李良

【摘 要】智能電網(wǎng)的構(gòu)建，有主網(wǎng)和配網(wǎng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)管理的趨向，從數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集量到數(shù)十萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)采集，大量的數(shù)據(jù)如何進(jìn)行有效的管理，是待解決的問題。本文從通信電源、數(shù)字變電站通信的需求、數(shù)據(jù)信息的管理（數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、信息集成、分析優(yōu)化和信息展現(xiàn)）方面進(jìn)行論述。

【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；智能電網(wǎng)；通信電源；信息管理

【中圖分類號(hào)】 E965【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0296-02

智能電網(wǎng)（smart power grids），就是電網(wǎng)的智能化，也被稱為“電網(wǎng)2.0”，它是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測(cè)量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法以及先進(jìn)的決策支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)，其主要特征包括自愈、激勵(lì)和包括用戶、抵御攻擊、提供滿足21世紀(jì)用戶需求的電能質(zhì)量、容許各種不同發(fā)電形式的接入、啟動(dòng)電力市場(chǎng)以及資產(chǎn)的優(yōu)化高效運(yùn)行。

一、通信電源

通信電源是整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，但是通信電源在整個(gè)通信行業(yè)中占的比例并不大。電信運(yùn)營(yíng)商在電源產(chǎn)品上的采購(gòu)主要是每年的設(shè)備維護(hù)和系統(tǒng)設(shè)，其中電源設(shè)備的維護(hù)通常占采購(gòu)量的比重更高。電信運(yùn)營(yíng)商每年用于電源系統(tǒng)的建設(shè)上的費(fèi)用相對(duì)較少，除非電信系統(tǒng)需要大規(guī)模的升級(jí)或者擴(kuò)建，運(yùn)營(yíng)商才會(huì)增加電源設(shè)備的采購(gòu)量。電力通信電源是智能電網(wǎng)的通信系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，通信電源系統(tǒng)的質(zhì)量好壞關(guān)系到通信網(wǎng)的安全和質(zhì)量，如果電源出現(xiàn)故障，對(duì)電網(wǎng)的安全和運(yùn)行帶來(lái)了極大的危害，還能產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。所以，在只能電網(wǎng)通信電源的管理和維護(hù)應(yīng)該被重視。在智能電網(wǎng)中，采用先進(jìn)的、集中、自動(dòng)化的管理的方式進(jìn)行。采用先進(jìn)、可靠性高的電源電池和穩(wěn)定的供電方式對(duì)構(gòu)建強(qiáng)大的通信供電系統(tǒng)尤為重要。通信電源供電系統(tǒng)中，一般采用DC-DC轉(zhuǎn)換器對(duì)通信設(shè)備供電。蓄電池可采用免維護(hù)電池，壽命長(zhǎng)且密封性較好。建議采用雙蓄雙充模式，可適當(dāng)加大直流蓄電池組的容量，采用兩組DC-DC轉(zhuǎn)換器為通信設(shè)備供電，可以保證通信設(shè)備供電可靠性。在保證通信設(shè)備安全可靠供電的同時(shí)，不僅降低了設(shè)備投資，實(shí)現(xiàn)了資源共享，還可降低工作人員的維護(hù)量。

二、數(shù)字變電站通信需求及滿足

數(shù)字化變電站的基本概念為變電站的信息采集、傳輸、處理、輸出過(guò)程全部數(shù)字化，基本特征為設(shè)備智能化、通信網(wǎng)絡(luò)化、模型和通信協(xié)議統(tǒng)一化、運(yùn)行管理自動(dòng)化等。伴隨著網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化變電站乃至數(shù)字化電網(wǎng)的逐步建立，為構(gòu)建智能電網(wǎng)的建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。初步統(tǒng)計(jì)，國(guó)家電網(wǎng)公司系統(tǒng)已有70多座數(shù)字化變電站投入運(yùn)行，在數(shù)字化變電站研究和應(yīng)用領(lǐng)域取得的成果，使在變電站一次設(shè)備、變電站通信網(wǎng)絡(luò)等方面具備了建設(shè)智能電網(wǎng)的條件，對(duì)智能電網(wǎng)的發(fā)展將起到重大推動(dòng)作用。推廣數(shù)字化變電站，促進(jìn)電網(wǎng)的智能發(fā)展，需要考慮現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)改造和構(gòu)建新興通信網(wǎng)絡(luò)，以滿足變電站的數(shù)字化建設(shè)。

