引言

保障能源安全、應(yīng)對(duì)全球氣候變化是全人類所面臨的重大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，歐洲、北美等主要發(fā)達(dá)國(guó)家于本世紀(jì)初相繼提出了智能電網(wǎng)(SmartGrid)的建設(shè)愿景，希望用智能電網(wǎng)技術(shù)解決可再生能源規(guī)?；谩①Y源大規(guī)模優(yōu)化配置、電動(dòng)汽車大規(guī)模接入等系列問(wèn)題，從而達(dá)到調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、保證國(guó)家能源安全、降低碳排放標(biāo)準(zhǔn)等系列目的。這一設(shè)想，立即在全世界范圍得到認(rèn)可與響應(yīng)，各國(guó)都把電力建設(shè)的重點(diǎn)放在了智能電網(wǎng)的研究與建設(shè)上。所謂智能電網(wǎng)，就是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)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)與用戶的互動(dòng)及電網(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)。

在智能電網(wǎng)的建設(shè)過(guò)程中，智能配電網(wǎng)是其研究重點(diǎn),而通信技術(shù)則是實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)。沒(méi)有先進(jìn)的通信網(wǎng)絡(luò),任何智能配電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)都沒(méi)法體現(xiàn)，所以，要實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵一步，就是建立雙向、高速、集成的通信網(wǎng)絡(luò)。

本文首先介紹配電網(wǎng)通信現(xiàn)狀，然后介紹常用的幾種通信方式、智能配電網(wǎng)通信應(yīng)用的場(chǎng)景以及通信的標(biāo)準(zhǔn)，最后對(duì)智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了簡(jiǎn)單探討。

1配電網(wǎng)通信現(xiàn)狀

目前，配電網(wǎng)的通信系統(tǒng)接入方式多種多樣(包括PLC技術(shù)、微波、GSM/CDMA等)，然而，配電網(wǎng)通信缺乏統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，通信信道穩(wěn)定性差，數(shù)據(jù)信息傳輸速率比較低且安全性低，技術(shù)設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)等存在差異，電力系統(tǒng)現(xiàn)有資源無(wú)法得到有效利用，通信的單向性導(dǎo)致對(duì)互動(dòng)性的支撐不足，缺乏對(duì)未來(lái)新業(yè)務(wù)的擴(kuò)展能力。隨著大量的分布式電源接入電網(wǎng)，以及用戶對(duì)電能質(zhì)量的要求提高，系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)可靠性要求增加,現(xiàn)有的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)對(duì)新的供用電形式和需求。這主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

智能配電網(wǎng)強(qiáng)調(diào)與用戶的互動(dòng)，需要雙向的通信網(wǎng)絡(luò);

混合充電汽車的不斷普及、用戶需求側(cè)響應(yīng)決策等,需要配電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)；

隨著配電網(wǎng)規(guī)模的不斷增大，會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的數(shù)據(jù)；

大量的分布式電源接入配電網(wǎng)，需要對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)穩(wěn)定的管理與控制。

可見(jiàn)，為滿足智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的可靠、安全、穩(wěn)定的要求，需要對(duì)現(xiàn)有的配電網(wǎng)通信系統(tǒng)進(jìn)行重新規(guī)劃設(shè)計(jì)。

2智能配電網(wǎng)對(duì)通信系統(tǒng)的要求

為了保證智能配電網(wǎng)的特征能夠?qū)崿F(xiàn)，其通信系統(tǒng)需要滿足高可靠性、安全性、實(shí)時(shí)性和靈活性等條件叫

2.1高可靠性

高可靠性就是指數(shù)據(jù)信息能夠在任何環(huán)境下傳輸?shù)娇刂浦行幕蛘邆鬏斀o子站及智能電力設(shè)備。電網(wǎng)的可靠性都是依靠通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收重要信息來(lái)維持的?？煽啃栽谟芯€網(wǎng)絡(luò)中并不是個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題，但是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)和PLC(電力載波通信)網(wǎng)絡(luò)中就是個(gè)挑戰(zhàn)了，因?yàn)樗鼈兊耐ㄐ判诺揽赡軙?huì)受到外界干擾而發(fā)生變化。通信系統(tǒng)自己并不能夠直接獲得電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，于是通信網(wǎng)本身就需要具有較強(qiáng)的魯棒性。

