智能電網(wǎng)信息與通信技術關鍵問題研究論文
1智能電網(wǎng)概念
智能電網(wǎng)指的是電網(wǎng)智能化，是電網(wǎng)技術發(fā)展的2．0版本。智能電網(wǎng)以信息和通信技術為支撐，建設高集成度、高速信息傳遞的電網(wǎng)系統(tǒng)，利用高速傳感器以及先進測量技術，引進理念先進的決策支持系統(tǒng)，對電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟、高效以及友好應用提供強有力的支持。
2智能電網(wǎng)運行特點
智能電網(wǎng)在設計和運行過程中，利用高速雙向通信通道進行信息傳遞，并利用傳感器技術、測控技術等進行數(shù)據(jù)采集和指令的執(zhí)行�？偟膩碚f，智能電網(wǎng)運行特點如下。
2.1自愈功能
智能電網(wǎng)的自愈功能是指當電網(wǎng)在遭受突發(fā)事故破壞時，例如雷擊、地震、火災或其他自然災害以及人為破壞后，能夠在短時間內對故障進行診斷、定位、隔離以及修復，以自身能力對電網(wǎng)進行保護，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的安全運行。自愈功能發(fā)揮作用的基礎是系統(tǒng)對電網(wǎng)實時狀態(tài)的監(jiān)控和掌握，能夠在盡可能少的人工干預下，進行備自投、故障隔離等操作，實現(xiàn)電網(wǎng)的自我恢復。
2.2較高的兼容性和集成性
智能電網(wǎng)的標志之一是較好的兼容性和較高的集成性。智能電網(wǎng)的兼容性首先表現(xiàn)在數(shù)據(jù)格式的兼容，能夠提供不同的數(shù)據(jù)格式的支持;其次，表現(xiàn)在設備的兼容性上，不同廠家、不同標準的設備能夠與智能電網(wǎng)進行互通和運行;智能電網(wǎng)的兼容性還表現(xiàn)在對于不同用戶的用電需求能夠實現(xiàn)精確控制，滿足不同用戶的需求。高度集成的系統(tǒng)對于信息采集、處理以及信息安全的保障具有重要作用。
2.3安全性
智能電網(wǎng)的安全性除保證電網(wǎng)的供電安全外，還包括與變電站、客戶、終端設備之間的通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)信息安全，智能電網(wǎng)通信技術目前應用較為廣泛的是光纖通信，數(shù)據(jù)流量大，通信質量有保障。
3智能電網(wǎng)信息及通信技術關鍵問題
當前，智能電網(wǎng)信息及通信技術的研究熱點，主要集中在通信技術、信息安全以及通信體系標準化建設等方面，這些關鍵技術的革新，將會給智能電網(wǎng)的建設及發(fā)展帶來飛速發(fā)展的契機。
3.1通信技術問題
通信技術及通信網(wǎng)絡，是智能電網(wǎng)信息輸送的動力源泉以及大動脈，對于智能電網(wǎng)終端信息采集、數(shù)據(jù)傳輸以及保護、網(wǎng)絡控制等意義重大。解決通信技術及通信網(wǎng)絡的建設問題，是發(fā)展智能電網(wǎng)的基礎保障。當前，以光纖通信為代表的信息通信技術是該領域的主流。
3.1.1光纖通信技術問題
光纖通信技術是以光纖作為信息傳遞的通道和載體，實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通的技術。一般而言，光纖通信技術可以借助MPLS(Multi－ProtocolLabelSwitching，多協(xié)議標簽交換)技術將傳統(tǒng)光纖由2M帶寬擴容到100M，可有效降低成本。目前智能電網(wǎng)光纖通信技術的主要問題是在架設以及更換加掛時光纜型式的選擇。智能電網(wǎng)通常采用OPGW、OPPC、ADSS等光纜進行網(wǎng)絡建設。OPGW光纜在敷設時具有以下兩種優(yōu)勢:第一，OPGW光纜在敷設時與地線可復用架設，能夠減少工程量，降低成本。第二，OPGW光纜能夠將信號在傳輸過程中的損失控制到較小的程度，適用于智能電網(wǎng)長遠距離信息傳輸使用，以確保通信質量。其主要缺點是易受雷擊，需附設防雷擊裝置以對其進行保護。而ADSS光纜相較于OPGW而言，在防雷擊方面具有明顯優(yōu)勢;且由于其采用低密度材料，在敷設時更加便于施工，對輸電線路影響更小;此外，該光纜敷設采用桿塔添加形式，維修和線路優(yōu)化工作便于展開。該光纜應用的主要缺點在于電腐蝕情況較為明顯。OPPC光纜目前主要在發(fā)達國家應用，其主要特點是能夠與相導線復合使用，借助相導線的高壓對光纜形成天然的保護，成為OPGW以及ADSS光纜敷設盲區(qū)的最佳替代品。三者相比，OPPC以及OPGW光纜主要適用于新建線路中，而ADSS光纜則主要用于老舊線路加掛時使用。
