智能电网通讯系统探讨

周华

【摘 要】 全球领先的信息与通信解决方案供应商华为采用支持任意拓扑组网的全光交换网络新架构，成就让世界瞩目。华为的AOSN架构，使用业界首创的光时隙疏导技术（OTSI，Optical Time Slot Interchange），解决了多维度、多波长光突发包冲突的业界难题，使得任意拓扑的全光交换组网成为了现实。华为的成功为电网通信提供了技术支撑。智能电网通讯是整个智能电网的神经中枢，文章从通讯入手，首先论证智能电网量测和通信设备的重要性，然后对信息管理系统构成进行分析，最后对决策与控制理论 进行讨论，阐述信息通讯在智能电网存在的重要性。通过对智能通讯技术的分析，有助于理顺智能电网发展方向，并且为智能电网的深入研究和应用提供了保证。

【关键词】 智能电网  智能通讯智  智能能控制

1 量测与通信设备

量测设备和通信设备相辅相成，共同为系统运行、保护以及设备监测和维修提供依据;两者既可能相互独立，也可能集成为一体。前者侧重于实时、准确地测量和就地处理各种电气量和非电气量，后者侧重于实现高速、大容量的实时动态信息交互。量测系统包括 3 部分：（1）需求侧量测：主要具有家电控制、电能质量分析、防偷电、功率和用电量测量、实时电价处理、成本控制、自备电源监测等功能;（2）电网侧量测：主要具有同步相位测量、广域测量、动态设备监测、系统安全稳定监测等功能;（3）发电侧量测：主要用于监测发电厂的出力、设备状态、履约状况、煤耗和排放等。

通信系统的研究主要包括四个方面：（1）通信方式的多样化，合理使用 Internet、光纤、卫星、无线、3G、传感器网络等通信方式;（2）精确的数据对时和同步能力;（3）重视电磁兼容，降低对外部的辐射和电磁干扰;（4）提高抵御外部通信干扰的能力。

2 信息管理系统

智能电网中的信息管理系统应主要包括采集与处理、分析、集成、显示、信息安全五个个功能。（1）信息采集与处理。主要包括详尽的实时数据采集系统、分布式的数据采集和处理服务、智能电子设备（intelligent  electronic  device，IED）资源的动态共享、大容量高速存取、冗余备用、精确数据对时等。（2）信息分析。对经过采集、处理和集成后的信息进行业务分析，是开展电网相关业务的重要辅助工具。纵向包括“发电–输电–配电–需求侧”四级产业链业务分析和“国家–大区–省级–地县”四级电网信息分析。横向包括发电计划、停电管理、资产管理、维护管理、生产优化、风险管理、市场运作、负荷管理、客户关系管理、财务管理、人力资源管理等业务模块分析。（3）信息集成。智能电网的信息系统在纵向上要实现产业链信息集成和电网信息集成，横向上要实现各级电网企业内部业务的信息集成。为此有必要借鉴或利用面向服务架构（service-oriented  architecture，SOA）、IEC 61850、IEC 61968、IEC 61970等系统架构或标准，开发高效标准化的信息集成系统。（4）信息显示。为各类型用户提供个性化的可视化界面，需要合理运用平面显示、三维动画、语音识别、触摸屏、地理信息系统（GIS）等视频和音频技术。（5）信息安全。智能电网必须明确各利益主体的保密程度和权限，并保护其资料和经济利益。因此，必须研究复杂大系统下的网络生存、主动实时防护、安全存储、网络病毒防范、恶意攻击防范、网络信任体系与新的密码等技术。

3 决策与控制理论

在智能电网中，电网决策与控制的实时性、易用性、互操作性将大大提高，因此对以下几方面技术提出了新的要求：（1）快速负荷和气象预测技术;（2）快速安全稳定计算方法、判据和控制策略;（3）高性能计算方法和设备，如并行计算、云计算、海量存储、系统容错等;（4）快速仿真和建模;（5）超短期潮流分析;（6）故障定位;（7）合理应用新型人工智能技术，比如分散式智能代理、智能感知技术、自组织网络技术、虚拟现实技术等;（8）开发个性化人机交互界面及其内核技术，融合多媒体、计算机图形学、数据库设计、实时分布系统、生物特征识别技术等;（9）针对电网智能化展开电力规划的研究。

4 智能控制中心

智能控制中心是现有的EMS、DMS、SCADA、虚拟电厂（virtual  power plant）等技术的升级和结合，在研究中应根据分层分区的原则，明确不同级别控制中心的权责和功能，进行有针对性的设计，这其中包括：（1）可视化互操作平台。该平台能利用多媒体技术显示潮流、电压、功角、稳定裕度、故障位置、变电站和线路运行、发电厂状态等信息，监视控制中心各功能模块，实现个性化信息披露，接收运行人员指令。（2）预测功能。以高性能通信和信息处理为依托，与气象部门、水利部门等相关部门联合，实现信息的短时甚至超短时预测;（3）交易与调度功能。该功能包括数据管理、机组调度、电网协调、信息披露等。数据管理用于处理机组状态、电网拓扑、实时电网模型、预测参数、检修计划、电力交易基础数据（如双边合约、竞价上网、节能调度、可再生能源扶持政策、金融和约等）等信息。电网协调功能是在综合处理各级智能控制中心的决策后，协调各级电网的运行，对网间交易、机组组合、出力分配、安全校核、AGC、备用等方面进行优化协调。信息披露功能则在服从相关保密和监管条例的前提下，对发电计划、购电成本、网间交易、能耗排放、阻塞情况、预测参数以及其他必要的信息进行及时准确的披露。（4）快速安全稳定分析功能。目前的电力系统安全稳定分析主要以离线分析为主，不能完全反映系统的真实情况。在智能电网中，应推动安全稳定分析的在线化和实时化。该功能首先利用高性能量测和通信系统到得拓扑、潮流、频率、电压、设备实时模型等信息;然后据此进行状态估计和在线建模分析;最后确定当前系统的安全稳定性。（5）智能保护整定。目前的保护整定以离线整定为主。在智能电网中，将在快速安全稳定分析、实时网络拓扑和参数、实时负荷特性的基础上计算出母线、线路、变压器保护和安全自动装置的定值。

参考文献：

[1]陈树勇，宋书芳，李兰欣，等.智能电网技术综述[J].电网技术，2009.

[2]林宇锋，钟金，吴复立.智能电网技术体系探讨[J].电网技术，2009.

[3]陈振宇，王钢，李海锋，等.基于智能多代理技术的广域电网协调保护系统[J].电网技术，2008.endprint