智能配电网通信组网技术研究与应用

张志先

（云南云铝泽鑫铝业有限公司，云南 曲靖 655500）

0 引 言

智能电源管理系统能够实现对配电网的实时监控、智能分析和优化控制，从而有效提高供电可靠性，降低能耗和故障发生概率，并提升整体运营效率[1]。该系统集成先进的传感技术、通信技术、数据处理技术以及控制策略，能够实时感知配电网的运行状态，快速响应电力需求变化，并自动调整电源配置，确保供电的连续性。

1 智能配电网概述

1.1 智能配电网定义

智能配电网是一种应用现代科技手段对传统配电网进行智能化改造和升级的电力网络[2]。电力网络包括输电、变电和配电3 个环节，拓扑结构如图1所示。其充分利用电子技术、通信技术、计算机与网络技术等先进技术，实现对配电网在线数据、离线数据、用户数据、电网结构以及地理图形等信息的高度集成。

图1 电网拓扑结构

1.2 智能配电网架构

智能配电网由配电变电站、配电线路、配电变压器等配电设备组成。这些设备是构成配电网的硬件基础，负责将电力从输电网引入并分配到各用户端。

1.3 智能配电网的核心目的

智能配电网的核心目标是提高电力系统的供电可靠性和电能质量，并降低运行成本，减少对环境的影响。智能配电网凭借自身的自愈能力、高级安全性、与用户的互动支持以及对配电网设备的可视化管理等功能特征，实现对电力网络的全面优化。

2 传统配电网通信组网技术

传统配电网通信组网技术长期依赖有线通信方式，尤其是光纤通信。但光纤通信存在一些固有的问题，如光纤铺设的成本高昂、耗时长，特别是在地理环境复杂的地区。同时，光纤通信对物理损坏非常敏感，一旦光纤出现断裂或损坏，修复工作既耗时又费力[3]。此外，光纤通信在日常的通信过程中不能根据电力网络的动态变化进行快速调整。在发生自然灾害时，光纤通信的脆弱性暴露无遗。例如，地震、洪水等自然灾害容易导致光纤断裂，进而造成通信中断，严重影响配电网的安全稳定运行。

3 智能配电网通信组网技术

与传统配电网通信组网技术相比，智能配电网通信组网技术更加注重通信的可靠性、实时性和灵活性。无线通信技术具有快速部署、灵活配置、低成本维护等优势，在智能配电网中得到广泛应用。特别是无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）、全球微波接入互操作性（World Interoperability for Microwave Access，WiMAX）等无线宽带技术，能够提供高速、稳定的数据传输服务，满足智能配电网对实时性和大数据量的需求。电力线载波通信技术则将电力线路作为传输媒介，实现数据传输和电力传输的有机结合。无线通信技术在智能配电网中的应用特点和参数指标见表1。

表1 无线通信技术在智能配电网中的应用特点和参数指标

4 智能配电网通信网络安全

4.1 安全需求分析

智能配电网的通信网络承载着大量的电力运行信息和管理数据，其安全性直接关系着电力系统的稳定运行和用户的正常供电。因此，系统全面分析智能配电网通信网络可能面临的安全威胁，对通信网络中的资源和数据进行访问控制，防止未经授权的访问和操作[4]。基于安全需求，设计智能配电网通信网络安全机制设计。安全需求分析数据如表2 所示。

表2 安全需求分析数据

4.2 安全机制设计

采用加密算法对通信数据进行加密处理，定期更换关键数据的密钥，以增加破解难度。在数据发送时附加校验码，接收方在接收数据时对校验码进行验证。同时，采用数字证书、动态口令等身份认证技术，对通信双方进行身份认证，防止非法接入。基于角色的访问控制（Role-Based Access Control，RBAC）技术，对通信网络中的资源和数据进行细粒度的访问控制，确保只有授权用户才能访问相关数据。安全机制设计数据如表3 所示。