3.1.2電力通信技術問題
電力通信技術目前主要問題有兩種:第一，電力線纜本身的射頻干擾以及載波頻率過低，都對其尋找合適的替代品帶來較大難度，另外，新材料應用的技術難題也困擾著電力通信技術的發(fā)展。第二，互聯(lián)網(wǎng)通用的TCP/IP協(xié)議無法兼容與電力線通信，許多新技術難以得到應用。針對目前電力通信技術的主要問題，一方面可以從開發(fā)新型信息承載材料入手，解決電力線纜的使用弊端;另一方面，BPL標準開發(fā)的發(fā)展，將為未來電力線兼容互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議提供標準體制上的.極大助力。
3.2信息安全技術問題
智能電網(wǎng)從自身分布式的系統(tǒng)以及終端獲取運行數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，因而，信息傳輸?shù)陌踩c否直接關系到電網(wǎng)運行的安全，甚至能夠影響國家戰(zhàn)略部署和社會安定。因此智能電網(wǎng)ICS/MCS系統(tǒng)的安全問題顯得愈發(fā)重要。ICS/MCS系統(tǒng)的安全問題主要包括物理安全、運行安全以及信息安全三個方面。而由于智能電網(wǎng)的數(shù)字化程度高，易遭受網(wǎng)絡惡意代碼的攻擊，對電網(wǎng)造成極大威脅，這類威脅主要分為主觀威脅和客觀威脅兩類�？陀^威脅主要來自電網(wǎng)內部，包括自身電力設備及網(wǎng)絡設備的損壞或故障，由于工作人員的疏忽帶來的威脅也屬于客觀威脅;而主觀威脅則主要來自系統(tǒng)外部，主要包括商業(yè)間諜、犯罪分子以及網(wǎng)絡hacker的攻擊。智能電網(wǎng)信息安全防護的重點在于保證信息的完整性以及及時性，一旦信息完整性被破壞，無法及時進行傳遞，會造成整個電網(wǎng)運行的控制指令的錯誤甚至電網(wǎng)癱瘓。而傳統(tǒng)信息安全中所指的私密性在電網(wǎng)信息安全中反而處于較低的優(yōu)先級。為保證智能電網(wǎng)信息安全，需建立完整的信息安全方案，主要目的是:①設備接入控制:防止除系統(tǒng)許可的各類電氣設備、網(wǎng)絡設備等之外的設備接入系統(tǒng)。②數(shù)據(jù)信息認證:確認系統(tǒng)接收信息來源的合法性和信息完整性。主要技術手段可采用:第一，對終端各設備進行離線注冊并分別分配密鑰，并采用基于IBE策略的訪問控制及認證，確保終端設備接入的合法性。第二，采用基于HASH函數(shù)的信息完整性確認技術，確保系統(tǒng)接收到信息的完整性。
3.3標準體系構建問題
目前，對智能電網(wǎng)的繼續(xù)發(fā)展形成掣肘的主要問題之一便是標準體系遲遲未能完善。智能電網(wǎng)的建設牽涉到種類繁多的電氣設備、網(wǎng)絡設備，類型多樣，需要構建一個統(tǒng)一的標準體系來確保各設備之間協(xié)調運行，形成這個標準體系的主要組成包括通信協(xié)議和標準。其中通信協(xié)議主要包括互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP通信協(xié)議，而通信標準除了包括BPL標準外，還包括BACnet、IECTC57、IEC61400－25、IEEE802和1588等。從電網(wǎng)的發(fā)電、輸電、配電、送電和用電五大環(huán)節(jié)中，前三個環(huán)節(jié)目前在我國基本形成了比較完善的通信協(xié)議標準體系，以IEEE體系作為基本標準，對電網(wǎng)廣域時間進行同步，同時借助PTP等協(xié)議對發(fā)電控制系統(tǒng)進行精確調節(jié)。但是，在送用電環(huán)節(jié)，由于涉及到的用戶較多，用電設備種類覆蓋面積大，因此尚未與電氣生產(chǎn)商達成廣泛共識，形成統(tǒng)一的送用電標準體系，該項工程將會是未來智能電網(wǎng)發(fā)展的重點。
4結語
本文對智能電網(wǎng)信息和通信技術進行了多方位探討，分析了智能電網(wǎng)的概念以及包括自愈功能、兼容性和信息安全性等在內的智能電網(wǎng)運行特點，著重分析了目前智能電網(wǎng)信息和通信技術的關鍵問題，包括通信技術確保通信暢通、信息安全技術保證信息完整和及時性以及標準化體系構建的前景等問題。
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