2.2安全性

隨著電力網(wǎng)和信息網(wǎng)的融合，以及配電網(wǎng)距離的增加，有關(guān)能源分布的數(shù)據(jù)信息總是特別重要，尤其是當(dāng)它們與交易信息及控制、保護(hù)有關(guān)的時(shí)候，安全問(wèn)題變得非常重要。例如，如果通信方式采用無(wú)線公用網(wǎng)絡(luò)，公用網(wǎng)的分享性與容易接入，使得電力數(shù)據(jù)容易獲得，易被不法分子截取數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行破壞。

2.3實(shí)時(shí)性

電網(wǎng)中的一些設(shè)備需要實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)，而電力設(shè)備的實(shí)時(shí)性需求主要依賴于應(yīng)用的緊急程度。例如PMU就有嚴(yán)格的實(shí)時(shí)性，它提供電壓和電流的實(shí)時(shí)測(cè)量，并把數(shù)據(jù)傳輸給控制中心進(jìn)行分析控制。對(duì)于保護(hù)裝置，當(dāng)某處發(fā)生故障時(shí)，控制中心必須實(shí)時(shí)把控制指令發(fā)送到智能電力設(shè)備，以使其動(dòng)作,切斷故障，如果沒(méi)有實(shí)時(shí)性的通信保障，就可能會(huì)發(fā)生電網(wǎng)的連鎖故障。

2.4靈活性

不同于輸電網(wǎng)，配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)總是在不斷增加和改變的。對(duì)于通信系統(tǒng)，不僅僅是第一次安裝，對(duì)于今后配電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)改變需要能夠繼續(xù)擴(kuò)展而不必改變?cè)械耐ㄐ拍Ｊ?，也要在運(yùn)行期間易于管理和維護(hù)。除此之外，智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)還要支持組播技術(shù)，使得同級(jí)智能電力設(shè)備之間可以分享相關(guān)的信息。

3常用通信方式

先進(jìn)的技術(shù)和應(yīng)用融合到智能配電網(wǎng)中，就會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，并需要進(jìn)一步分析、控制和實(shí)時(shí)管理，于是需要選取可靠、經(jīng)濟(jì)、雙向的通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。目前，常用的通信技術(shù)分為無(wú)線通信和有線通信兩種。有線通信技術(shù)包括光纖通信、電力線載波通信(PLC)、以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(EPON)等。無(wú)線通信技術(shù)包括ZigBee、全球微波接入系統(tǒng)(WiMAX)、GPRS等。有線和無(wú)線各有優(yōu)缺點(diǎn)：無(wú)線成本較低，適用于很難達(dá)到的地區(qū)；有線相對(duì)比較穩(wěn)定，可靠性較高。不同的通信方式適合于不同的環(huán)境和地區(qū)，要建立高效、可靠的智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)，就必須根據(jù)實(shí)際情況，幾種通信方式搭配使用。下面簡(jiǎn)單地介紹幾種常用通信方式。

3.1以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)

以太網(wǎng)無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)是無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的一種，是一種點(diǎn)到多點(diǎn)結(jié)構(gòu)的單纖雙向光接入網(wǎng)絡(luò)。EPON由網(wǎng)絡(luò)側(cè)的光線路終端(OpticalLineTerminal，OLT)、光分配網(wǎng)絡(luò)(OpticalDistributionNetwork，ODN)和用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(OpticalNetworkUnit，ONU)組成。OLT置于中心機(jī)房，是一個(gè)多業(yè)務(wù)平臺(tái)，可提供面向EPON的光纖接口。ONU放在用戶設(shè)備端附近或與其合為一體，主要提供面向用戶的多種業(yè)務(wù)接入。ODN完成光信號(hào)功率的分配，為OLT與ONU之間提供光傳輸通道。EPON系統(tǒng)下行傳輸數(shù)據(jù)采用廣播方式，上行數(shù)據(jù)則采用時(shí)分多址技術(shù)(TimeDivisionMultiplexing，TDM)。

EPON的應(yīng)用通常是作為骨干網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，即35kV以上的電網(wǎng)通信。EPON的優(yōu)點(diǎn)：一是能夠提供透明寬帶的傳送能力，數(shù)據(jù)傳輸速率快；二是組網(wǎng)靈活，能夠組建復(fù)雜的混合型網(wǎng)絡(luò)，并且根據(jù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際地理位置靈活聯(lián)網(wǎng)或改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；三是維護(hù)簡(jiǎn)單，長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)和管理成本低；四是網(wǎng)絡(luò)可靠性以及安全性高。EPON的缺點(diǎn)則是建設(shè)光纖的鋪設(shè)工程量大，初期投資高；同時(shí)，由于配電信息點(diǎn)分布日新月異，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，EPON的組網(wǎng)難度大，后期運(yùn)維和故障排查工作量較大。

