智能电网通信网络研究
摘要
先进的通信网络技术应用于智能电网，使电力网更加智能化。反应速度更快的通信设备和先进的技术减少了电网中断电、电压骤降等现象。促进电网智能化、建立新的通信基础设施是智能电网的两个主要研究方向。近几年，智能电网工程一直处于理论阶段，只有少数前瞻性的需求提出，研究工作仍处于初级阶段，对智能电网通信网并没有一个系统性全面的审查。本文对智能电网的通信网技术进行了全面的整理、审查，其中包含通信网构建、不同的通信网技术、QoS技术、优化资产利用率、控制和管理等。
1、引言
电网在我们的日常生活和工业中有着举足轻重的作用。然而，电网出现了很多问题。首先，相比40年前，电压骤降、断电、过载等现象发生频率增高。大多数断电、限电由设备反应迟钝导致。其次，随着人口的增加，现有的设备老化，为新增用户添加设备加大了电力系统的不稳定性。再次，大量碳排放量违背了环保理念。在美国，电力网的碳排放量占碳总排放量的40%。
同时考虑经济效益和环境利益，必须对现有不稳定、低效率的系统做出改进。改进后的系统必须是可靠的、可扩展的、可管理的、可扩展的、可互操作的、安全的并且符合成本效益。这样的电力基础设施被称为“智能电网”。智能电网能够利用最低的消耗有最大的产出量。智能电网通信不仅能够实现实时性、可靠性、可扩展性、可管理性，并且是可互操作的、安全的、面向未来的、具有经济效益的。
与其他电网相比，美国电网更加分散。整个美国电网由多家不同的生产商和经销商组成，而且消费者也可能成为生产商。当消耗者反馈电能时，如何给予消费者合理的经济效益是智能电网面临的一个重要挑战。为了满足以上需求，急需建设实用的基础设施。
因此，实现智能电网设备、应用程序、消费者和电网运营商之间的信息沟通很大程度上依赖智能电网专用信息网的设计、开发和部署。通信网是实现智能电网自动化和互操作性的关键。然而，还没有一个标准化的通信网应用于智能电网的建设。大多数组织、企业和研究人员提出了相关的如何把传统通信技术应用于智能电网的基本策略。有关智能电网通信网络化的研究非常多。
智能电网能够实现能源回馈，传回用户实时费用信息、耗电情况、实时需求，降低峰值需求策略，控制电器限电，实现储能机制，提高了能源的利用水平。
本文对智能电网通信网技术进行系统全面的分类和认知。文章提到的每个方面都可能会应用于智能电网。
本文剩余内容安排如下。第二部分介绍智能电网技术背景；第三部分列出了智能电网中应用的通信网技术并进行分类。第四部分对QoS技术以及优化问题进行阐述，并介绍了智能电网如何控制全网的消息和数据。第五部分提出智能电网面临的挑战和发展方向。第六部分得出结论。
2.电网和智能电网
2.1 基本电网系统
电网系统有四部分组成：发电厂、变电站、配电站、终端用户。最近电网系统工作如下：首先，是发电部分，利用风能、核能等产生电能；当电能到达用户，为满足用户，电压会进一步降低。最后，家用电器从计量器中得到电能。见图.1
2.2 什么是智能电网
什么是智能电网？不同的人或组织有不同的看法。但是众所周知，智能电网十分依赖于通信
基础设施的构建。
DOE of USA 对智能电网的定义如图.2所示。最底层的物理能源基础设施分配能源。在整个供应链中，通信基础设施定义在物理能源基础设施的上层。计算机/信息技术定义在第二层，用于实时决策。智能电网应用定义在最上层，创造电力系统价值。安全定义在另一个纬度，并覆盖所有的层。
以下段落将系统对智能电网进行定义。
通常，智能电网是一个通信数据网，在传输电力过程中收集并分析实时的输电、配电和耗电信息。根据这些数据，智能电网给公共建设、供应商以及用户提供预测信息和合理建议，以便实现更好的电能管理。从另一个方面来讲，智能电网是一个复杂的系统，为此NIST已经提供了概念性的基础构架，这个概念性的体系结构参考模型提供了一种分析使用实例的方法，并提供实现互操作的标准化接口，促进网络安全的发展。
尽管智能电网由传统电网发展而来，但是智能电网有更多的需求和新的特点，主要要求如下：
（1）AMI（先进的计量器）：AMI帮助用户了解实时电价并提供优化的电能使用方案，此外，消费者成为知情的参与者，根据自身和电力网的需求采用不同的采购模式，这样可以确保电力系统个可靠性。
（2）广域态势感知。用于监测和管理电力系统的所有组件，例如，它们的性能和行为可以被预测或修改，可以避免或者解决潜在的紧急事件。
（3）IT网络集成。智能电网的范围（产电、输电、配电、耗电以及控制中心）以及它的子范围将会使用各种由IT网络发展来的通信网。
（4）互通性。智能电网将会容纳两个或以上的网络、系统、设施、应用程序或者组件进行可靠的、有效的安全通信，而不会给用户带来任何不便。智能电网将会成为一个互通系统。也就是说，不同的系统可以交换有用的、可操作的消息。
系统会共享具有相同意义的信息，相应的消息会得到预先定义的反应。智能电网信息传递的可靠性、保真性以及安全性必须达到一定的性能水平。
（5）需求响应和消费效率。用户或消费者会降低在尖峰时间的用电量。会有相应的节电设备帮助用户实现这一功能。
综上所述，智能电网主要实现了有效性、可靠性、智能性等特点。智能电网通信存在很多挑战和问题。例如，如何使电力生产和消费更加灵活，实现动态定价、少量能量收集、可重复使用等。由此，需要更新电力通信和消费设施。与此同时，在电力专网中引入公共网络信息，产生信息的安全性和保密性等问题需要得到相应的重视。很明显，将会引入IT网络脆弱性等问题。例如，黑客可以在不触发计量器的情况下偷走用户电能，因此，NIST已经发布了一个解决智能电网网络安全和隐私问题的指导方针。
2.3 关键技术
为了实现智能电网的优势特点，NETL描述了五种关键技术。如下，并如图.3所示。
2.3.1 集成通信
高速率、完全集成、双向通信技术推动智能电网成为实现实时信息、电能动态交换的“大基础设施”。开放的体系结构会营造充分利用一个插件和播放的环境，实现网络各个组件之间的安全对话、互听和活动。
2.3.2传感与测量
传感和测量技术会加强电力系统的测量并实现数据的信息化，可以评估设备的性能、电网完整性，支持先进的继电保护，消除计量器评估，防止能源偷窃，实现需求响应并缓解拥塞。
2.3.3 高级组件
高级组件在电网的性能方面起到很大的作用。下一代电力系统设施将应用材料、超导、电力电子和微电子技术的最新成果。介时会电功率密度更高、系统更加可靠、电能质量更好，电功效率提高并能获得巨大的环境效益，实时诊断得到改进。
2.3.4 先进的控制方法
采用新方法监测重要组件。诊断更加快速，对任何事件能够做出实时正确的反应。支持市场定价，并提高资产管理和运营效率。
2.3.5 先进的接口和决策支持
在很多情况下，运行者需要在很短的时间内做出决定。现代电网，电网运营商和管理人员若更加迅速做出决定需要依赖更广泛的、无缝的、实时的应用程序和工具。先进接口的决策支持能够加强人工在电网各级的决策能力。
3.1智能电网构架
建立实用的智能电网基础设施面临的挑战有：不同的公用企业、用户之间的互通性和兼容性，以及如何合理地融合新技术（智能电表基础设施）。
从长远角度设计智能电网通信网并将其融合为一个通用的模型十分有必要。文献【177】的作者Sood等描述了当前的IEEE标准，标准禁止使用多个应用程序管理互联的分布式发电，这样是有利于电网的发展的。Sood等强调IEEE中St.929-2000已经Std.1547-2003指出低于250mVA（million VA=million Watt）的DR（分布式资源）单元不得使用监测和控制设施。这些标准应该修改为，无论规模大小，智能电网都是可监测的、可控的并且支持数据通信【177】。【176】的作者Chen等认为，为了优化电能应用应当建设用于处理信息的信息通信结构。他们强调，一个成功的智能电网能够通过信息通信结构支持产电（集中式的或分布式的）消费（瞬时的或预测的）、储能（或者电能变换），以及配电消息的传递。智能电网需要引进网格计算或者云计算来优化电能的应用。这样，智能电网会更坚强，安全问题将会成为一个主要问题。
在总览智能电网通信构架之前，需要重新认识一下智能电网的构架。智能电网构架的建议有三个主要来源：
（1）政府组织：设备的要求和智能电网的蓝图。
（2）工业：通信基础设施实现的建议。
（3）学术界：宏观集中定义通信架构和解决方案。
表1
通信/网络列表
分类文献描述
电力线通信Application of PLC in SG
consumption[181]
Packet-oriented communication
protocols for SG
Services over low-speed PLC[182]
Broad band over power lines could
accelerate the
Transmission SG[183] PLC 在智能电力通信中的应用
根据IPv6/TCP利用PLC的低速率提出了一个协议栈SG通信和分配的挑战
提出基于IP的宽带业务
基于IP的通信网络Aproposed communications
infrastructure for the Smart Grid[2]
Internet protocol architecture for the
Smart Grid[6]