表3 安全机制设计数据

4.3 安全性能评估

模拟常见的网络攻击手段，采用专业的漏洞扫描工具对通信网络进行漏洞扫描，并邀请专业的安全团队进行渗透测试，分别从外部和内部突破通信网络的安全防线。同时，定期对通信网络进行安全审计，检查安全机制的执行情况。安全性能评估数据如表4所示。

表4 安全性能评估数据

由表4 可知，采用安全性能评估策略后，成功防御超1 000 次的模拟网络攻击，每季度借助专业工具进行漏洞扫描发现的漏洞数少于5 个。通信网络的安全漏洞得到较好的控制和管理，安全团队能够及时发现并修复潜在的安全隐患。

5 智能配电网通信组网技术在实际应用中的挑战与解决方案

5.1 网络复杂性与可扩展性

智能配电网通信网络的复杂性取决于系统需要连接的设备、传感器和控制系统数量。随着电力需求的日益增长和分布式能源的接入，网络需要具备良好的可扩展性[5]。然而，实际应用中，网络的复杂性和可扩展性会受通信协议不统一、设备兼容性差、网络带宽不足等问题的制约。

为解决网络复杂性和可扩展性问题，需要采用分层分区的网络架构，将配电网划分为多个独立的通信子网，降低网络复杂性，同时对网络进行实时监控和动态调整，确保网络的可扩展性。

5.2 网络性能与可靠性

智能配电网通信网络需要实时传输大量的电力运行信息，因此对网络性能和可靠性要求较高。为提升网络性能，减少网络拥塞和传输时延，需要建立网络备份和冗余机制，并采用CloudEngine S5735I-S-V2工业交换机，确保主网络出现故障时能够及时切换至备用网络。

在硬件技术方面，我国已掌握具备高速、大容量的光通信技术，能够大幅提升光传输速率。通过部署高性能的光传输设备和光纤网络，为备用网络的快速切换提供坚实基础。在软件技术方面，我国自主研发分布式操作系统、云计算平台等关键技术，实现网络资源的自动化调度和优化配置。当主网络出现故障时，系统可以自动识别并切换至备用网络，确保业务的无缝衔接。同时，借助人工智能、大数据等技术，网络管理系统可以实时监测网络运行状态，预测潜在故障问题，进一步提高网络切换的及时性和准确性。我国在网络安全方面也取得显著成果。通过构建多层次、多方位的安全防护体系，能够有效抵御网络攻击和恶意病毒，保障网络基础设施的安全稳定运行。在此基础上，制定相应的应急预案，确保在网络故障切换过程中，保障关键业务和数据的安全。为应对日益严峻的网络威胁，融合路由、交换、虚拟专用网络（Virtual Private Network，VPN）以及无线接入等多种功能，支持4G 和5G 接入，并建立网络备份和冗余机制。

5.3 安全性与隐私保护

智能配电网通信网络承载着大量敏感数据，一旦发生数据泄露或被篡改，将对电力系统的稳定运行和用户的正常供电造成严重影响。为确保网络安全，实现隐私保护，须建立完善的网络安全管理体系。例如，电力公司可以监控配电网的实时状态，利用数据预测故障，并在故障发生前主动修复故障。电力公司应重点关注电网的可靠性和恢复能力，优化电网运营管理。在技术层面，电力公司将继续推进电网智能化建设，运用大数据、云计算、物联网等先进技术，提高电网的自动化水平和故障处理能力。为提高电网的恢复能力，电力公司还须加强与政府部门、社会组织和广大用户的合作，迅速展开抢修工作，及时修复电网故障。

6 结 论

智能配电网通信组网技术的研究与应用，对于提升配电网的智能化水平和运行效率具有重要意义。通过概述智能配电网，明确其在现代电力系统中的重要地位和作用。在研究智能配电网通信组网技术时，深入探讨其运作原理和技术特点，特别是网络安全方面的问题，确保配电网的安全稳定运行。随着5G、物联网等先进通信技术的发展，智能配电网通信组网技术将迎来更多的发展机遇。未来，研究者需要进一步挖掘更多优质的电网服务，帮助企业获得更为安全可靠的配电网通信组网技术，从而为电力系统的智能化升级提供有力支撑。