3.2電力線載波

電力線載波通信(PLC)是一種電力系統(tǒng)特有的通信方式,利用現(xiàn)有的電力電纜作為傳輸媒質(zhì)，通過(guò)載波方式傳輸語(yǔ)音和數(shù)據(jù)信號(hào)。在中低壓配電網(wǎng)中，PLC可以為配電網(wǎng)自動(dòng)化、AMI等提供數(shù)據(jù)傳輸通道。目前，PLC的傳輸速率可以達(dá)到數(shù)十千位每秒，而隨著科技的發(fā)展，其傳輸速率會(huì)更大?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了一種新的PLC通信技術(shù)，就是基于OFDM(正交頻分復(fù)用)的PLC技術(shù)［67］。它對(duì)傳統(tǒng)PLC技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn),提高了可靠性和傳輸速率。

PLC技術(shù)主要應(yīng)用在室內(nèi)環(huán)境下，比如AMI的通信，而不需要安裝專用的通信線路。PLC的優(yōu)點(diǎn)是利用電力線纜作為傳播媒介，建設(shè)成本較低；另外，它的通道可靠性高，抗破壞能力強(qiáng)。同時(shí)，PLC也有缺點(diǎn)：一是由于電力線信道的惡劣性，傳輸距離較短；二是易受電網(wǎng)負(fù)載和結(jié)構(gòu)的影響，抗干擾能力差。

3.3全球微波接入系統(tǒng)

全球微波接入系統(tǒng)(WiMAX)是基于IEEE

802.16x系列標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無(wú)線接入城域網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)固定及移動(dòng)用戶的高速無(wú)線接入，其基本目標(biāo)是為企業(yè)和家庭用戶提供'最后一公里”的寬帶無(wú)線接入方案。WiMAX網(wǎng)絡(luò)體系由核心網(wǎng)和接入網(wǎng)組成。核心網(wǎng)包含路由器、AAA代理服務(wù)器、用戶數(shù)據(jù)庫(kù)以及網(wǎng)關(guān)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)用戶認(rèn)證、漫游、網(wǎng)絡(luò)管理等功能，并提供與其他網(wǎng)絡(luò)之間的接口；接入網(wǎng)包含基站和用戶站，負(fù)責(zé)為WiMAX用戶提供無(wú)線接入地

WiMAX技術(shù)可以應(yīng)用在AMI、用戶最后一公里接入等領(lǐng)域。其優(yōu)點(diǎn)：一是可以通過(guò)無(wú)線方式實(shí)現(xiàn)寬帶連接，不需要鋪設(shè)線纜，組網(wǎng)速度快，建設(shè)成本低；二是網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積廣，只要少數(shù)基站就可以實(shí)現(xiàn)全城覆蓋，無(wú)線信號(hào)應(yīng)用范圍廣。WiMAX的缺點(diǎn)是容易受天氣、地形等影響，使傳輸質(zhì)量降低;另外，雖然技術(shù)比較成熟，但是在某些國(guó)家(比如中國(guó))沒(méi)有分配電力專用頻率段。

ZigBee

ZigBee是基于IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的低功耗局域網(wǎng)協(xié)議。根據(jù)這個(gè)協(xié)議規(guī)定的技術(shù)是一種短距離、低功耗的無(wú)線通信技術(shù)。ZigBee可以把設(shè)備發(fā)出的信息傳輸給用戶，而用戶也可以獲得他們實(shí)時(shí)的電力消費(fèi)信息。

在家庭自動(dòng)化、能源監(jiān)測(cè)和AMI的應(yīng)用中，ZigBee是個(gè)比較理想的通信技術(shù)。ZigBee的優(yōu)點(diǎn)：一是功耗和成本低；二是容量比較大，安全性高。ZigBee的缺點(diǎn)是傳輸速率比較低,傳輸距離比較近；同時(shí)其抗干擾能力較差。

