方劍

【摘要】 目前在電網(wǎng)中使用眾多通信方式完成信息的交互，智能用電小區(qū)、商業(yè)樓宇、工廠等典型電力用戶(hù)的接入業(yè)務(wù)存在著不同的應(yīng)用架構(gòu)，影響到電力通信網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與效率，論文研究了電網(wǎng)一體化通信的實(shí)現(xiàn)方案，提出了自上而下的協(xié)議棧與整體架構(gòu)，以保障整個(gè)電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理。

【關(guān)鍵詞】電力通信 一體化協(xié)議棧 通信架構(gòu)

一、引言

隨著電力通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜，網(wǎng)絡(luò)層次和種類(lèi)增多，逐漸發(fā)展為國(guó)網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、省網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)及縣級(jí)網(wǎng)的分層次組網(wǎng)的格局[1]。設(shè)備種類(lèi)、數(shù)量、光纜公里數(shù)、帶寬、電路等通信資源都在迅速增加[2]，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行、維護(hù)與管理難題也隨之出現(xiàn)，故障定位、故障處理、資源調(diào)度等管理工作難度越來(lái)越大，影響到電力通信網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量與效率。

只有實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)一體化通信才能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些資源的績(jī)優(yōu)管理，才能及時(shí)反映設(shè)備和系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，才能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的動(dòng)態(tài)更新[3]。電網(wǎng)一體化通信的研究與分析，關(guān)鍵在于電力業(yè)務(wù)特點(diǎn)分析及其對(duì)應(yīng)通信需求分析，以保障電網(wǎng)通信提供可靠、實(shí)時(shí)和安全，保障整個(gè)電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理。論文主要對(duì)電網(wǎng)一體化通信體系涉及的通信環(huán)節(jié)中各個(gè)組成部分進(jìn)行分析研究。

二、一體化通信實(shí)現(xiàn)方案研究

電網(wǎng)一體化通信主要完成各個(gè)不同通信協(xié)議的映射，完成信息模型與信息交換模型的建立，以此完成不同體系之間的一體化通信。

如圖1所示，協(xié)議棧分為4層：底層通信協(xié)議、協(xié)議映射、信息與信息交換模型、應(yīng)用層。

底層通信協(xié)議：即OSI環(huán)境，用于在不同網(wǎng)絡(luò)中傳輸報(bào)文與數(shù)據(jù)流;

協(xié)議映射：將信息與信息交換模型適配入不同的電力通信網(wǎng)絡(luò)中，如WSN、PLC、以太網(wǎng)等;

信息與信息交換模型：構(gòu)建統(tǒng)一的電力信息模型與信息交換方式;

應(yīng)用層：為不同電力應(yīng)用，如：運(yùn)行、需求響應(yīng)、營(yíng)銷(xiāo)等，提供相應(yīng)的服務(wù)。

三、電網(wǎng)一體化通信架構(gòu)研究

體系架構(gòu)設(shè)計(jì)需要綜合考慮到對(duì)舊系統(tǒng)的兼容、功能、信息通信、安全等因素。

圖2為論文提出的架構(gòu)，電網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)包括配網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、輸電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)、高級(jí)量測(cè)系統(tǒng)主站等;用戶(hù)側(cè)主要包括各種智能設(shè)備和用戶(hù)側(cè)能源管理系統(tǒng)。

其中GS為電網(wǎng)側(cè)系統(tǒng)（Grid side System），包括服務(wù)提供商系統(tǒng)、分布式能源管理系統(tǒng)、能源提供商系統(tǒng)、ESCO，高級(jí)計(jì)量體系架構(gòu)、其他操作系統(tǒng)等相關(guān)電網(wǎng)側(cè)所使用的系統(tǒng)。

US：用戶(hù)側(cè)智能系統(tǒng)，主要包括能源管理系統(tǒng)、分布式發(fā)電系統(tǒng)、用戶(hù)進(jìn)程等其他系統(tǒng)。