Why IPi s the right foundation for the 低延迟需用光学介质；提出基于IP的AMI分配网络；智能电网技术可以为公用事业企业、客户提供信息和建议优化电能使
Smart Grid[184]
Smart Grid leveraging intelligent communications to
Transform the power in frastructure[180] 用；信息孤岛；智能电网通信问题和相应的互联网构架解决方案；问题分类及智能电网中针对产电、输电、配电已经用户的解决方案
无线网在SG中的应用Wireless networks for the smart energy
grid:
Application aware networks[185]
Control-aware wireless sensor network
plat form for the Smart electric
grid[186]
The role of pervasive and cooperative
sensor networks In Smart Grids
communication[187]
Wireless sensor networks for domestic
energy
Management in Smart Grids[188]
Cooperative sensor networks for
voltage quality
Monitoringin Smart Grids[189]
Toward a real-time cognitive radio
network test bed: architecture,
hardware platform, and application to
Smart Grid[190]
Frequency agility in a ZigBee network
for Smart Grid application[191]
Applications of McWiLL broad band
multimedia trunk communication
technology inSmartGrid[192] 无线蜂窝网络构架
无线传感网络的变电站和代
ZigBee在智能电网中的应用
WSNs应用于减少家庭用电
WSNs用于监测智能电网的电压质量
认知无线电技术应用于只智能电网
ZigBee应用于智能电网面临的挑战
McWiLL干线通信在智能电网中的应用
QoS Smart Grid communications:QoS
stovepipes or QoS
nteroperability?[193]
QoS routing in SmartGrid[194]
New IP QoS algorithm applying for
communication
sub-networks in Smart Grid[195] QoS的互操作性、AMI插件、精简系统
Qos路由应用价格信号传输
智能电网中新的基于IP的Qos快速包传输算法
优化Optimize sassetutilization and operates
efficiently[196]
Information aggregation and optimized
actuationin
Sensor networks:enabling smart
electrica lgrids[197]
Smart Grid communication network 优化智能电网的整体前景：八方面的问题和挑战传感器和执行器网络（SANETs）应用于智能电网的优化
智能电网通信网了信息容量问题
capacity planning for power utilities[198]
控制和管理Agent-basedmicro-storagemanagement
for the Smart Grid[199]
Smart Grid design for efficient and
flexible power networks operation and
control[200] 代理技术；智能电网储能优化
智能电网的智能运行和控制以及如何评估
以上提出的构架都是基于整个智能电网并提出了智能电网必须实现的详细要求，某些智能电网的概念性框架已经被某些国际组织和公司提出：例如，DOE[1]、theStateofWestVirginia[7]、NIST[4]等。
DOE智能电网系统报告建议智能电网技术构架包括以下范围：市场经营者、可靠性协调、Gen/Load批发商、传输提供商、平衡机构、能源服务零售商、分销商以及最终用户（工业、商业和住宅）。
West Virginia 白皮书提议智能电网框架由四部分组成：传感与测量、先进的控制方法、改进的接口和决策支持以及高级组件。
NIST中指出智能电网应包括以下方面：用户、市场、服务，供给、运营商、批量生成、传输及配电。这是目前对智能电网构架描述最充分的建议。如图.4所述，用户可以进一步分为三类：家庭局域网（HANs）、建筑局域网（BANs）、工业局域网（IANs）。网络可以是无线网或有线网，能够实现智能电表、电器、能源分配设施、应用程序和消费者之间的消息传递。通信和应用由家庭能源管理系统、或者楼宇自动化和控制系统或其他能源管理系统决定。
综上所述，得出智能电网包括以下主要特点：（1）由多媒体传输消息；（2）快速收集和分析大量数据；（3）随着工业的发展而发展；（4）连接大量设备；（5）持续可靠；（6）连接各种系统；（7）保证安全；（8）投资回报最大。
根据智能电网构架，得出通信分布式构架（如图.5所示）。图中所示为通信网的基本框架，并没有表示出具体技术应用应用领域。在以后的篇章中我们将描述具体技术应用。
3.2基于互联网的构架
除了国际组织对智能电网构架提出相关概念外，一些研究人员将特定技术应用于智能电网。
[2]的作者Aggarwal等提出现有的网络进行从产电到下游配电的单向通信。在智能电网中一个消费点也可以产电。因此，通信网必须能够将消息传送到控制中心并将控制信息传送到各个端点处，能够作出正确的反应。与此同时，智能电网需要实现更多的终端用户互动，例如实时电表监测。实现以上要求，面临的挑战如下：
.严格延迟。如果控制中心错过来自传感器任何输入可能会发送错误的控制消息给电网的端点。延迟是在几毫秒的时间顺序。
大量的消息。随着组成成分的增加，信息量必然增加，网络需要实现传输大量的消息而没有严格延迟。
文章提出了基于IP的光纤智能电网信息传输模式。第一，基于IP的网络作为智能电网的骨干网络可以利用新的独立服务与技术，明显降低了价格。第二，由于光纤通信可以较容易实现几千兆大容量传输，从长远角度满足了智能电网大容量传输的要求。
文献【6】中的定义，智能电网是一个应用于电网的数据通信网络，收集和分析关于电网的传输、分配和耗电的实时信息。根据这些数据，智能电网技术可以为电力企业单位、供应商以及用户更好的用电提供相应的信息和建议。Cisco指出现有的电网由孤立的信息“岛屿”组成的，这是智能电网通信/网络面临的巨大挑战。由较高水平划分，智能电网可以分为两大部分：输电和配电，每一部分都应用独特的数据交换规则。但是智能电网各个组件之间的
信息传输是快速的、自由的。因此，互联网构建应用于智能电网有几个优势：
1、通过多媒体传输数据：IP可以连接任意种类的数据链路层网络，包括以太网、无线网等
等。
2、连接大量的设备。IPv6技术为大型智能电网提供直接寻址和路由。
3、连接各种类型的系统：IP技术不依赖于设备的类型。即可以识别任何基于IP的数据传输
系统。
4、可靠性：IP技术有更多应用于网络管理的工具和应用软件。
因此，Cisco认为，IP协议是实现智能电网互通性和安全的最佳选择。但是，由此引入的威胁和脆弱性带了巨大的挑战。在智能电网中是否采用IP协议仍然需要更多的研究和探索。
综上所述，基于互联网的智能电网在可扩张性、安全性和互通性上有很大的优势。
3.3电力线载波通信构架
电力线载波通信一般通过布线系统传输调制载波信号。由于电力线传输交流电，所以在传输高频信号上有一定的局限性。所谓的电力线互联网——电力线宽带是电力线载波通信的一个特例，即通过普通的电力线传输宽带信号。在能够高速上网的楼层，BPL调制解调器插在插座上把电脑和互联网连接起来【201】。
Liu在【181】中提出了一个双向电力线载波通信模拟试点。用电力线载波通信终端从交流电线中收集消费信息。将电力线载波通信扩展到用户不仅解决了问题，同时大大降低了成本，提高了电力通信效率。通信技术自身特性的使电力线在高速传输消息方面有很大的瓶颈。采用光纤复合电缆很好解决了低速传输的瓶颈。Liu提出了一个协议栈把电力线载波通信物理层通信变成一个强大的通信模型。
NETL认为智能电网传输面临着很大的挑战。由于智能电网传输需要在各站以及控制中心之间实现宽带、低延迟传输，以及安全链接。他们对BPL是否能够大规模的应用到智能电网做了测试。测试结果证明，BPL只适用于中压段，不适用于高压端。和AEP合作测试是结果是，在69KV电压下连接5公里远的子站，传输速率达到10MB秒并有5毫秒的延迟。
电力线载波通信有传输速率低的局限，若智能电网实现可靠、坚强的传输需要改进传输介质或者使用特定的技术使低速率的电力线载波通信更加可靠强大。
3.4无线网