GPRS

GPRS是GSM移動(dòng)電話用戶可以使用的一種移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可以說(shuō)是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌且苑獍?Packet)方式來(lái)傳輸?shù)?，因此使用者所?fù)擔(dān)的費(fèi)用是以其傳輸資料單位計(jì)算，并非使用其整個(gè)頻道,理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56~114kb/s19］。

GPRS可以應(yīng)用在需求響應(yīng)、家庭網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化的應(yīng)用中,以及有線通信無(wú)法達(dá)到或者需要建設(shè)成本較低的地區(qū)。GPRS的優(yōu)點(diǎn)是傳輸距離較遠(yuǎn)；成本比較低。GPRS的缺點(diǎn)：一是由于是公網(wǎng)，容易接入，安全性比較差；二是穩(wěn)定性較差，信號(hào)容易受干擾。

表1總結(jié)了上述各種通信方式的特性及應(yīng)用方式，使用時(shí),可以通過(guò)比較并根據(jù)具體的環(huán)境選擇合理的通信方式。

4通信標(biāo)準(zhǔn)

智能配電網(wǎng)通信中的許多應(yīng)用、技術(shù)等已經(jīng)比較成熟或者正在研究當(dāng)中?，F(xiàn)在智能配電網(wǎng)通信面臨的主要挑戰(zhàn)是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這種情況影響了智能電力設(shè)備、智能電表和可再生能源的融合以及它們的相互操作。建立智能配電網(wǎng)通信的統(tǒng)一的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是現(xiàn)在急需的，這有利于智能配電網(wǎng)的早日實(shí)現(xiàn)。表2總結(jié)了各種智能配電網(wǎng)通信的標(biāo)準(zhǔn)，并列出它們的應(yīng)用范圍。

4.1IEEE標(biāo)準(zhǔn)

IEEE建立了很多電力系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，其在電力通信方面的標(biāo)準(zhǔn)主要有以下幾種：

IEEEC37.1標(biāo)準(zhǔn)提供了SCADA系統(tǒng)與變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的的基礎(chǔ)定義、規(guī)范、技術(shù)性能分析和應(yīng)用。它定義了變電站中的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能一協(xié)議選擇、人機(jī)界面和執(zhí)行問(wèn)題。另外，它還規(guī)定了可靠性、可維護(hù)性、安全性和可擴(kuò)展性等網(wǎng)絡(luò)性能需求。

⑵IEEE1379標(biāo)準(zhǔn)介紹了變電站中的IED(智能電力設(shè)備)和RTU(遠(yuǎn)程終端單元)之間的通信與相互操作的操作指導(dǎo)及實(shí)際應(yīng)用。特別是該標(biāo)準(zhǔn)還描述了變電站網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議棧對(duì)IEC60870和DNP3的映射。它還討論了如何擴(kuò)展在變電站中應(yīng)用的數(shù)據(jù)元素和目標(biāo)，以提高網(wǎng)絡(luò)功能。

IEEE1547標(biāo)準(zhǔn)定義和描述了與電網(wǎng)相互連接的分布式能源，包含電力系統(tǒng)、信息交換和驗(yàn)證檢驗(yàn)三部分。

IEEE1646標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了變電站內(nèi)部和外部的通信傳輸時(shí)間的需求。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)把變電站通信分為幾個(gè)類別，并定義了每個(gè)類別的通信延遲需求。

IEC標(biāo)準(zhǔn)

IEC在電力系統(tǒng)的通信和控制方面提出了許多標(biāo)準(zhǔn)。常用的如下：

(1)IEC60870提出了電力系統(tǒng)通信和控制方面的許多標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)定義了用于電力系統(tǒng)控制的通信系統(tǒng)，通過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),電力設(shè)備間可以相互操作，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理。

⑵IEC61850標(biāo)準(zhǔn)側(cè)重于變電站的自動(dòng)控制；它定義了全面的系統(tǒng)管理功能和通信需求，以促進(jìn)變電站的管理。

IEC61968標(biāo)準(zhǔn)提供了配電領(lǐng)域與輸電領(lǐng)域的設(shè)備和電網(wǎng)之間數(shù)據(jù)交換的信息模型。

IEC62351描述了網(wǎng)絡(luò)安全，它規(guī)定了達(dá)到不同安全目標(biāo)的需求，包括數(shù)據(jù)認(rèn)證、數(shù)據(jù)保密、接入控制和入侵檢測(cè)。

ANSI標(biāo)準(zhǔn)

