丘煥新

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淺析智能電網(wǎng)通信與信息技術(shù)問(wèn)題

丘煥新

廣東省電信規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司，廣東 廣州 510630

隨著全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)規(guī)模擴(kuò)大，電網(wǎng)的發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展存在著密切的聯(lián)系，電網(wǎng)發(fā)展的重要性日趨明顯。在信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通信技術(shù)聯(lián)合推動(dòng)下的智能電網(wǎng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)?；诖耍瑥奈覈?guó)智能電網(wǎng)模式下信息通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀出發(fā)，分析了智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)問(wèn)題及解決措施。

智能電網(wǎng)；信息及通信網(wǎng)絡(luò)；技術(shù)問(wèn)題

1 我國(guó)智能電網(wǎng)模式下信息通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展現(xiàn)狀分析

1.1 電子信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，信息通信網(wǎng)絡(luò)趨向市場(chǎng)化

2013年，我國(guó)的電子信息產(chǎn)業(yè)500萬(wàn)元以上項(xiàng)目共完成固定資產(chǎn)投資額9863億元，已然成為了社會(huì)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系的支柱產(chǎn)業(yè)。以物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等新興技術(shù)為代表的電子信息產(chǎn)業(yè)，將會(huì)在進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)“三網(wǎng)融合”市場(chǎng)發(fā)展的基礎(chǔ)上，為電信市場(chǎng)業(yè)務(wù)集成及市場(chǎng)開(kāi)拓提供重要的發(fā)展契機(jī)。而作為工業(yè)革命與信息產(chǎn)業(yè)革命結(jié)合的重要產(chǎn)物，智能電網(wǎng)模式下的信息通信網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始作為電網(wǎng)與信息通信網(wǎng)絡(luò)的結(jié)合點(diǎn)，逐步趨向于市場(chǎng)化，從而為創(chuàng)造出更多新的業(yè)務(wù)需求和應(yīng)用領(lǐng)域做出更為獨(dú)特的貢獻(xiàn)[1]。

1.2 技術(shù)壁壘逐漸消失，信息通信網(wǎng)絡(luò)資源優(yōu)勢(shì)明顯

中國(guó)電力通信經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)取得了令人矚目的成就。借助微波、載波、光纜等多種通信手段，一個(gè)以北京市為中心，覆蓋全國(guó)的立體交叉通信網(wǎng)絡(luò)已在21世紀(jì)初步形成，這就為信息通信網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建提供了大量的資源優(yōu)勢(shì)。例如遍布全國(guó)各大城市的電纜管道，為信息通信網(wǎng)絡(luò)的光纖接入網(wǎng)提供了必要的基礎(chǔ)；超過(guò)60萬(wàn)千瓦的輸電線路，給信息通信網(wǎng)絡(luò)中電力特殊光纜的架設(shè)打下了穩(wěn)固的根基；無(wú)源光纖接入、無(wú)線寬帶等技術(shù)的不斷成熟，使得信息通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)難題得以解決。因此，信息通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展具有得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)[2]。

2 智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)問(wèn)題及解決措施分析

2.1 通信技術(shù)

（1）光纖以太網(wǎng)通信技術(shù)。理論上而言，借助MPLS（多協(xié)議標(biāo)簽交換），光纖通信可將傳統(tǒng)的2?M帶寬擴(kuò)展為1000?M，在數(shù)字融合簡(jiǎn)化、成本降低等方面均有重要的應(yīng)用。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，常用電力特種光纜包括OPGW、OPPC、ADSS等。其中，OPGW的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：1）OPGW是通過(guò)與地線直接復(fù)用所架設(shè)的，在成本方面能夠節(jié)省下重復(fù)建設(shè)地線的巨大開(kāi)支。2）其信號(hào)傳輸?shù)膿p耗較小，能夠在電力系統(tǒng)的長(zhǎng)距離通信中保障較高程度的通信質(zhì)量。但缺點(diǎn)在于在雷雨天氣易遭受雷擊導(dǎo)致嚴(yán)重?fù)p壞。而ADSS 光纜的優(yōu)勢(shì)在于其材料采用絕緣介質(zhì)，避免了雷擊的影響，且所使用材料密度較低，同等情況下比OPGW光纜具有更輕的重量，對(duì)智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)中輸電線路的影響較小。同時(shí)由于其安裝形式為桿塔添加型，相關(guān)的維修及優(yōu)化工作可以獨(dú)立進(jìn)行，降低了因停電修復(fù)帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。但其不可避免的缺陷在于會(huì)與化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生電腐蝕現(xiàn)象。因此在新建線路或是更換線路時(shí)，OPGW光纜往往具有更高的應(yīng)用價(jià)值。但在對(duì)老線路加掛光纜時(shí)，ADSS 光纜將會(huì)更為出色。值得一提的是，部分發(fā)達(dá)國(guó)家在電力線路桿塔架設(shè)中，還會(huì)采用OPPC型光纜，其能夠與相導(dǎo)線復(fù)合所保持的高電壓狀態(tài)無(wú)疑成了天然的防盜器，故隨著我國(guó)光纖以太網(wǎng)通信技術(shù)的不斷成熟，當(dāng)無(wú)法找到合適的ADSS和OPGW的敷設(shè)空間時(shí)，OPPC 型光纜亦有著不可忽視的應(yīng)用價(jià)值。