UE：用戶(hù)側(cè)智能設(shè)備，包括太陽(yáng)能發(fā)電控制設(shè)備、網(wǎng)關(guān)設(shè)備、分布式電源、恒溫器、簡(jiǎn)單負(fù)荷控制設(shè)備、能源存儲(chǔ)設(shè)備、家庭商業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、智能電表、可調(diào)光源等。

電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)：電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)由有線或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組成，所有電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)智能設(shè)備都能夠通過(guò)電網(wǎng)側(cè)網(wǎng)絡(luò)連入核心網(wǎng)中。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可能是CDMA，GSM，GPRS，iDEN，WIMAX，LTE等點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)、多播網(wǎng)絡(luò)，甚至是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)。

電網(wǎng)一用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)：電網(wǎng)一用戶(hù)網(wǎng)絡(luò)用于連接電網(wǎng)測(cè)與用戶(hù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，可能是公網(wǎng)也可能是私網(wǎng)。用戶(hù)側(cè)網(wǎng)絡(luò)也可能是有線的或是無(wú)線的，主要提供電網(wǎng)側(cè)與用戶(hù)側(cè)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)。

用戶(hù)側(cè)網(wǎng)絡(luò)：用戶(hù)側(cè)網(wǎng)絡(luò)指的是連接電網(wǎng)用戶(hù)設(shè)備任何的網(wǎng)絡(luò)，可以是有線的無(wú)線的，主要是公網(wǎng)。

這種架構(gòu)的特點(diǎn)如下：

（1）電網(wǎng)可以通過(guò)智能電表（采用AMI網(wǎng)絡(luò)，包括電表直接控制部分用電設(shè)備），或者通信網(wǎng)關(guān)（采用英特網(wǎng)等公網(wǎng)），或者通過(guò)專(zhuān)用網(wǎng)關(guān)（采用專(zhuān)網(wǎng)但不通過(guò)智能電表的情況下）三種主要形式和用戶(hù)交互。

（2）考慮到工業(yè)、商業(yè)、居民各種用戶(hù)。本標(biāo)準(zhǔn)支持三種用戶(hù)側(cè)智能設(shè)備控制模式：設(shè)備本地自主控制;通過(guò)用戶(hù)能源管理集中協(xié)調(diào)再與電網(wǎng)交互;受電網(wǎng)側(cè)直接控制。

（3）圖2中中間部分是電網(wǎng)和用戶(hù)交互的關(guān)鍵，僅需要對(duì)中間部分進(jìn)行重新設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)就能夠完成電網(wǎng)一體化通信。

四、結(jié)束語(yǔ)

智能電網(wǎng)背景下的全控制對(duì)電力通信提出了新的要求，只有實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)通信的一體化，統(tǒng)一化才能夠保障電網(wǎng)通信提供可靠、實(shí)時(shí)和安全，保障整個(gè)電力系統(tǒng)的有效、安全、穩(wěn)定運(yùn)行和運(yùn)營(yíng)管理。

論文研究了電力一體化通信體系，綜合不同電力系統(tǒng)通信現(xiàn)狀提出了一種實(shí)現(xiàn)一體化通信方案，對(duì)電網(wǎng)一體化通信體系涉及的通信環(huán)節(jié)中各個(gè)組成部分進(jìn)行了分析研究。

參 考 文 獻(xiàn)[1]張麗霞，高偉，山西電力一體化通信資源管理系統(tǒng)的升級(jí)改造[J].山西電力，2011，05：59-62[2]王曉蔚，高志強(qiáng)，胡文平，李天然，河北南網(wǎng)智能配用電一體化通信平臺(tái)建設(shè)[J]電力系統(tǒng)通信，2013，01：16-20[3]林韓.電力企業(yè)一體化信息集成平臺(tái)的研究與實(shí)踐[J].電力信息化，2007，10：66-69