ANSI設(shè)定的電力通信標(biāo)準(zhǔn)主要有：

(1)ANSIC12.19標(biāo)準(zhǔn)描述了電力行業(yè)終端的數(shù)據(jù)表。它定義了終端設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋斫Y(jié)構(gòu)，終端設(shè)備和計(jì)算機(jī)之間利用二進(jìn)制代碼與XML傳輸。

⑵ANSIC12.18標(biāo)準(zhǔn)是專為智能電表通信設(shè)立的，它負(fù)責(zé)智能電表(C12.18設(shè)備)和用戶(C12.18客戶)之間的雙向通信。

5通信系統(tǒng)在智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用

通信系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用有很多，比如變電站自動(dòng)控制、自動(dòng)抄表技術(shù)、用戶需求響應(yīng)等，這些都是智能配電網(wǎng)中的重要應(yīng)用。它們利用先進(jìn)的通信技術(shù)，與電力設(shè)備和控制中心等進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到自動(dòng)控制或保護(hù)的目的。

5.1變電站自動(dòng)化控制

變電站是電力系統(tǒng)中很重要的部分，它可以調(diào)節(jié)輸電線路的電壓和潮流。通常變電站由變壓器、電容器、電壓控制器和斷路器等組成。變電站自動(dòng)化控制將會(huì)在智能配電網(wǎng)中廣泛的應(yīng)用，利用地區(qū)局域網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制。變電站通信中的技術(shù)一般包括以太網(wǎng)和無(wú)線局域網(wǎng)。為了連接變電站中的各個(gè)設(shè)備以及收集到變電站外的的電力設(shè)備的一些數(shù)據(jù)信息,需要安裝專用的傳感器。傳感器把收集到的數(shù)據(jù)通過(guò)局域網(wǎng)傳輸?shù)娇刂浦行?，然后控制中心根?jù)數(shù)據(jù)情況進(jìn)行分析再把指令發(fā)送到各個(gè)電力設(shè)備。圖1表示的是一個(gè)典型的變電站自動(dòng)化通信系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

因?yàn)橐蕴W(wǎng)的傳輸速率和可靠性都比較高，所以在變電站自動(dòng)控制中，骨干網(wǎng)一般都采用以太網(wǎng)通信技術(shù)。在變電站與下面的子站及電力設(shè)備的通信選用無(wú)線網(wǎng)組成的局域網(wǎng)，因?yàn)樗某杀据^低且易于擴(kuò)展維護(hù)。安裝在電力設(shè)備上的傳感器產(chǎn)生的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的處理后，將通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸給控制中心。當(dāng)控制中心收到這些數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過(guò)處理會(huì)作出反應(yīng)，并給電力設(shè)備發(fā)回控制信息。由于變電站同時(shí)監(jiān)測(cè)和控制許多設(shè)備，這些設(shè)備共享變電站的通信網(wǎng)絡(luò)帶寬。對(duì)于變電站的數(shù)據(jù)信息，如果是用作維護(hù)，通信延時(shí)允許在1s內(nèi)。如果數(shù)據(jù)提供的是實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制信息，延時(shí)時(shí)間就必須在10ms內(nèi)。對(duì)于緊急的信息，比如故障信息，就必須立刻傳輸給控制中心，延時(shí)時(shí)間應(yīng)在3ms內(nèi)。

5.2自動(dòng)抄表技術(shù)

自動(dòng)抄表技術(shù)是配電發(fā)展的重大進(jìn)步，可用于減少工人的工作量，提高效率，增加數(shù)據(jù)分析的速度。自動(dòng)抄表技術(shù)可以看作是智能配電網(wǎng)中AMI的部分或者是其前身。它主要由智能電表、數(shù)據(jù)傳輸通道和主站系統(tǒng)組成。智能電表中的采集器將電能表中的用電信息傳輸給集中器，集中器一方面向采集器下達(dá)電量數(shù)據(jù)凍結(jié)指令，一方面將用戶用電數(shù)據(jù)等主站需要的信息傳輸?shù)街髡緮?shù)據(jù)庫(kù)，主站系統(tǒng)通過(guò)接收到的用電數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并反饋給集中器。圖2所示是自動(dòng)抄表技術(shù)的通信結(jié)構(gòu)。

