智能電網(wǎng)要求實現(xiàn)信息的快速傳遞與高度共享,，為達(dá)到此目的，研究了3G技術(shù)新標(biāo)準(zhǔn)——WiMax下的無線接入方法,。首先,，根據(jù)智能電網(wǎng)特性提出了智能電網(wǎng)基本通信體系架構(gòu)；然后結(jié)合WiMax技術(shù)的特點提出了相應(yīng)的WiMax電網(wǎng)通信方案,，該方案通過無線接入方式以及分級分層管理模式可實現(xiàn)系統(tǒng)中信息的共享與即時傳輸,，極大地提高了電網(wǎng)的信息化、互動化水平,。最后對此項技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運用進(jìn)行了例證分析及前景展望,，對可能存在的問題進(jìn)行了分析與探討。
智能電網(wǎng)這一名詞一經(jīng)提出就在社會上引起了極大地關(guān)注,。智能電網(wǎng)建立在集成的,、高速的雙向通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上，通過先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備實現(xiàn)電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì),、穩(wěn)定和高效使用,。智能電網(wǎng)要求以完備的信息平臺為基礎(chǔ)，以信息化,、互動化以及自動化為主要特征,。由此可見，先進(jìn)的通信方式對智能電網(wǎng)的實現(xiàn)起著關(guān)鍵性的作用,。
傳統(tǒng)的電力通信系統(tǒng)因其在成本,、實時性和可靠性等方面不能滿足智能電網(wǎng)的要求，所以亟需新的電力通信方式來進(jìn)行更新,，而如今迅猛發(fā)展的3G無線通信技術(shù)正可以滿足以上要求，為智能電網(wǎng)的發(fā)展奠定基礎(chǔ),。
當(dāng)下,，世界各國對智能電網(wǎng)的廣泛關(guān)注也為先進(jìn)的無線通信技術(shù)與電網(wǎng)的結(jié)合提供了良好的機(jī)遇。美國能源部在美國電網(wǎng)改革綱領(lǐng)性文件《GRID2003》中提出了建立一個電力通信一體化的21世紀(jì)現(xiàn)代化電網(wǎng)的目標(biāo),；在2009年召開的特高壓國際會議上,，國務(wù)院副總理張德江也表達(dá)了中國對于建設(shè)智能電網(wǎng)的強(qiáng)烈愿望；還有,，國家電網(wǎng)公司公布了分階段建設(shè)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的方案,。此時,，把握住這一良好契機(jī)，對先進(jìn)無線通信技術(shù)如何在智能電網(wǎng)通信中的運用進(jìn)行分析與研究就顯得十分必要了,。
13G技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)的可行性與必要性分析
1.1智能電網(wǎng)的基本要求
智能電網(wǎng)作為一個新興的概念,，在很多國家和地區(qū)都對它有不同的理解，就我們國家當(dāng)今發(fā)展情況來看,，我們所發(fā)展的智能電網(wǎng)應(yīng)具有堅強(qiáng),、兼容、經(jīng)濟(jì),、互動等特征,。堅強(qiáng)堅強(qiáng)性是針對目前大容量、特高壓,、長距離傳輸?shù)墓╇娦枨笏岢龅?，它要求電網(wǎng)在發(fā)生大的擾動或故障時，仍能盡量保證用戶的供電,，減小大面積停電的可能性,，并能及時發(fā)現(xiàn)、診斷并消除故障,，使電網(wǎng)恢復(fù)原來的運行狀態(tài)(即自愈性),。
兼容能允許新能源的合理接入，適應(yīng)分布式發(fā)電機(jī)和微電網(wǎng)的接入,，使需求側(cè)管理功能更加完善,，滿足電力與自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)以及人類文明的和諧發(fā)展,。經(jīng)濟(jì)通過信息采集與分析,，實現(xiàn)規(guī)劃、建設(shè),、運行與維護(hù)等全生命周期環(huán)節(jié)的優(yōu)化,，達(dá)到設(shè)備運行安排合理，資源利用率高,，運行成本低等目標(biāo),，支持電力市場的有效開展，實現(xiàn)資源的統(tǒng)籌規(guī)劃與合理配置,。