前面提到，智能电网可以分为HANs、BANs、IANs、NANs、FANs：无线或有线可以连接公用工程系统和客户端用于支持广泛的通信和控制应用程序，其中包括要求响应和自动分配。这些网络的分布地域较广。由此，一系列的无线或有线的技术应用于智能电网网络，包括Cellular、RF Mesh，WLAN 802.11，WiMAX，ZigBee，McMill等等。
3.4.1蜂窝网络
Clark在文献【185】中认为，智能电网采纳了传感器和控制设备，无线网中的2G、3G甚至是4G技术都能够适用于智能电网，从而实现智能电网四个特点：应用确知的、大量单元连接、高服务覆盖率以及优化路由数据。现在智能电网通过SCADA系统实现高压网络的监控，3G技术应用有限。同时，3G技术可以实现低中压网络通信。由于缺乏可靠性和QoS，3G 技术只是临时的选择。因此，有必要应用4G业务如WiMAX或者LTE弥补3G技术的不足，同时4G技术可以实现更高宽带的传输并提供更多的信道满足智能电网日益增长的需求。3.4.2传感网络
在文献【186】中，Gadze提出了一种层次的无线嵌入式传感器平台，这是一个多层次、分散的平台，降低了恶劣的电源环境和因设备年份的不同带来的影响，同时克服了在各个子站或者产电设备中，因无线网本身路由损耗、阴影衰落、环境噪声等特点，而造成其性能不可预见性的弱点。
在文献【188】中Erol-Kantarci 和Mouftah提出了应用于家用无线传感网的ACORD技术，这个技术减少了家用耗电量。TOM和EMUs技术支持ACORD技术的实现。首先，TOM技术使计费更加灵活，计费的标准会根据高峰期、中峰期以及低峰期调整计费。其次，EMUs接受并且协调用户的需求。但是，实现过程存在挑战：首先，用户改变原来的用电方式有一定的难度；其次，动态定价有可能造成负载震荡，产生削峰填谷；再次，当协调各个应用程序工作时，无线通道本身会产生干扰。
Bisceglie在【189】认为，电能质量日益受到重视，如何实现大面积电压管理十分重要。文章通过无线自组传感网实现一个充分分散化的电压质量监控体系结构。在自组网中，每个节点通过本地信息和交换的互信息计算自身和全网的性能。
3.4.4认知无线电网络
Qiu在【190】中提出了将认知无线电网络技术应用智能电网的新方法。他们认为，认知无线电技术可以提高智能电网的安全性。
3.4.5McWill网络
McWill网络是一种无线宽带多媒体集群通信系统，它采用动态信道分配和智能天线，以提高其吞吐量。作者认为，智能电网通信需要解决三个主要问题：
1、开放的集成式通信系统和完整的通信标准。
2、分布式通信网络的建设。
3、备份通信系统和应急调度通信系统的建设。
在分析了McWill通信技术的优势，例如应用共享信道支持数据传输、丰富的和直观的状态显示、宽带传输、IP共享等之后，文章提出了应用于智能电网的McWill宽带多媒体系统。现存的应用于智能电网的无线的技术都有相同的特点：实时性、可靠性、可扩展性、低花费、低延迟等。PLC技术已经应用于智能电网满足建设要求。同时，传统的通信网络例如互联网也已经在智能电网中得到一定程度的应用。但据智能电网需求不同，尤其在中低压领域，通信/网络采用的技术也不同，可以是无线技术或有线技术，广域网或者局域网。
4 通信/网络中的其他问题
智能电网中有大量不同种类的系统、设备、通信媒介、协议，通信\网络的互通性成为关键需求。必须实现QoS技术，同时，智能电网需优化资源利用提高产电效率。这一部分主要介绍这两个要求和特点，并对通信控制和管理做出研究。
必须发展QoS和优化技术满足智能电网日益增长的、细化的要求。
同时，随着通信和网络技术的发展，QoS和优化技术也随之发展。
在智能电网中，控制和管理技术处于起步阶段，各个组织应加强合作以应对智能电网中日益增加的设备数量。
4.1QoS
互通性是智能电网数据通信的关键要求【193】。Bakken和Pullman【193】强调在智能电网全网中的必须支持QoS的互通性。他们明确，存在多个非功能性的QoS特性，如延迟、速度、保密性、关键性/可用性等。他们建立了一个精干系统将各个元素紧密的连接起来，使各个元素不能被单独分化、升级或重构。然后他们提出了从高层次到低层次支持QoS互操作性的中间件APIs【193】。
Li和Zhang【194】认为智能电网是通过价格信号控制电力负荷的新技术。为了获得正确的实时通信价格，在价格管制中不允许存在延误或中断。由此提出了智能电网通信QoS机制。首先，他们通过分析电力动态市场和延迟、中断对通信的影响以及家电产品的收入获得QoS 要求。其次，将QoS推导转化为优化问题从而获得最大的回报。再次，采用简单贪婪路由算法确保服务质量。
Yang在【195】中提出传统的尽最大努力路由协议不能满足新的要求，例如信息数量和流量
种类的增加。提出融合MPLS和DiffServ技术的新IP QoS算法，为IP QoS 提供了保证服务以及快速数据转发包。
4.2 优化
智能电网的目标之一就是优化资源利用，提高全网效率【196】。NETL报告指出智能电网利用最新技术优化资源利用主要分为两个阶段：在短期内，依赖于正确运行日常设备，长期内依赖于改进的资源管理过程。最终得到以下八个特点【196】：提高资源利用率、降低系统的损耗和拥塞、改进容量规划、预测维护、减少停电时间、更好的客服服务和工作管理、更好的操作风险管理、提高功率密度。
Pendarakis在文献【197】中指出，SANETs已经应用于智能电网的发电和配电中。Luan在文献【198】中指出为了适应未来实用的增长以及使用AMI的新的应用程序，建立有足够容量的通信网络十分有必要。通过计算流量模式、消息数据的大小和通信协议开销获得主要路径的通信网络流量概况。
QoS和优化是智能电网的通信/网络的两个关键属性。QoS保证了通信的可靠传输，优化资源以及网络应用。另一方面讲，优化技术提出了实现QoS通信的需求。由此，运行和维护费用以及投资会获得更大的效率。
4.3 控制和管理
在智能电网中需要容纳各种生产点、客户，实现动态电力市场、优化资产等，对运行进行监控和管理。
Momoh[200]认为智能电网应该具有更强的适应性、可靠性、安全性。用户需要更高的电能质量和更加可靠的电能供应。由此，他们认为智能电网需要应用智能化的互操作代理。例如远程通信、控制和优化【200】。由于智能电网中智能化标准没有确定，并且无法衡量，他们提出了几点智能功能目标：
1、实时的相角和电压稳定性、根据智能数据实现崩溃监测和预防。
2、基于智能协调控制的无功功率监测。
3、基于智能开关操作的故障分析和重新配置计划。
4、利用智能开关激励载荷和振动实现发电和负载平衡，减少需求终端并控制频率。
5、在配电和需求侧管理使用调峰的需求响应策略。其中也包括增加的可再生资源的增值和
控制。
在系统规划和维护水平方面有几个层次的问题需要解决。例如，决策者过多，规划具有不确定性、缺乏对实时系统控制的预测。
Vytelingum在文献【199】认为在家庭用电中使用微储存设备节省了电能减少了化石燃料的燃烧，但面临负荷超载的问题。为了解决这个问题，他们提出了一种基于代理的微存储管理技术总体框架，在这个框架中运用了纳什均衡分析电网，并制定新的适应市场条件的基于代理的存储学习策略。
控制和管理智能电网跨越了通信、优化、控制、动态优化技术甚至是社会和环境制约多个学科。
5.挑战和研究方向
智能电网通信的多种挑战决定了研究方向。
5.1联通性
不同的供应商、用户以及电力企业采用不同的通信技术。利用不同管理域的实现大量的配电网络通信、电能源、消费者之间通信十分具有挑战性。因此实现智能电网的互通性非常困难，导致多种通信技术和标准共存。例如，在家用领域ZigBee和WiFi都可以使用。
5.2 跨学科
智能电网涉及很多种组织和团体，导致其跨学科的特点。包括无线传感网络、驱动和电力系
统、通信/网络的电力系统和控制系统的集成、集成的安全性和动力系统的集成。
5.3可扩展性
智能电网涉及大量用户，其扩展性十分重要。在小范围领用应用的技术不一定能够扩展到大范围，由此实现有线、无线网络之间的无缝移动通信并满足QoS的需求尤为重要。
5.4 安全性和隐私
增长的互通性和互操作性给智能电网引入了网络漏洞。如果不能解决脆弱性问题，将给智能电网带来巨大的隐患。安全问题包括未经授权的智能电报的数据访问，分布式关闭所有设备攻击、智能计量数据不可否认、盗窃电力、攻击智能网格基础设施造成停电等。智能电网中也涉及到隐私问题，例如计量数据可能会泄露敏感或者私人信息。
安全和隐私极其重要。阅读【203】获得更详细的信息。
5.5性能
首先智能电网是一个异构系统，有大规模的部署，并跨多个学科领域，是一个动态和不确定性系统。
其次，建立更好、更快、更安全和更加强大的控制和通信网络需要更高的效率。
5.6测试平台
测试平台十分重要和必要，只有通过测试才能得出研究和测试结果。
5.7 进一步的评论
由于HAN, IAN, BAN, NAN, 和FAN是在2010年IEEE提出的，大量的网络结构设计、应用和测试工作需要做。
另外，许多现存的、新的高质量、实时性能好、可靠的有线和无线技术可以应用到智能电网的通信网络构建。
电源学会和IEEE通信协会需要通力合作提出相关的物理层标准。
6、结论
