智能电网环境下广域网通信系统的研究

袁竹玲

（大庆油田信息技术公司北京分公司 北京 100000）

1 智能电网通信的概述

我国智能电网建设将包含发电、输电、变电、配电、用电和调度共六个环节，具有信息化、数字化、自动化、互动化的技术特征，需要建立具有高速、宽带、自愈、双向的性能电力通信网络，实现多业务的接入和传输。智能电网的具体要求表现在以下几个方面：

1.1 高速宽带

智能电网传感器、智能电表、配电站采集和传输信息都需要通过宽带传输，每个智能变电站宽带需求为 1Mbit/s左右，每百万个电表的快带需求为2Mbit/s，每百万个智能传感器的宽带需求为0.8～4.8Gbit/s[1]，这么庞大的数据需要高速的、超大容量的传输宽带，宽带传输能力为2.5 Gbit/s、10 Gbit/s或更高的传输能力。

1.2 自愈能力

自愈电网进行连续不断的在线自我评估以预测电网可能出现的问题，发现已经存在的或正在发展的问题早期预警，切除故障元件或将用户迅速切换到另外可靠地电源上，然后通过本地及远程设备的通信将帮助分析故障、电压降低、电能质量差、过载和其他不希望的系统状态，基于这些分析，采取适当的控制行动加以控制或纠正。自愈电网确保了电网的可靠性、安全性、电能质量和效率。

1.3 安全性

智能电网的安全性包括机密性、完整性和有效性。广域网的设计要求有一定的机密性，通过使用网关、路由器、防火墙、加密隧道、代理服务器、尤盾等技术防止外来病毒的侵入，保护用户和电网的信息安全；广域网对信息的完整性要求很高，不完整的信息可能导致智能电网分析错误，影响电网的稳定；智能电网要求信息的有效性，如果重要信息的有效性不高，经过广域网传输，可能会导致电网出现故障，广域网通过重路由器滤去冗余的信号。

2 智能电网环境下的广域网

2.1 智能电网广域网的概述

广域网实现的通信主要是控制运行中心、智能变电站、智能输电、智能调度等之间的通信，即需要实现ISO/RTO（区域传输组织/独立系统操作）运行显示、采集系统、测量系统、控制系统、传输SCADA系统之间的信息传递。智能电网具体实现的通信包括：

（1）控制中心与变电站之间的通信，控制中心通过电网中用户能量的需求控制变电站；控制中心与广域测量系统之间的通信，控制中心通过传感器测量出来信息判断、排除电网的故障；控制中心与用户之间的通信，了解用户的需求，同时发布一些电价的信息；控制中心与输电系统通信，避免高峰用电，减少电能线路的损耗；控制中心与调度之间的通信，通过电网电能的需求，控制电厂发电机组发电的数量，节约发电成本；控制中心与安全系统的通信，当有病毒侵袭电网时，采取有效的防护措施，避免其破坏电网的正常运行。

（2）监控电网的状态信息（电压、电流、相位、功率因数、电能质量等）一些主要的电能传输信息。

（3）传输SCADA和变电站设备之间的通信，通过传输的SCADA系统获取变电设备的状态信息，并通过SCADA系统把命令传输给智能变电设备。

（4）控制中心与分布式网络之间的通信，通过与分布式能量系统和分布式SCADA系统，传递控制中心与用户设备的通信。

（5）控制中心与EMS系统的通信，提高广域网信息的有效性。

2.2 智能电网广域网的具体业务

2.2.1 继电保护业务

继电器的保护业务是对断路继电器的监控和维护，当变电过程出现故障或不正常现象，控制中心通过EMS系统，迅速发出命令，令其跳闸；电网中的电流超过断路器设定的电流值，断路器跳闸并向广域网发出跳闸信息，断路器的跳闸状态通过远程设备终端传给SCADA/EMS系统，SCADA/EMS系统把继电器的位置传送给控制中心，控制中心通过运算分析出故障原因，启动解决方案，保护继电器的恢复正常工作。

2.2.2 SCADA和EMS的业务

控制中心的传输控制系统实现对传输系统的监视，SCADA系统监控变电站的设备状态，EMS系统用来分析传输系统的能量信息的分析和优化传输信息，两个系统配合使用可以监视输电设备的状态、报警、操作命令和控制行为。

2.2.3 变电站的控制业务

控制中心通过监控系统把变电站的现场图像实时传送给控制中心，监控信息要包括变电站的温度、湿度、电流量、电压值等环境信息，出现异常及时保护，由于要求变电站的数据较多，需要较高的带宽要求。

2.2.4 广域网测量系统业务

广域网测量系统（WAMS），实时采集机组、线路的电压、电流、继电器的信号，并计算出相电压、相电流的相位，频率的变化率，机组和线路的功率以及暂态记录，反映系统的动态特征，为电力系统提供有效的测量手段。

2.3 广域网的通信需求

广域网通信需要实时性、网速带宽和安全性的要求。由于电网的暂态时间短危害大，所以电网出现故障的时候要在几秒内完成信息传输；对于带宽的要求，由于电网信息传输量庞大，带宽不足就会影响传输速度，所以现代带宽的要求为2.5 Gbit/s、10 Gbit/s或更高的传输能力；安全性的要求广域网具有机密性，保证信息不被窃取，同时保证数据的完整性和有效性。

3 广域网的主要通信技术

由于智能电网下的广域网的通信信息量大、高速率和多业务的传输，要求先进的通信技术，目前的广域网通信系统模型包括物理层、数据连接层和网络层。物理层主要是光纤通信、电力线通信和无线网通信；数据连接层主要是ATM、多标签交换技术（MPLS）等；传输技术主要为光传送网和自动交换光网。M P L S技术能与其他一些技术相结合，更能满足广域网的需要，例如和s e r v技术和V P V技术结合，实现MPLS D i f f－s e r v技术、MP L S－V P V的技术框架。

4 结束语

随着科技的不断进步，广域网系统的信息化程度越来越高，智能的采集、测量、控制、计量和检测电网，是智能电网向经济化、智能化、高效化、安全化发展，创造电网的最大价值化。

[1]苗新，张恺，田世明.支撑智能电网的信息通信体系[J].电网技术，2009，17（33）：8-13.

[2]陈亚平.智能电网信息安全及其防护技术[J].科学大众（科学教育），2011（07）.

[3]刘暕，韩德辉.关于智能电网管理一体化运营模式[J].科技传播，2011（15）.