系统化、集成化发展的推动作用之下，有关智能电网的监控模式正从基于局部信息的监控方式逐步向着基于全局信息的监控方式转变。换句话来说，传统信息监控方式作用之下分散在各类型信息系统中的数据信息将在综合化数据平台的支持之下得以系统集成，为不同业务关注终端操作用户的信息数据应用提供便捷。这种将保护、控制以及测量数据融为一体的综合化信息及通信技术体系结构组织情况如图2所示。

五、结束语

伴随着现代科学技术的蓬勃发展与经济社会现代化建设进程日益完善，社会大众持续增长的物质文化与精神文化需求同时对新时期的电力电网建设事业提出了更为全面与系统的发展要求。相关工作人员需要清醒的认识到一个方面的问题：智能电网已成为整个电力电网技术的必然选择与发展方向。而信息及通信技术作为新时期智能电网应具备的核心技术之一，可以说是决定整个智能电网运行建设及其发展速度的最关键因素。本文围绕智能电网信息及通信技术的关键问题这一中心展开了简要分析与说明，希望能够今后相关研究及实践工作的开展提供一定的参考与帮助。

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