智能电网是一个输电系统，并拥有以下两个特点：首先由一个双向的、实时的、可靠的、大容量的通信构架满足智能电网日益增长的需求。例如，来自客户的账单、全网的控制和管理信息，电网资源的优化等等。其次，利用IT网处理和控制大量信息。
回顾了了通信和网络技术，包括通信/网络构架、QoS和优化、运行的管理和控制。
浅谈智能电网中的通信技术 智能电网是特高压取得突破后，国网公司在新的起点上推动国家电网科学发展水平的必然选择，建设统一坚强智能电网具有重要意义。智能电网的范畴很广，笔者在这里试图介绍下智能电网中可能运用的通信技术。 通信因其传输和感知功能被誉为电网的“神经系统”。在智能电网及其通信技术的见解中，国外各主流厂商可谓仁者见仁，智者见智。国际咨询商同时受聘于华东电网公司和安徽电力公司的埃森哲也提出了自己的观点。这里就来介绍下她对智能电网中通信技术的理解。 1、第二代互联网 目前的因特网协议是IPV4，它的下一个版本就是IPV6，这个新版协议就是第二代互联网的基础，可实现“产对产”连接，有庞大的地址数量，传输速度更快。如果说IPV4是“人机对话”，那么IPV6可以扩展到任何物间对话，如家用电器、传感器等。这个功能是比较强大的。 2、光纤以太网 以太网是众所周知局域网通信协议标准。以太网的传输介质主要是双绞线和光纤。一般主干通信网络都使用光纤，电力系统也是如此。光纤至少有两大优点是双绞线铜缆暂时不可比拟的。一是通信容量非常大，传输距离远；二是能抗电磁干扰能力强，信号串扰小，传输质量佳。 3、电力宽带
顾名思义实现电力宽带的目标就是用电力线来传输信息，而电力线通信（PLC）。PLC具有极大的便捷性，只要连接到房间内任何的插座上，就可立刻拥有4.5—45Mbps的高速网络接入。PLC利用GMSK （高斯最小频移键控、移动全球通的调制方式）和OFDM（正交频分复用）将用户数据进行调制，然后进行传输。目前国网信通下属的中电飞华公司已将电力宽带引入商用，推广到北京的一些小区中。 4、3G及4G无线通讯技术 3G对我们来说并不陌生，在国内三大运营商的鼎力支持下，3G 移动通信已如火如荼地发展起来。他的特点就是速度快、流量大，可以传输视频。无线通信中，OFDM,智能天线，MIMO（多进多出），LTE （长期演进项目）也被视为3G或4G的主流技术或标准。我觉得目前在应急通信上极有可能用上这些高速移动技术。全球排名靠前的国产设备商华为公司在这些技术储备上有一定优势。 5、新型无线网络技术 当今常见的无线网络有移动通信网，无线通信网（WiFi,Wimax）篮球网络, Adhoc网络（无中心自组织的多跳无线网络），还有较新的无线传输网络。无线传感器网络由一定数量的传感器节点，通过某种通信协议连接而成的网络体系。 在国内，中科院上海微系统所对次项技术的研究处于领先地位，并已开始参与一些国际标准的制定。 以上，便是笔者对埃森哲通信技术观点的简要介绍。可以看出，
智能电网电力信息通信技术的应用1引言 电力系统在发电、输电、配电等工作环节中会产生大量的数据 和信息，对于这些数据和信息，需要具备相关专业知识的工作人员 对它们进行归纳分类和整理。智能电网就应运而生，智能电网凭借 自身储存的数据库对产生的数据和信息进行整合。并得出目前电力 系统的运行状况，电力系统工作人员就可以根据得出的结论，针对 电力系统存在问题的地方进行改进和维修，从而确保了电力系统能 够安全、稳定、高效的运行。但智能电网的作用不仅于此，它不但 需要确保电力系统的安全运行，还要保证整个电力系统的经济效益。 2电力信息通信 在整个电力系统中包含着发电、输电、配电等许多工作环节， 这些工作环节有非常重的负载，并且还包含了很多的细节。为了尽 可能避免电力系统出现故障和安全隐患，确保电力系统还能够正常 稳定的运行，就需要对整个电力系统进行严密而精确的监测工作。 这个监测工作就需要借助通信系统来完成，确保电力系统能够稳定 的输出电力。因此，对于电力系统而言电力信息通信是不可或缺的 技术手段[1,2]。 3发展现状 20XX年以来，我们国家的科学技术水平进步非常迅速，传统使 用的同轴电缆以已经被光纤、无线等设备取代了，电力通信技术也 随之逐步完善。我国的智能电网步入了快速发展时期，在这一发展 时期中，各个不同部门间的联系越来越紧密。在传统的电力系统中，由于不同部门之间的缺乏必要的沟通，他们的联系不够紧密，就导 致针对电力系统中的一些问题无法及时地进行沟通和解决。但是，
随着智能电网的诞生，有效地解决了这一问题，也使得各项问题得 以快速有效地解决。目前，水力、火力、风力和新能源发电都是我 国常见的发电方式，这些发电方式已经能够满足我们国家对电力的 需求，确保国家的经济发展建设不断电。我们国家人口基数大，电 网系统更为庞大，因此在运行过程中难免会出现问题和故障，随着 我国的电力通信技术的进一步发展和完善，一定会解决存在的问题，提高智能电网的运行效率。 4智能电网的电力通信技术应用 41智能光纤通信网络 SDH技术在过去的智能光纤通信网络结构中承担着非常重要的 角色。在SDH技术中，主要采用TMB业务传输和集中网络管理的结 构方式来采集电网数据信息。随着电力网络系统的不断发展壮大， 电力系统信息通信的数据量迅速增长，原有电力信息通信技术已经 远远无法满足现在电力网络系统的要求了，为了快速解决这一问题，我国相关科研人员，以原有的信息通信方式为基础，运用了光传输 组网技术，叠加上网络智能化技术，逐步形成了如今智能化的光纤 信息通信网络。不难看出，电信通信技术在整个信息通信网络建设 中扮演了非常重要的作用。 42电力通信接入网 我国大部分的智能电网的电网结构是需要延伸并且最终与用户 端结构相连接的，只有这样才能够实现为电力用户提供多种不同形 式的电力资源的可能性。智能电网系统在供电过程中还可以实现了 与电力用户之间建立通信，并且能够进行互动，这必须要借助电力 信息通信技术才能够实现。作为一种电力系统中特殊信息的通信传 输手段，电力信息通信系统在智能电网系统中是不可或缺的一个环
共 6 页 第1页 南京工程学院试卷（A ） 2010 /2011 学年 第 1 学期 课程所属部门： 通信工程 课程名称： 通信网 考试方式： 开卷 使用班级： 无线通信071、光纤通信0711 命 题 人： 杨小伟 教研室主任审核： 主管领导批准： 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 一、简答题（本题6小题，每小题5分，共30分） 1、简述现代通信网个组成结构？ 通信网的组成结构有从水平和垂直两种。（2分）现代通信网根据网络功能从水平方向上可以划分为三层， 即用现代户驻地网、接入网与核心网。现代通信网根据网络功能从垂直方向上可划分为传送网、业务网和应用层，以及支持全部三个层面的工作的支撑网。如图 2、简述我国电力通信网各级网的通信职责范围？为何下级网接入上一级网要采用两点接入方式？ 我国电力通信网分五级。一级通信网指由国家电网公司至各大区电网公司、各直属单位的通信电路；二级通信网指由大区电网公司至所属各省电力公司、各直属单位的通信电路；三级通信网由省电力公司至各市供电公司、各省直属单位的通信电路以及各市供电公司之间（包括500kV 变电站）的通信电路组成；四级通信网由市供电公司至所管辖各县供电公司、变电站、供电营业所、辖区内发电厂的通信电路以及县供电公司之间（包括220kV 变电站）的通信电路组成；五级通信网由县供电公司至所管辖各变电站以 及辖区内发电厂的通信电路组成。五级通信网又称为农村电力通信网。 下级网接入上一级网采用两点接入方式的目的是提高网络的安全和可靠性，在一个接入节点出现故障时仍能保证网络的正常运行 本题 得分 班级 学号 姓名
通信技术在智能电网中的应用 广东电网公司肇庆供电局周亚光摘要：随着通信技术、计算机信息技术的发展和电力生产调度自动化水平的提高。建设强大的智能电网已成为必然的发展趋势。智能电网就是以稳定的电网框架为基础，以通信网络和计算机信息网络为平台，对电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度等方面进行智能控制，实现电力、信息、业务的高度融合。在智能化电网的建设过程中，通信技术在其中起着至关重要的作用，本文将详细介绍通信技术在智能电网建设过程中的应用。 关键词：智能控制、数据采集、数据传输、通信协议、综合数据网、工业以太网设备 一、智能电网的产生背景； 1、电网规划与建设面临着严峻的用电高峰和电网建设费用的压力，同时规划和建设的合理性的合理性也面临考验。 2、电网的运行方面，用户对供电可靠性的要求越来越高、同时运行单位对电网设备的运行状况需要有更多的了解。 3、资产维护：设备的当前健康状态、设备维修和更换的最佳时机、设备的维修质量电力作业的费用需要得到合理的安排 4、电力营销：需求侧管理服务水平、电费回收率、窃电损失需要及时的掌握。 建设智能电网可应对上述的挑战： A、通过收集电网各种数据，指导电网和设备的投资，使得设备在逼近设备容量或实际能力的情况下运行，充分挖掘设备的潜力。 B、通过电网的实时重构和优化运行方式，使得设备在其实际容量范围内运行，延长设备使用寿命。 C、充分利用实时信息，缩短停电时间。 D、加强需求侧管理，提高效益。 E、为合理的电网投资提供决策支撑。 在传统电网的基础上，智能电网进一步扩展了自动化的监视范围，增加了信息的收集和整合以及对业务的分析和优化，实现了电网的智能化。可帮助电网企业提高管理水平、工作效率、电网的可靠性和服务水平。 智能电网分五个层面：1、电网数据采集2、数据传输3、信息集成4、分析优化5、信息的展现 （1）、电网数据的实时采集 实时数据是智能化电网的重要支撑，包括以下三方面的数据，A电网运行数据，B 设备状态数据C客户计量数据 目前，因为电网公司的数据采集主要关注电网的运行数据上，对另两方面的欠缺，只有增加了这两方面的数据采集，才能使整个电网可视化，为走向智能化作准备。 （2）、数据传输 基于开放标准的数字通信网络保证客户计量和设备状态数据以及电网运行数据的可靠传输。 （3）、在信息集成、分析优化、住处展现三方面，主要集中了计算机信息网络技术的应用。 通过采集和通信网络传送上来的数据为电网的规划设计、运行和资产的优化提供决策支持 1、电网设计优化 A、通过对用户负荷模式的分析，能够很清楚的确定需要改造的、可能存在过负荷的