互動通過數(shù)據(jù)與信息的雙向流動與即時傳輸,，實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的智能互動，把最穩(wěn)定,、最經(jīng)濟(jì)的電能提供給用戶,。同時，讓用戶也參與到電力市場的運營中來,，更好地激勵電力市場的發(fā)展,，使其滿足最廣大用戶的要求,。
1.2 3G技術(shù)的特點與優(yōu)勢
根據(jù)以上所列智能電網(wǎng)的要求，新興無線通信技術(shù)——3G技術(shù)恰能夠使之得到滿足,。3G技術(shù)是一種支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆涓C移動通訊技術(shù),，3G服務(wù)能夠同時傳送聲音及數(shù)據(jù)信息，速率一般在幾百Kbps以上,。它的主要特點如下：
(1)傳輸速度快,，而且可以滿足移動性對高比特率可變速率的要求，快速移動下,，數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)到1．44Kb／s,。
(2)提供了多種新業(yè)務(wù)與新技術(shù)，如寬帶業(yè)務(wù),、視頻業(yè)務(wù)等,。
(3)具有良好的兼容性與高度的靈活性，具有多功能,、多環(huán)境適應(yīng)能力以及多操作方式,、多頻段運行能力。
(4)語音與視頻質(zhì)量高,，可保證語音及圖像的高保真?zhèn)鬏?。并且，?shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性能好,。
(5)采用根據(jù)數(shù)據(jù)量,、服務(wù)質(zhì)量和使用時間為收費參數(shù)，而不是以距離為收費參數(shù)的新收費機(jī)制,。
基于以上所述,，經(jīng)過對比分析可以發(fā)現(xiàn)，3G技術(shù)的特點可以很好地滿足智能電網(wǎng)的要求,，因此,，將兩者進(jìn)行合理的結(jié)合，可使智能電網(wǎng)的實現(xiàn)有可靠保障,。
2WiMax應(yīng)用于智能電網(wǎng)的優(yōu)勢
WiMax(WorldwideInteroperabilityforMicrowaveAccess,，全球微波互聯(lián)接入)是一種新興的3G標(biāo)準(zhǔn)。2007年10月19日,，國際電信聯(lián)盟在日內(nèi)瓦舉行無線通信全體會議,，經(jīng)過多數(shù)國家投票通過，WiMax正式被批準(zhǔn)為繼WCDMA,、CDMA2000和TD-SCDMA之后的第四個全球3G標(biāo)準(zhǔn)。WiMax是基于IEEE802．16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入技術(shù),，能提供面向互聯(lián)網(wǎng)的高速連接,，數(shù)據(jù)傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)50km,，峰值傳輸速率高達(dá)70Mb／s。隨著技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展,，WiMAX將逐步實現(xiàn)寬帶業(yè)務(wù)的移動化,。
將WiMax在智能電網(wǎng)中應(yīng)用，具有以下優(yōu)勢：
(1)傳輸速率快,，覆蓋范圍大,。WiMax可提供高速的無線寬帶接入，而且還具有移動通信能力,，滿足了電網(wǎng)通信的即時性要求,。此外，WiMax技術(shù)的傳輸距離長,，達(dá)到了覆蓋范圍廣的效果,，對偏遠(yuǎn)地區(qū)電網(wǎng)的信息傳輸提供了保障。
(2)靈活性強(qiáng),，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)的多樣性,。WiMax系統(tǒng)具有豐富的業(yè)務(wù)接口，可使電網(wǎng)實現(xiàn)業(yè)務(wù)的多樣性,。為適應(yīng)不同業(yè)務(wù)的QoS保證機(jī)制,，802．16MAC層設(shè)計了對無線鏈路進(jìn)行高效管理的功能，通過對無線資源的使用進(jìn)行調(diào)度并根據(jù)不同業(yè)務(wù)提供相應(yīng)的QoS保證,。
(3)擴(kuò)容便利,，具有可升級性。新增扇區(qū)簡易方便,，靈活的通信通道規(guī)劃使容量達(dá)到最大化,，并且允許運營商根據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況擴(kuò)容或升級網(wǎng)絡(luò)。