2.1 通信開放、標(biāo)準(zhǔn)化

數(shù)字化變電站的主要一次設(shè)備和二次設(shè)備都應(yīng)為智能設(shè)備，這是變電站實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的基礎(chǔ)。智能設(shè)備需具備可與其他設(shè)備交互參數(shù)、狀態(tài)和控制命令等信息的通信接口。構(gòu)建開放的通信架構(gòu)，形成一個(gè)“即插即用”的環(huán)境，使電網(wǎng)元件之間能夠進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信。統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字化變電站可以對(duì)傳感器、智能電子設(shè)備（IEDs）還有應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫通信，就是信息在設(shè)備和系統(tǒng)這兩個(gè)之間得到完全的理解，這樣才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備和設(shè)備時(shí)間、設(shè)備和系統(tǒng)之間、系統(tǒng)和系統(tǒng)之間的相互操作的功能。實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，必須依靠電力公司、設(shè)備知道企業(yè)和標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)之間的相互溝通和各做，才能實(shí)現(xiàn)。

2.2 通信網(wǎng)絡(luò)化

數(shù)字化變電站內(nèi)設(shè)備之間的連接全部采用高速的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)真正實(shí)現(xiàn)資源共享？并要求通信具備實(shí)時(shí)性、安全性。目前的通信需求主要是系統(tǒng)物理量的傳遞，主要足四遙：遙測(cè)，遙信，遙控，遙調(diào)。測(cè)量數(shù)據(jù)、遙控命令等都要求實(shí)時(shí)傳送，一旦出現(xiàn)故障，則需要傳送大量的數(shù)據(jù)，要求信息能在站內(nèi)通信網(wǎng)絡(luò)上快速傳遞。通信的安全問題也是至關(guān)重要的，可采取只讀訪問以及密碼和防火墻等策略。

2.3 信息集成化

高速通信系統(tǒng)使得各種不同的智能電子設(shè)備（IEDs）、智能表計(jì)、控制中心、電力電子控制器、保護(hù)系統(tǒng)以及用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化的通信，同時(shí)，這中間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息都集中采集、統(tǒng)一傳送，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)信息的高度集成和共享，采用統(tǒng)一的平臺(tái)和模型，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和精細(xì)化管理。

三、信息管理

3.1 數(shù)據(jù)采集

在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集上，智能電網(wǎng)大大擴(kuò)展了監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA）的數(shù)據(jù)采集范圍和數(shù)量，提高了電網(wǎng)的“可視化”。智能電網(wǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要包括三類：電網(wǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和客戶計(jì)量數(shù)據(jù)。電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和更加詳細(xì)的客戶計(jì)量數(shù)據(jù)的采集，為企業(yè)提供更多有價(jià)值的信息和更有力的決策支持。設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集有利于推進(jìn)電力行業(yè)設(shè)備狀態(tài)檢修的發(fā)展。電網(wǎng)企業(yè)目前在開展?fàn)顟B(tài)檢修和狀態(tài)評(píng)估的初期工作，設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的獲取是狀態(tài)檢修和狀態(tài)評(píng)估的重要基礎(chǔ)。同時(shí)，電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)該根據(jù)不斷更新與變化的設(shè)備情況，花大力氣制定和更新設(shè)備狀態(tài)評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 數(shù)據(jù)傳輸