信息通信技术在智能电网中的应用 发表时间：2018-10-17T10:11:10.667Z 来源：《电力设备》2018年第19期作者：高明哲 [导读] 摘要：文中主要介绍信息通信技术在智能电网中的应用，以及在应用过程中遇到的一些问题和解决措施，阐述了智能电网对信息通信技术的基本要求，以及信息通信技术人才培养和相关技术研究的重要性。 （国网石家庄供电公司河北石家庄 050000） 摘要：文中主要介绍信息通信技术在智能电网中的应用，以及在应用过程中遇到的一些问题和解决措施，阐述了智能电网对信息通信技术的基本要求，以及信息通信技术人才培养和相关技术研究的重要性。 关键词：信息通信；智能电网；技术研究 1 引言 智能电网作为21世纪人类伟大的能源技术变革，已经成为当今各国创新研究的热点和焦点。智能电网是现代科学技术、先进管理理念与传统电网的完美结合，是解决能源安全与环境问题、应对全球气候变化、实现经济社会可持续发展的必然选择[1]。 电网智能化的发展离不开信息网络、自动化、电力系统的技术进步，信息化、自动化、互动化是坚强智能电网的基本技术特征，电网的智能化建设离不开通信信息技术的支撑。通信信息技术与电力生产技术的深度渗透和“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合使得通信信息技术支撑的范围和内容大大超出了传统意义[2]。 目前，智能电网信息通信技术成为相关学者研究的重点，主要涉及通信技术、信息安全和通信体系标准化建设等方面，信息通信技术和通信网络是输送智能电网信息的关键与核心，直接影响智能电网终端信息采集、数据传输等，信息通信技术和通信网络的建设，是保证智能电网的安全运行的基础。 2 智能电网与信息通信技术 2.1 智能电网 近年来，对着各种先进技术在电网中的应用，智能化已经成为电网发展的必然趋势，发展智能电网已在世界范围内形成共识。 智能电网，就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，将现代先进传感测量技术、信息通信技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型现代化电网。 2.2 信息通信技术 信息通信技术是一个涵盖性术语，覆盖了所有通信设备或应用软件，以及与之相关的各种服务和应用软件。 信息通信技术是信息、通信和技术三个词汇的组合，它是信息技术与通信技术相融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。 信息通信技术是21世纪社会发展的最强有力动力之一，并将迅速成为世界经济增长的重要动力。 2.3 信息通信新技术 目前，国家已建成“三纵四横”电力骨干通信网络，形成了以光纤通信为主，微波、载波等多种通信方式并存的通信网络格局。骨干通信网按照网络类型可划分为传输网、业务网和支撑网，传输网包括光缆、光通信系统、微波通信系统、卫星通信系统、载波通信系统等[1]。 通信传输网的骨干层主要采用波分复用、光传送网、基于SDH的多业务传送平台、自动变换光网络、分组传送网等多种信息传送技术。 中低压通信接入网主要采用的新技术包含：（1）无源光网络（PON）技术，PON技术是配用电最后一公里宽带接入的主要技术；（2）宽带电力线通信技术（BPLC）技术，BPLC技术是电力系统特有的通信方式，采用1M～30MHz载波频率，可以达到200Mbit/s的传输速率；（3）无线通信技术，宽带无线接入技术主要采用LTE、Wi-fi、ZigBee、GPRS、微信通信等技术；（4）电力特种光缆，接入网中主要采用光纤复合架空相线和光纤复合低压电缆等。 3.智能电网对信息通信技术的要求 3.1 即时通信系统 即时通信系统（SIS）的主要作用是能够第一时间内对电网运行的信息和数据进行分析处理，它是以快速发展的互联网技术为基础，以电力数据网络作为参考。即时通信系统能够及时上传电力信息，并具有很高的技术防护能力，能够有效的保证信息的实时性和安全性。 3.2 EMS系统 ESM系统的主要作用是对电网的信息数据进行整理和归类，工作过程中，先从电网中获取最新的信息数据，再将数据按照紧急程度的不同进行分类，然后传递到即时通信系统中。为了保证信息传递的准确有效，不同的信息从不同的传输接口和通道中进行传送，传送的速度也有所不同。 3.3 电能计量系统 智能电网要求电能计量系统不仅仅能够进行一般的测量工作，而且要求在测量时能够进行数据的分段储存以及双向的测量。这些要求对于电费结算和电能有效控制均具有重要意义。另外，智能电网的计量系统还要完成信息自动化采集、数据预处理、远程通信、统计分析等一系列工作，这也是智能电网能够和新能源电网进行有效结合的基础。 3.4 需求端管理 现在，在与电力客户进行交流沟通方面，智能电网主要是通过无线公共网络进行，这就导致了电网终端用户的数量也非常大，但是业务密度不高。如果采用联通CDMA或移动GPRS技术，就能够使得电力生产单位（供电单位）及时有效的检测到用户的电量使用情况。 4 信息通信技术在智能电网中的应用 4.1 信息通信技术的应用 信息通信作为智能电网的一个重要部分，智能电网要发挥出相应的作用，就必须要做好与信息通信的配合，对智能电网进行统一、合理的布局，从而使得智能电网的运行更加安全可靠，保证智能电网的安全性与经济性。 相对于传统电网而言，智能电网的自动化范围进行了扩展，在当前国内智能电网的发展过程中，其智能化主要体现在对电力系统的运行效率和可靠性提升方面，比如通过对电力通信技术的应用来实现自动抄表、自动测量和电能量的计费等，实时地获取客户计量、设备状
智能电网信息安全威胁及对策分析 发表时间：2017-09-29T11:14:56.620Z 来源：《基层建设》2017年第14期作者：王争 [导读] 摘要：智能电网信息安全已成为相关研究人员以及工业领域专家们关注的热点。本文对智能电网信息安全威胁进行了总结和概述天津送变电工程公司天津 300000 摘要：智能电网信息安全已成为相关研究人员以及工业领域专家们关注的热点。本文对智能电网信息安全威胁进行了总结和概述，最后依据国家政策法规提出了应对智能电网信息安全威胁的保护措施。智能电网信息安全仍处在研究阶段，还需要更多的探索和实践来应对智能电网的威胁和脆弱性。 关键词：智能电网；信息安全威胁；对策 1 智能电网介绍 1.1概念及特点 目前，智能电网已成为世界各国争相研究的热点，尚没有统一的定义。国家电网中国电力科学研究院对智能电网的定义为“以物理电网为基础（中国的智能电网是以特高压电网为骨干网架、各电压等级电网协调发展的坚强电网为基础），将现代先进的传感测量技术、通讯技术、信息技术、计算机技术和控制技术与物理电网高度集成而形成的新型电网”。智能电网用以解决目前电力供应中遇到的问题，能够充分利用状态估计等技术来提升故障检测能力，在无技术人员干预的情况下实现自我恢复。通过负载均衡技术降低用电高峰时出现的问题，合理安排发电机的使用，使用智能电表等智能设备采集数据调整用电价格从而降低用电高峰时的峰值。允许使用更多的可再生资源，如太阳能、风能等，而不需要考虑能量储存的问题。 1.2国内外发展应用 在美国、日本等发达国家，智能电网战略己成为国家重要战略。美国智能电网发展分3个阶段进行战略推进，即“战略规划研究+立法保障+政府主导推进”的发展模式。欧洲的智能电网以支撑可再生能源以及分布式能源的灵活接入为目标，向用户提供双向互动的信息交流等功能。日本在2010年后由经产省和超过500家企业以及团体成立官民协议会———“智能电网联盟”。随着我国电力体制改革和特高压电网建设的不断深化，智能电网也将成为我国电网发展的一个新方向。目前，国家电网公司已建成包括智能变电站、智能充换电网络、智能用电采集系统、多端柔性直流等一批先进的智能电网创新工程。截止2015年，国家电网公司累计建成投运智能电网试点项目342项。 1.3信息安全 近年来，国家电网公司大力推进电力通信、SG186工程和特高压电网等建设，信息化企业、数字化电网的蓝图逐步实现，为智能电网建设奠定了扎实的基础。随着我国智能电网的建设，信息安全问题越来越突出，继电保护、电网调度自动化和安全装置、变电站自动化、发电厂控制自动化、配网自动化、电力市场交易、电力负荷控制、电力用户信息采集、智能用电等多个领域均可能面临信息安全的威胁。 