3WiMax技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)通信的設(shè)計方案及應(yīng)用舉例
3.1智能電網(wǎng)基本通信體系架構(gòu)
智能電網(wǎng)的信息流伴隨著能量的傳遞,，涉及電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié),，電網(wǎng)信息流具有很明確的層次結(jié)構(gòu)，包括電網(wǎng)設(shè)備層,、通信架構(gòu)層,、數(shù)據(jù)存儲管理層和數(shù)據(jù)運用層。各層次信息體系是實現(xiàn)堅強(qiáng)智能電網(wǎng)的可靠保證,。
在各層次信息體系基礎(chǔ)上,，智能電網(wǎng)通信整體體系得以實現(xiàn)，該體系涉及電力系統(tǒng)的主要環(huán)節(jié),，包括發(fā)電,、輸電、配電以及用電等環(huán)節(jié)。綜合通信網(wǎng)絡(luò)運用于發(fā)電,、輸電,、配電環(huán)節(jié)，主要傳輸控制,、保護(hù)等信息,；用戶側(cè)則使用用戶端通信網(wǎng)絡(luò)，對用戶端的需求進(jìn)行管理,，并與發(fā)配電端進(jìn)行信息交互,。
3.2基于WiMax的電網(wǎng)通信方案
電網(wǎng)通信系統(tǒng)主要服務(wù)于綜合信息網(wǎng)絡(luò)，同時也包括綜合信息網(wǎng)絡(luò)與用戶端網(wǎng)絡(luò)的信息交互,。它主要分為中心控制層,、控制終端以及用戶終端。
與此結(jié)構(gòu)相適應(yīng)的WiMax無線接人方案,，其在控制終端和配電終端均設(shè)置WiMax終端接入,，WiMax終端接收配電終端信息，同時提供負(fù)荷控制,、電網(wǎng)監(jiān)控等功能,。在一定區(qū)域內(nèi)再設(shè)置一定數(shù)量的WiMax基站接入WiMax終端，構(gòu)成二級控制中心,，WiMax基站通過電網(wǎng)通信接入電網(wǎng)控制中心,，得到的數(shù)據(jù)通過智能電網(wǎng)綜合信息平臺對電網(wǎng)進(jìn)行管理。
3.3無線技術(shù)在智能電網(wǎng)中具體功能應(yīng)用舉例
3.3.1電網(wǎng)負(fù)荷管理
通過WiMax技術(shù),，使電網(wǎng)中的信息實現(xiàn)高度共享,，在電能供給或負(fù)荷需求出現(xiàn)波動時，可以調(diào)動多方信息,，加強(qiáng)信息的傳輸和流動,，對電能進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)配，從而得出最優(yōu)化的解決方案,，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性,，減少對用戶的影響。
3.3.2電力線路巡檢
針對目前大容量,、特高壓,、長距離傳輸?shù)墓╇娦枨螅娏€路的巡檢工作將異常繁重,，耗費大量的人力物力,。利用WiMax技術(shù)的寬帶移動化，利用條碼掃描技術(shù),、RFID掃描技術(shù)等方法,，巡檢人員可將線路信息即時傳送給控制中心,，實現(xiàn)了先進(jìn)的維護(hù)水平，使巡檢工作的效率得到較大提高,。
3.3.3電網(wǎng)視頻監(jiān)控
利用3G技術(shù)的視頻傳輸功能,，實現(xiàn)電網(wǎng)監(jiān)控視頻實時傳輸，滿足電網(wǎng)檢測的要求,。將3G移動視頻業(yè)務(wù)與電力系統(tǒng)已有的監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，可以在有線寬帶不能覆蓋的區(qū)域安裝移動視頻監(jiān)測裝置,，實現(xiàn)視頻監(jiān)控,；同時，控制人員,、維護(hù)人員可使用移動PC機(jī)實時了解運行狀況,，對故障做出快速的反應(yīng)。
總結(jié)：針對無線城域網(wǎng)領(lǐng)域開發(fā)的WiMax技術(shù),，具備諸多用于智能電網(wǎng)的技術(shù)優(yōu)勢,，是一種有效的綜合移動寬帶接人技術(shù)。電力行業(yè)有必要給予其足夠關(guān)注,，抓住無線通信在智能電網(wǎng)中發(fā)展的機(jī)遇,，做好WiMax技術(shù)組網(wǎng)的研究與推廣應(yīng)用，為智能電網(wǎng)的實現(xiàn)提供可靠保證,。