智能電網(wǎng)需要采集大量的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和客戶計(jì)量數(shù)據(jù)。這兩類數(shù)據(jù)的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)量大，采集點(diǎn)多且分散，對(duì)實(shí)時(shí)性要求比電網(wǎng)實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)低，數(shù)據(jù)需要被多個(gè)系統(tǒng)和業(yè)務(wù)部門使用。在智能電網(wǎng)中，對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)的采集是采用基于開放標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字通信網(wǎng)，即基于IP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方式。它是基于開放標(biāo)準(zhǔn)（TCP/IP）的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通信，提供協(xié)議轉(zhuǎn)換器，可以兼容現(xiàn)有設(shè)備，多通道共用，提高通道利用率，多通道容量可以被其他數(shù)據(jù)通利用，更適合對(duì)大量的設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)和計(jì)量數(shù)據(jù)的采集。采用基于IP的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸，各后臺(tái)系統(tǒng)通過(guò)訂閱方式直接獲取所需數(shù)據(jù)，減少了數(shù)據(jù)通道壓力，避免在實(shí)時(shí)系統(tǒng)和管理系統(tǒng)之間開發(fā)多個(gè)數(shù)據(jù)接口，有利于實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的共享。

3.3 信息集成

針對(duì)電力企業(yè)已經(jīng)存在的信息“孤島”和“煙囪”問題，智能電網(wǎng)尤其強(qiáng)調(diào)建立企業(yè)信息總線（ESB），實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)信息集成。智能電網(wǎng)中，需要集成的信息包括自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)公司內(nèi)部管理應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的管理數(shù)據(jù)、外部應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)的信息集成，需要建立企業(yè)信息集成總線，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)，各應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成到統(tǒng)一的分析數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。企業(yè)信息集成總線中信息交換以及數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)模型參照/遵循CIM標(biāo)準(zhǔn)。

3.4 分析信息

信息分析是智能電網(wǎng)的核心內(nèi)容，是電網(wǎng)智能化的根本體現(xiàn)，有利于支持電網(wǎng)企業(yè)的業(yè)務(wù)改進(jìn)與創(chuàng)新。數(shù)據(jù)分析的水平很大程度上取決于信息集成程度。根據(jù)智能電網(wǎng)信息集成程度，將分析優(yōu)化分為四個(gè)層次：實(shí)時(shí)事件、閉值、通知、屏幕顯示、郵件、傳呼；指標(biāo)計(jì)算、趨勢(shì)分析；數(shù)據(jù)分析、事件的實(shí)時(shí)或事后診斷處理、數(shù)據(jù)挖掘；高級(jí)優(yōu)化、業(yè)務(wù)建模和規(guī)劃、決策支持。針對(duì)電網(wǎng)企業(yè)不同的業(yè)務(wù)主題，建立完整的分析結(jié)構(gòu)層次，指導(dǎo)對(duì)數(shù)據(jù)的深度利用；電網(wǎng)企業(yè)內(nèi)部不同層次的人員，可以從這個(gè)完整的分析結(jié)構(gòu)中訂閱自己需要的分析功能；這樣一個(gè)分析結(jié)構(gòu)層次中，實(shí)際上包含了電網(wǎng)企業(yè)的重要運(yùn)營(yíng)和管理指標(biāo)體系，能夠清楚地表征電網(wǎng)企業(yè)的整體運(yùn)營(yíng)狀況。

3.5 信息顯示

通過(guò)門戶系統(tǒng)，能夠從多個(gè)數(shù)據(jù)源獲取數(shù)據(jù)，將經(jīng)過(guò)分析優(yōu)化處理后的信息，以用戶定制的門戶和儀表盤方式呈現(xiàn)給用戶。門戶系統(tǒng)為用戶提供一站式信息訪問，不同層次的用戶獲得自己關(guān)注的信息，用戶能夠配置需要顯示的信息和表現(xiàn)方式，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)分析結(jié)果的企業(yè)級(jí)分發(fā)。

3.6 信息的安全管理

電力系統(tǒng)存在大量的數(shù)據(jù)信息，包括發(fā)電商，電力企業(yè)，電網(wǎng)，用戶的資料信息。智能電網(wǎng)中，必須明確各個(gè)主題的權(quán)限和保護(hù)程度，確保各個(gè)利益主體的切身利益。信息傳輸過(guò)程必須能抵御外部干擾和惡意的竊取，加強(qiáng)主動(dòng)實(shí)時(shí)防護(hù)和信息的安全存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)病毒防范、惡意攻擊防范、網(wǎng)絡(luò)信任體系與新的密碼等技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

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