（2）電力線通信技術(shù)。電力線通信技術(shù)在電力通信網(wǎng)的主干網(wǎng)絡(luò)中已有了廣泛的應(yīng)用，并正逐步向用戶端推進(jìn)。但在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，電力線通信技術(shù)還存在兩方面的缺陷：①電力線自身存在射頻干擾、載波頻率低等弊端，考慮到電力線通信技術(shù)所使用的電力線短期內(nèi)難以找到合適的替代品，故材料因素引起的通信質(zhì)量下降短期內(nèi)還難以消除。②TCP/IP通信協(xié)議與電力線的通信技術(shù)不兼容，使得在通信網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)中，電力線通信技術(shù)難以得到有效應(yīng)用。概括而言，這兩方面一個(gè)是技術(shù)方面的缺陷，另一個(gè)則是體制方面的缺陷。在技術(shù)方面，未來(lái)的新型材料將承載著解決電力線材料弊端的期望。而在體制方面，隨BPL標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)進(jìn)程的不斷深入， 電力線的通信技術(shù)將可能實(shí)現(xiàn)即插即用的使用模式，從而與以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相兼容。如果未來(lái)二十年內(nèi)，因材料因素引起的通信質(zhì)量問(wèn)題能夠得到克服，與BPL 標(biāo)準(zhǔn)相兼容的電力線通信技術(shù)將有著極其廣闊的發(fā)展前景[3]。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)體系

智能電網(wǎng)需要依托多樣的設(shè)備類型所實(shí)現(xiàn)，為了保證各設(shè)備之間能夠協(xié)調(diào)工作，以及整個(gè)信息通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，完善的信息及通信標(biāo)準(zhǔn)體系不可或缺。除了上文中提到了TCP/IP通信協(xié)議、BPL通信標(biāo)準(zhǔn)以外，智能電網(wǎng)依托的通信標(biāo)準(zhǔn)體系包括BACNET、ANSIC12、IECTC57、IEC61400-25、IEEE802、IEEE1588等等。就我國(guó)現(xiàn)階段智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)情況而言，在“發(fā)、輸、配、送、用”五大環(huán)節(jié)中，發(fā)電、輸電、配電領(lǐng)域的信息及通信標(biāo)準(zhǔn)體系已趨于完善，基本遵循IEEE 系列的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。例如IEEE1588 標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)納秒級(jí)的廣域互聯(lián)大電網(wǎng)的時(shí)間同步，并借助PTP同步協(xié)議確保了發(fā)電控制系統(tǒng)的精確同步；IECTC57制定的通信協(xié)議可對(duì)實(shí)體進(jìn)行身份認(rèn)證，借助數(shù)據(jù)加密和數(shù)字簽名等技術(shù)，防止信道竊聽(tīng)、數(shù)據(jù)篡改等行為，保障了配電系統(tǒng)零狀態(tài)響應(yīng)的正確性。

2.3 安全防護(hù)

（1）安全機(jī)制配備。安全機(jī)制配備工作是我國(guó)智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)工作的最薄弱環(huán)節(jié)，雖然在電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，大至工作站、服務(wù)器、小至路由器，都會(huì)給網(wǎng)絡(luò)傳輸配備相關(guān)的安全機(jī)制。但就實(shí)際情況而言，大部分個(gè)人用戶并不能對(duì)安全機(jī)制進(jìn)行有效配置，即使是具備頂級(jí)IT維護(hù)團(tuán)隊(duì)的大型企業(yè)，這種情況也并不少見(jiàn)。

（2）威脅應(yīng)對(duì)能力。威脅應(yīng)對(duì)能力的提升是智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)工作的重要環(huán)節(jié)，當(dāng)信息系統(tǒng)攻擊發(fā)生時(shí)，電網(wǎng)的安全系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有及時(shí)啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)對(duì)和報(bào)警機(jī)制能力。當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)，安全系統(tǒng)也應(yīng)當(dāng)具有產(chǎn)生聯(lián)動(dòng)響應(yīng)的能力，從而及時(shí)應(yīng)對(duì)突發(fā)性威脅。

（3）重要系統(tǒng)的可靠性。智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的重要系統(tǒng)包括電力數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、變電站自動(dòng)化系統(tǒng)、配電自動(dòng)化系統(tǒng)、微機(jī)繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置、廣域相量測(cè)量系統(tǒng)等等。這些系統(tǒng)一旦被外部邊界發(fā)起的攻擊侵入，往往會(huì)對(duì)整個(gè)信息通信網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生致命的影響，故提升這些重要系統(tǒng)的可靠性，尤其是防止黑客攻擊造成系統(tǒng)事故，對(duì)智能電網(wǎng)信息通信網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)工作有著重要意義。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，我們要以智能化電網(wǎng)為基礎(chǔ)，利用通信技術(shù)和信息技術(shù)，加大維護(hù)管理，積極應(yīng)對(duì)各種故障，提高電網(wǎng)智能化進(jìn)程中信息和通信技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題的解決能力。

[1]陳瀟夢(mèng).面向智能電網(wǎng)的通信中間件的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國(guó)產(chǎn)業(yè)報(bào)，2012，4（20）：190-191.

[2]王玉生.智能電網(wǎng)信息和通信技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)題探討[J].中國(guó)信息技術(shù)，2011，9（11）：67-68.

[3]鄭坤.淺談新形勢(shì)下光纖通信技術(shù)在電力通信網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，2（45）：147-148.

Analysis on Intelligent Power Network Communication and Information Technology

Qiu Huanxin

Guangdong Planning and Designing Institute of Telecommunications Co., Ltd., Guangdong Guangzhou 510630

With the expansion of global economic development and urban construction, the development of power grid is closely related to the development of national economy. The importance of grid development is becoming more and more obvious. In the information network technology and communication technology jointly driven by the smart grid is an inevitable trend. Based on this, this paper analyzes the current situation of information communication network in China’s smart grid mode, analyzes the technical problems and solutions of intelligent grid information communication network, and hopes to bring some help to the relevant personnel.

smart grid; information and communication network; technical problem

TM76；TN915.853

A

1009-6434（2017）02-0062-02