自動(dòng)抄表技術(shù)在每個(gè)用戶端都安裝有智能電表，電表通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳輸給主站。在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，自動(dòng)抄表系統(tǒng)可對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)分級(jí)授權(quán)管理，并加裝防火墻及進(jìn)行數(shù)據(jù)備份。智能電表采集到的用電信息可以同時(shí)傳輸給主站控制中心或者傳輸給用戶，在傳輸給用戶的過(guò)程中，一般允許有幾秒的延時(shí)。

圖2自動(dòng)抄表通信結(jié)構(gòu)

5.3用戶需求響應(yīng)決策

在智能配電網(wǎng)中，越來(lái)越多的分布式電源接入電網(wǎng)，許多家庭也安裝了自己的分布式電源，比如太陽(yáng)能板、小型風(fēng)機(jī)等。由于大量的分布式電源接入，電力市場(chǎng)也變得多樣化,實(shí)行階梯式電價(jià)將更加有利。小型或者中型的分布式電源通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)和電力交易平臺(tái)連接在一起。根據(jù)電力產(chǎn)生和消耗的變化，電力市場(chǎng)中的電價(jià)將不斷變化。用戶通過(guò)之前建立的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)地獲得電價(jià)信息，從而決定何時(shí)用電或者給電網(wǎng)供電，從而實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)和用戶的供需平衡，也保證了用戶的需求。圖3所示是用戶需求響應(yīng)決策的通信結(jié)構(gòu)。

電力供應(yīng)者和消費(fèi)者通過(guò)廣域通信網(wǎng)絡(luò)公布他們的電力供應(yīng)水平或者需求。用戶通過(guò)不同的網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)連接到電力市場(chǎng)中，比如普通用戶可以用PLC或者電話線接入，一個(gè)大型的發(fā)電企業(yè)可能有它們專門(mén)的局域網(wǎng)連接到電力市場(chǎng)。需求響應(yīng)的通信是實(shí)時(shí)、雙向的，而且是高可靠性的。用戶對(duì)于自己的用電信息和實(shí)時(shí)電價(jià)會(huì)比較關(guān)心，從而決定自己用電設(shè)備的啟停。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，他們希望需求響應(yīng)的延時(shí)時(shí)間在幾秒之內(nèi)，以便可以隨時(shí)掌握動(dòng)態(tài)的電價(jià)信息。需要指出的是，圖3中的普通用戶、發(fā)電廠工商業(yè)用戶之間也是可以相互通信的。

6智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的未來(lái)發(fā)展方向

目前，對(duì)于智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的研究范圍已經(jīng)比較廣泛，涉及很多方面，比如可靠的通信技術(shù)、利于統(tǒng)一的通信協(xié)議等。然而，新興的通信技術(shù)雖然對(duì)之前的技術(shù)有了很大的改進(jìn)，但是，如果大規(guī)模替換會(huì)導(dǎo)致話費(fèi)巨大。現(xiàn)在各個(gè)機(jī)構(gòu)都建立了很多通信系統(tǒng)協(xié)議，但是并沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致很多通信設(shè)備無(wú)法通用?？偨Y(jié)本文論述的智能配電網(wǎng)的技術(shù)發(fā)展，未來(lái)智能配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)的研究將側(cè)重以下內(nèi)容：

對(duì)智能配電網(wǎng)通信的建設(shè)要在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)，而不應(yīng)當(dāng)完全拋棄現(xiàn)有的通信網(wǎng)；

在研究新的通信技術(shù)的同時(shí)，對(duì)通信系統(tǒng)的規(guī)劃應(yīng)該根據(jù)實(shí)際情況來(lái)決定，合理搭配使用通信技術(shù)，使其可靠穩(wěn)定而又經(jīng)濟(jì)；

由于智能配電網(wǎng)缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，因此需要制定新的適合智能配電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議;

研究評(píng)估一個(gè)通信系統(tǒng)的性能的仿真方法。

7結(jié)語(yǔ)

智能配電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要建立雙向、高速、實(shí)時(shí)可靠的通信系統(tǒng)的支持。本文綜述了智能配電網(wǎng)中通信系統(tǒng)的相關(guān)內(nèi)容，重點(diǎn)介紹了通信技術(shù)、通信系統(tǒng)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)以及通信系統(tǒng)應(yīng)用。在后續(xù)的智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的研究中，確定統(tǒng)一的通信標(biāo)準(zhǔn)以及研究評(píng)估通信系統(tǒng)好壞的仿真方法是其關(guān)鍵。

20211014_616846eb7ca3c__智能配電網(wǎng)通信技術(shù)發(fā)展綜述