2 智能电网信息安全威胁分析 智能电网充分发挥了电网资源优化配置的作用，具有坚强可靠、经济高效、清洁环保、透明开放、友好互动的典型特征。结合这些特征，将智能电网所面临的信息安全风险归纳为以下五点:（1）电网复杂度增加，使安全防护的难度加大。智能电网是一个多网融合的网络，在发电、输电、变电、配电、用电及调度等几个环节中，应用物联网技术感知采集海量的实时数据、非实时数据、结构化数据、非结构化数据，同时，大量智能终端如新能源电动汽车、家庭太阳能、智慧城市等，使得电网架构更加复杂，给智能电网带来了新的信息安全隐患。（2）通信网络环境更加复杂。随着第四代无线通信技术（TD－LTE）的成熟，4G环境下智能电网的网络试点平台也相继建成。TD －LTE试点网络平台为实现配电自动化提供了高可靠、高速率、低时延的业务通道，为配电自动化“五遥”功能的实现提供了通道保障。同时大量智能仪表、移动终端也广泛 投入到应用中，提高电网智能化、自动化的同时，也使得电网的网络环境更加复杂，受威胁的环节增多。（3）安全接入技术更加多样、灵活。国家电网公司将信息网划分为信息内网与信息外网，并在两个网络之间采用专用隔离装置进行安全隔离，信息内、外网边界的各类接入对象通过多种接入方式与信息内、外网进行数据交换与通信。而智能电网采用物联网技术，在移动网络的基础上集成了感知网络和应用平台，使得智能电网具有更加复杂的接入环境、多样灵活的接入方式、数量庞大的智能接入终端，如何保证各类分散的接入对象安全、可信地连入电力信息网络，同时保证机密数据不会遭到泄露，并且实现对接入对象和操作的监控与审计，是智能电网信息化建设中迫切需要解决的问题。（4）软硬件设备进口，使得信息安全不可控程度更高。由于认识能力和技术发展的局限性，在硬件和软件设计过程中，难免留下技术缺陷，由此可造成网络的安全隐患。如全球90%的微机都装微软的Windows操作系统，许多网络黑客就是通过微软操作系统的漏洞和后门而进入网络。（5）业务的漫游办理，数据安全受到威胁。电网公司的营业厅实施“大营销”改造，所有营业厅都能漫游办理业务，联网在各处银行交纳费用，电力决策部门可根据需求调整电力生产计划，但是“大营销”的开放环境也使数据丢失和受到远程攻击的可能性上升。 3 应对措施 （1）基础设施保护①能源盗窃侦测:将消费者使用的电量等数据使用其他形式的数据表示，使得攻击者无法准确地对电量进行修改。 ②使用隐私保护仪表:智能电网的信息网络中经常会传输用户的私密数据，如用户身份、地理位置、相关的电子设备以及用电量等。为保护这些数据不被窃取，智能仪表传输数据时采用安全信道，限制用户计费信息传输来保护用户隐私。（2）电网SCADA系统防护使用现场取证技术，在不关闭SCADA系统的情况下进行实时检测，对SCADA系统的大数据进行分析。使用白名单技术对工业协议进行过滤，从而阻止可疑的网络流量。安装入侵检测/防御系统，对网络数据包进行检测、解析，对日志文件进行分析。使用机器学习的技术对未知攻击进行检测和防御。（3）网络安全措施①应对DoS攻击:应对电网网络的DoS攻击可以采用DoS攻击检测及缓解措施。可以通过数据包的内容、攻击特征、信号强度、传输失败数以及其他属性对DoS攻击进行检测。一旦检测到DoS攻击，智能电网应能够采用相应措施保护各网络节点，降低系统故障时间。DoS缓解技术通常部署在网络层和物理层。②应对注入及欺骗攻击:进行严格的认证机制，将TLS、SSL等协议与SHA、HMAC等加密技术进行配合使用，从而对网络通信信道数据进行校验。使用动态密钥管理，定期对数据流中的密钥进行更新。③应对非法破解:应对电磁攻击和功耗分析攻击最常用的方法是减少设备能量消费量与仪表中数据之间的关系。④使用网络安全协议:智能电网系统需要使用更合适的协议和标准，包括安全的DNP3协议、IEC61850以及IEC62351。这些协议对智能电网通信协议进行了修改，加入了安全层的实现。（4）数据安全保护措施采用密码学技术以及算法对数据进行加密，从而保障通信安全，保护用户的信息，对用户进行验证来
1.简述一般通信系统的构成及其各组成部分的功能。 通信系统主要由信源、信宿、传输介质和收信、发信设备五部分组成。 信源:把各种可能消息转换成原始的电信号. 发送设备:将信源产生的信号变换为适于信道传输的信号. 传输介质:也叫信道,是信号的传输媒介. 接受设备:作用是将从信道上接收的信号变换成接收者可以接收的信息. 信宿:信息的接收者. 2.一个模拟信号到数字信号的步骤有哪几步？其中第一步应满足什么定理的要求？叙述该定理的主要内容。 脉冲编码调制（PCM）:将模拟信号经过抽样、量化、编码三个处理步骤转变成数字信号。第一步抽样需满足低通信号抽样定理，内容：如果模拟信号的最高频率为fm，若采样频率fs大于或等于2 fm的采样频率，则采样得到的离散信号序列就能完整地恢复出原始信号。 3.常用的交换技术有哪几种？并做简要说明。 交换就是按某种方式动态地分配传输线路资源,完成主叫和被叫之间的信息转接。常用的交换技术： 1.电路交换：交换设备在通信双方找出一条实际的物理线路的过程。 2.信息交换： 1）报文交换：整个报文作为一个整体一起发送。在交换过程中，交换设备将接收到的报文先存储，待信道空闲时再转发出去，一级一级中转，直到目的地。这种数据传输技术称为存储-转发。 2）分组交换将报文划分为若干个分组进行存储转发，有强大的纠错机制、流量控制和路由选择功能。 4.简述光纤通信系统的基本组成。 1）光发信机：光发信机是实现电/光转换的光端机。功能是将来自于电端机的电信号对光源发出的光波进行调制，成为已调光波，然后再将已调的光信号耦合到光纤或光缆去传输。 2）光收信机：光收信机是实现光/电转换的光端机。它由光检测器和光放大器组成。其功能是将光纤或光缆传输来的光信号，经光检测器转变为电信号，然后，再将这微弱的电信号经放大电路放大到足够的电平，送到接收端的电端汲去。3）光纤或光缆：光纤或光缆构成光的传输通路。其功能是将发信端发出的已调光信号，经过光纤或光缆的远距离传输，完成传送信息任务。 4）中继器：中继器由光检测器、光源和判决再生电路组成。作用：一是补偿光信号在光纤中传输时受到的衰减；另一个是对波形失真的脉冲近行政性。 5）光纤连接器、耦合器等无源器件：一条光纤线路可能存在多根光纤相连接的问题。于是，光纤连接器、耦合器等无源器件完成光纤间的连接、光纤与光端机
电力通信技术论文 1.1是SDR技术 所谓SDR就是软件无线电技术，这种技术在电力信息通信中比较常见，之所以被广泛应用是因为此种技术拥有以下几种优势： 1.1.1A/D与D/A转换技术 此种技术在近年来取得了较大的进步，因为它能够实现高速信号的转换，在实现高速通信的同时能够最大程度上的减少了无线转换器原件的使用量，为制作数字元器件提供方便，可以说是一举多得。 1.1.2短距无线电技术能够通过铺设更为广泛的宽带实现无线通路 这样一来其机动性就有了很大程度上的提高，机动性提高的另一方面的体现就是此种技术能够支持不同的频段，这样一来使得技术的应用范围就更为广泛。 1.2.3此种技术具有很强的可拓展性
对于软件无线电技术来说它的模式并不是固定的，而是可以通过软件的升级开发出更多的服务与技能，重要的是这种升级能够适应复杂的实际操作要求，开放性使其具有无限的升级可能，这也是其被广泛应用并被认可的最为主要的原因。还有就是，软件本身能够通过实践发现问题并改进技术，很多时候这种改变是根据不通使用条件下的用户的要求而改变的，可以说，这种技术更“亲民”更为用户着想，在客户满意度方面有着很大的优势。 1.2就是DSP也就是数字信号处理技术 这项技术是近代以来电力系统不断完善升级的结果，可以说它代表了当今电力通信技术的最前沿的技术，此项技术实现的前提是无线数据通信的飞速发展，21世纪是通信技术的时代很可能在未来的很长一段时间都是，因为通信技术能够给所有社会人带来前所未有的便捷，所以近年来可以用飞速来形容此项技术的发展，当然这也就为DSP技术的发展提供了机会，可靠、准确、快捷和安全不仅仅是普通人的要求更符合电力系统对电力通信技术的要求，前文我们已经提到，我国的幅员辽阔电网覆盖的地域广泛，地质条件，气候条件，人文条件极为复杂，如何通过及时的、准确的通信来保证电力传输的安全稳定成为每一个电力人应该思考的问题，电力信息的体量十分巨大，编码译码又要求速度，VLIW技术应运而生，这项技
谈信息通信技术在智能电网中的应用价值 我国电力行业发展至今已经取得了非常不错的成就。电力系统在发电、输电、配电等工作环节中会产生大量的数据和信息，对于这些数据和信息，需要具备相关专业知识的工作人员对它们进行归纳分类和整理。智能电网就应运而生，智能电网凭借自身储存的数据库对产生的数据和信息进行整合。 标签：信息通信技术;智能电网;应用价值 引言 我国电力行业的快速发展为我国整体经济建设贡献了非常大的力量。智能电网是未来社会用电发展的趋势。计算机通信技术的发展，给电力事业带来新的机遇和挑战，推动电力事业向更高层次水平发展。现阶段电力行业需要应用现代电力通信技术，创建新型智能电网，满足社会各方面的用电需求。 1电力信息通信应用价值 在整个电力系统中包含着发电、输电、配电等许多工作环节，这些工作环节有非常重的负载，并且还包含了很多的细节。为了尽可能避免电力系统出现故障和安全隐患，确保电力系统还能够正常稳定的运行，就需要对整个电力系统进行严密而精确的监测工作。这个监测工作就需要借助通信系统来完成，确保电力系统能够稳定的输出电力。因此，对于电力系统而言电力信息通信是不可或缺的技术手段。 2智能电网通信技术应用现状 智能电网就是在电网运行的各个环节中，实现智能化控制和管理电网。开发智能电网，主要是有机整合电网的管控和各项技术，满足供电需求，提高供电系统的安全性、稳定性和经济性。在电力运行的各个环节中，使用现代信息技术，促进电网的管控，使电力监控系统、配件系统自动化运行。电力通信连接电力系统的各部分，电力通信通常是电力商业化运营，电网商业管理服务，电力自动化输送。相关人员通过电力通信集中管理和调度电能。通过智能电网实现安全、高效用电，受到人们的广泛关注，我国智能电网建设取得一定的成效。相关电网通信技术包括光纤通信技术、无线网络技术、宽带电力通信技术。光纤是通信技术中的重要材料，是实现通信的重要手段。光纤以光波来载运信息，在通信主干线路上应用，也可以在电力通信控制系统中应用，发挥控制和检测作用。无线网络使用价格低，覆盖面广，在社会各领域中广泛应用。无线网络对智能电网建设也有重要的价值，促进智能电网服务信息范围的拓展。在智能电网中，应用宽带电力通信技术，可以满足当前智能电网技术的发展需求，弥补传统通信信息技术的不足。宽带电力通信技术的传播性能高，网络覆盖面广，可以为用户提供便利。 3智能电网中通信技术的具体应用
Value Engineering 可以通过CAM 软件（如UG 等）来设定好加工路线，这样比手工编制更快捷，这也是今后机械加工的趋势。 2.5加工方法的选择工件在试切时，我们发现顺逆的效果要比逆铣时好。因为逆铣时，切削厚度是由薄到厚，在切削刃刚接触工件时后刀面与工件之间的摩擦较大，容易引起振动，在拐角处会出现严重的斜向振纹；顺铣则刚刚相反，虽然顺铣的切削力稍大于逆铣的切削力，但是在切削拐角处不会产生明显的振纹。不过顺铣时切削厚度是由厚到薄，对工件和刀具的冲击力较大，在加工时尽可能减少刀具的悬伸长度和增加工件的刚性。 3典型零件铣削加工时工艺处理方法 图4就是一个典型的薄壁深腔型零件（由于是军品零件，为了 零件的保密性，省去尺寸和表面粗糙度），制定的工艺路线为：先将零件粗铣一个129×103的通腔，然后进行一次热处理，这样既保证 了零件在精铣时的刚性，又释放了大部分的材料应力，减小了零件 在精加工中过程中的变形。 精铣时，先加工较深一侧的型腔，用未加工部分作为支撑，保证零件的整体刚性。先用准6的加长钻头（160mm 长）钻出六个安装用的孔（这六个孔分布在底面台阶上），再分别选用两把准20的铣刀加工零件的侧壁，其中一把悬伸较短，加工侧壁的上半部分，另一把准20的铣刀悬伸116mm ，加工侧壁的下板部分，由于刀具直径较大，加工工件侧壁时，刀具还能保持一定的刚性，减少刀具的振动，保证了工件侧壁的表面质量；在铣削型腔圆角时，为了减少工件对刀具的冲击，减小振动，避免在圆角处产生振纹，必须使刀具在切削工件圆角时进行减速，通过CAM 软件的参数设定，优化了切削参数（圆角参数优化设定见图4右侧），把切削速度逐步降低到直线铣削时的30%。最后，选用准12的加长立铣刀进行清角加工，保证工件根部圆角的设计要求，由于工件圆角处已经钻了一个准6的孔，此时，就可以采用插铣的方式来对工件进行清角。 先加工型腔较深一侧的型腔，使刀具刚性最差时，能最大程度的保证工件的刚性，后加工型腔较浅一侧的型腔时，可以选用直径较小的刀具，刀具悬伸也可以缩短，工件内部用衬垫支撑住，既保证了工件的刚性，又减小了刀具切削力，从而使整个零件在加工过程中变形较小，保证了零件的加工质量。在实际加工中，我们采用了这种方法，取得了良好的效果。 参考文献： [1]丁学恭.基于薄壁矩形深腔体防变形数控加工工艺研究.现代制造工 程，2006，（07）. [2]康文利， 周学辉.基于CAXA 的铝合金薄件壁高速加工应用.制造业自动化. 0引言 网格是一种分布式的高性能计算和数据处理的底层支持框架，能够进行众多地理、组织上异构资源的管理,来实现Internet 上的计 算机资源、 存储资源、通信资源、软件资源、信息资源和知识资源的连接和整合、 跨平台间的互操作及资源与服务共享，具有异构性、自治性、动态性、结构不可预测性等特点。 知识网格由Fran Berman 较早提出，是一个智能互联环境,它能使用户或虚拟角色有效地获取，发布，共享和管理知识资源,并为用户和其他服务提供所需要的知识服务，辅助实现知识创新,协同工作，问题解决和决策支持。它以网格只能作为支撑，能够很好把握知识的动态变化态势。近年来我国一些人在此方面也作了一定的研究，诸葛海提出的知识网格模型为我国此方面的研究开了先河，史忠植在大量研究语义网格的知识发现理论、方法与技术的基础上，提出语义网格知识模型，实现本体驱动的网格知识管理。坚强智能电网的安全运行将建立在设备的安全运行和信息的 安全维护基础上，同时应注意信息的安全性在很大程度上意味着电 网控制系统的安全性。 信息和技术在实现坚强智能电网“电力流、信息流、业务流”高度一体化融合的同时，其负面影响不可避免地也波及到了电力系统。目前，电网信息化“SG186”计划在大部分区域已经 基本完成，形成了纵向贯通，横向集成的 “1”体化企业级信息集成平台， “8”大业务应用和“6”大保障体系。华东电网制定出具体规划体系方案中将安全列于举足轻重的地位，可见，构建安全可靠的信息化电网通信网络已经成为建设只能电网的重要内容。 计算机在电力通信技术中的灵活应用，传感器检测技术的硬件技术支持，集合了各类设备资源特性功能参数信息、运行状态信息、需求侧信息和需求响应信息的数据库为智能电网的建设提供着重要的软件技术支持。各类数据信息的安全性直接关系到智能电网能否高效稳定、节能经济的运营。 各类数据信息的安全性直接关系到智能电网能否高效稳定、节能经济的运营。 电网信息安全等级评估可以作为识别现有供配电系统中各类信息安全的等级的判别系统， 便于根据信息的安全等级结果制定完善的安全防范措施，提高信息系统的整体安全性能，保障—————————————————————— —作者简介：王敬敏（1955-），女，河北保定人，教授，博士生导师，从事智能电网，需求侧管理，决策支持等研究；董博（1987-），男，陕西渭南人，硕士研究生，从事系统工程及决策支持方面研究。基于知识网格的智能电网信息安全系统 Information Security System of Smart Grid Based on Grid Knowledge 王敬敏Wang Jingmin ；董博Dong Bo （华北电力大学，保定071003） （North China Electric Power University ，Baoding 071003，China ）摘要：智能电网发展中的一个重要问题就是开发与建造一个能够覆盖电网全域的、统一的信息系统。这种电网的统一信息系统应当与电网 现有的分布和分层式控制管理体系相适应且融合为一体。文章提出了基于知识网格的智能电网信息安全系统， 它对于电网信息的实时、海量、多源、多类型及多格式具有显著的优势，它能够很好解决智能电网发展中存在的上述问题，提高信息系统的安全稳定性。 Abstract:With the development of smart grid,an important problem is to develop and construct a grid to cover global,unified information system.The information system should be adapted to the existing grid distribution and hierarchical control management system and unite as a whole.This paper develops a Smart Grid Information Security System based on grid knowledge,which has remarkable advantage in processing the real-time,huge quantity,multi-sources,multi types and multi-formats grid information,and which solve the above problems existing in the development to improve the security and stability. 关键词：知识网格；智能电网；信息安全Key words:grid knowledge ；smart grid ；information security 中图分类号：TM7 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2011）32-0039-02 CNKI:13-1085/N.20110711.1253.001 ·39·
电力系统通信技术试题（保密） 一、填空 （共 10 小题，20分）。 1. 按传送信号的复用方式分类， FDM 是用频谱搬移的方法使不同信号占据不同的频率范围， CDM 是正 交的脉冲序列码分别携带不同的信号， TDM 是用脉冲调制的方法使不同信号占据不同的时间区间，WDM 是将光纤的低损耗窗口里可使用光谱带宽划分为若干子带宽来传输多波长信号。 2. 电力载波通信中，结合滤波器的作用是 阻隔工频，通过高频，阻抗匹配， 阻波器的作用是 阻隔高频，通过低频 。 3. PCM 编码调制包括 采样、量化、 编码 三个过程 4. 移频键控FSK 是用两个不同的 载频（f1，f2）来代表数字码元的“1”和“0”,而载波的振幅 和相位 不变。， 5. 实用光纤的三种基本类型（包括英文简称）是 突变型多模光纤（SIF ）、渐变型多模光纤（GIF ）、单模光纤（SMF ） 6. 光纤损耗测量有两种方法，其中工程上最实用的测量方法 后向散射法 。 7. 设光纤通信中，纤芯和包层的折射率分别是n1和n2,光能量在光纤中传输的必要条件 n1>n2。 8. 残留边带调制VSM 的残留边带滤波器的特性H VSB (ω)在C ω±处具有互补对称（奇对称）特性。 9. 在抽样时刻无码间串扰的条件下，基带传输系统在理想极限情况下能提供的最高频带利用率为 10. 卫星通信中常用有效全向辐射功率EIRP 来表示地球站或通信卫星发射系统的发射能力，它是指发射天线发射功率与发射天线增益的乘积EIRP=P T G T 1. 设有一个4DPSK 信号，其信息速率为2400 bit/s ，载波频率为1800 Hz ，试问每个码元中包含（ A ）载波周期。 A 、1.5 B 、2 C 、3 D 、4 2. 若语音信号的带宽为300～3400Hz ，则理论上信号不失真的最小抽样频率为（ C ）。 A 、3400Hz B 、4000Hz C 、6800 Hz D 、8000Hz 3. 国家电力调度数据网骨干网的主要分层为：（ BCD ）。 A 、传输层 B 、核心层 C 、 汇聚层 D 、接入层 4. 对于香农公式)/1(log 2N S B C +=，下面说法正确的是（ACD ）。 A 、若信噪比无限增加，信道容量也可以无限增加 B 、若带宽B 无限增加，信道容量也可以无限增加 C 、 若带宽B 无限增加，信道容量可以增加但趋于定值 D 、信道容量一定时，带宽B 与信噪比可以互换，这也是扩频通信的理论基础 5. 在光纤通信系统中得到广泛应用的光检测器主要是（ BC ）。 A 、PN 光电二极管 B 、光电二极管（PIN ） C 、雪崩光电二极管（AP D ） D 、激光器（LD ） 6. 光纤传输特性的两个基本因素是（ AD ）。 A 、光纤色散 B 、光纤折射 C 、光纤衰减 D 、光纤损耗 7. 关于光纤通信中数值孔径NA 的定义和意义，下面说法正确的是（ ABC ）。 A 、NA 越大，光纤接受光电能力越强 B 、NA 越大，从光源到光纤的耦合能力越强 C 、NA 越大，纤芯对光能量的束缚越强，光纤抗弯曲性能越好 D 、NA 越大，经多模光纤传输后产生的信号畸变越小 8. 在移动通信中，与GSM 系统相比较，CDMA 系统的主要技术特点有（ ABCD ）。 Hz B /2=η
电力通信技术在智能电网中的应用侯钟宝 发表时间：2019-10-18T10:33:28.887Z 来源：《电力设备》2019年第11期作者：侯钟宝 [导读] 摘要：智能电网是未来社会用电发展的趋势。 （国网白城供电公司吉林白城 137000） 摘要：智能电网是未来社会用电发展的趋势。计算机通信技术的发展，给电力事业带来新的机遇和挑战，推动电力事业向更高层次水平发展。现阶段电力行业需要应用现代电力通信技术，创建新型智能电网，满足社会各方面的用电需求。在智能电网建设中，要融合电力通信技术，强化管理，落实智能电网在建设供电中的主体地位，以电力通信技术为支撑，促进电力事业的发展。 关键词：电力通信技术；智能电网；应用 1电力通信技术与智能电网概述 电力系统中重要环节之一是电力通信技术，这一技术贯穿着发电、输电、变电到用电整个过程，是确保大范围内系统集中调度、发供电和电能分配必不可少的重要技术。电力通信技术是实现电力输送方式革新、控制电网和电力商业化运营发展的重要技术支撑，也是实现自动化电力调度、保证电网安全、实现电力系统现代化管理的重要途径和重要保障，是电力系统中不可缺少的技术。电力形成方式的复杂性使得传输电力的要求也较为严格，只有在统一的管理下才能满足传输电力的要求。随着我国对环保事业重视的不断提高，绿色能源这一概念逐渐融入了智能电网的发展和发电方式中。智能电网发展的目的不仅是实现自动化，还要提高电网运行安全性和经济性，提高各方配合。因此，智能电网的发展过程中应结合高新技术，积极运用高新技术，降低电网运行成本，提高电网安全性和经济性，促进电网平衡发展。 2电力通信技术在智能电网应用中的问题 智能电网中的通信平台是智能电网的重要组成部分，而不仅仅是一个通信的渠道，所以，需与智能电网业务合作进行综合规划。电力通信平台是一种开放的网络结构和广泛的通信标，设备与设备之间的信息可以交换和共享。电力通信网络不仅可以扩展到相关的发电、输电、变电站和终端电力设备，还可以提供有效的通信网络来支持数据采集，但是目前智能电网的保护与控制服务存在一些问题，入网的数据容量受限，传输速度有限，传输的稳定性也不可靠。科学技术创新是经济发展的一个重要动力，也是电力通信与智能电网发展的重要动力。但是目前我国的电力通信行业相对来说缺失自主创新，在运行过程中能耗比较大，缺失对节能减排的考虑，在相关设备的生产上自主性不强，进而自主创新也相对缺失。我国电力通信相关的人力资源相对来说也是处于一个急缺的状态。在近些年，我国的通信资源、通信设备成倍数地增长，但是熟悉相关技术的专业人士却增长缓慢，跟不上发展的速度。电力通信行业的人才资源缺失带来了许多用人问题，进而影响到整个智能化电网建设。 3电力通信技术在智能电网中的应用 3.1在输电工程中的应用 电力通信技术在输电过程中的应用，主要是继电保护装置的安全运动、电能和数据传输的控制和调度等。合理使用电力通信技术，可以掌握输电过程中，各个线路的运行情况，使不同的监管部门获得统一的监测信息，促进输电的管理，保证输电过程中的安全性和稳定性。电力企业必须选择适当的通信方法，监控各个电能运输线路，掌握基础终端、实际运行情况等，根据监测信息制定处理方法。 3.2在配电工程中的应用 配电网络本身就具备高效灵活的特点，再结合电力信息通信网络可靠、安全的特点，可以实现在一定水平上的故障发现和处理的自动化，借助这一技术手段来满足储能元件和电源高渗透性的接入要求，很大程度提高了供电质量。将现代信息通信测控技术合理地融入智能配电网中，对将来配电系统的互动、兼容、自愈、集成、优化起到了非常重要的作用，更重要的是极大地促进了智能电网的进一步发展。应用于配电网的特征分析。（1）稳定。当智能电网出现比较大的故障时，仍然能够保持一定的供电能力，确保不会发生大规模的停电事故。如果出现极端天气条件或者是自然灾害的情况，智能电网仍能保持安全稳定的运行，具备良好的预防破坏的能力。（2）自愈。智能电网系统可以实时地对电网进行安全评估和分析，具备强大的预警系统和有效的预防措施，当故障发生时，可以立即自动进行故障诊断，并进行自我修复。（3）兼容。能够兼容可再生能源、适应分布式发电和微电网的接入，使得电网的功能更加完善，实现了和用户有效的互动交流。（4）经济。可以促进开展电力市场与电力交易的工作，完美实现资源的合理配置，大幅度降低电网的损坏，有效提高了能源的利用效率。（5）集成。智能电网有效地实现了电网信息的高度集成和共享，努力实现了规范化、标准化、精细化的电力系统管理工作。 3.3在变电系统中的应用 在变电系统的运行中，一方面为调整不同供配电线缆的运行情况，例如某线路对应供配电区域的用电量上升时，但是该线缆的供配电功率无法满足该区域的用电需求，此时需要将其余供配电线路接入到供电区域的变压器等设备中，提高供配电的功率。另一方面我国当前加大了对清洁能源的应用力度，其中以太阳能和风能发电站的应用范围最广，但是这类清洁能源在应用中，严重依赖发电站的周边自然环境，当环境变化时，发电站的容量、产生的电压等参数都会发生一定变化，自动控制系统要能够通过对这些信息的收集和整理，变更智能电网的运行状态，维持电力系统中的参数稳定性。本文提出的通信系统应用方法为，在电网的配电侧、电网的线路中设置传感器，这类传感器将获取的电网运行参数实时传递到自动控制系统中，该系统记录各类参数的变化时间，系统可以自动制动相应的电网电力调控方法。对于电网中的新型能源发电站，通信系统要分析发电站不同接入节点对电网运行状态的影响，可以应用建模仿真的方式完成分析，制定节点接入方案。 3.4在光伏发电中的应用 近年来，国家大力发展太阳能光伏发电，给予其政策和财政支持，极大地促进了光伏发电技术的发展。分布式光伏电源一般包括电力部门、电力用户以及第三方。为更好地实现分布式能源的管理，需利用通信技术自动化管理分布式电源电压和电功率。太阳能光伏发电系统发电量具有较大的随机性和波动性，输出功率范围波动较大，需量程较宽的计量表满足精度要求。实际运行中，电流和电压互感器是非线性运行，电子电流表在低额度范围内计量精度较低，在25%～100%的额定范围内计量精度较高。因此，需进一步加大通信技术在电网应用中的研究。 3.5在新能源领域中的应用 伴随着我国社会生态环保建设工作的不断深入，人们绿色环保意识的不断提升，对整个电力行业建设发展提出了更高的要求。现代电