電力系統(tǒng)中主要會用到哪些通信應用？

電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行而應運而生的。它同電力系統(tǒng)的繼電保護及安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)、調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱。它更是電網(wǎng)調(diào)度自動化、網(wǎng)絡運營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎;是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的重要手段;是電力系統(tǒng)的重要基礎設施。由于電力通信網(wǎng)對通信的可靠性、保護控制信息傳送的快速性和準確性具有極嚴格的要求，并且電力部門擁有發(fā)展通信的特殊資源優(yōu)勢，因此，世界上大多數(shù)國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)。

我國的電力通信網(wǎng)經(jīng)過幾十年風風雨雨的建設，已經(jīng)初具規(guī)模，通過衛(wèi)星、微波、載波、光纜等多種通信手段構(gòu)建而成了一個以北京為中心覆蓋全國30個省(市、區(qū))的立體交叉通信網(wǎng)。整個中國電力通信的發(fā)展，從無到有，從小到大，從簡單技術到當今先進技術，從較為單一的通信電纜和電力線載波通信手段到包含光纖、數(shù)字微波、衛(wèi)星等多種通信手段并用，從局部點線通信方式到覆蓋全國的干線通信網(wǎng)和以程控交換為主的全國電話網(wǎng)、移動電話網(wǎng)、數(shù)字數(shù)據(jù)網(wǎng)，無不展現(xiàn)出電力通信發(fā)展的輝煌成就。隨著通信行業(yè)在社會發(fā)展中作用的提高，以電力通信網(wǎng)為基礎的業(yè)務不再僅僅是最初的程控語音聯(lián)網(wǎng)、調(diào)度時時控制信息傳輸?shù)日瓗I(yè)務，逐漸發(fā)展到同時承載客戶服務中心、營銷系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)(GIS)、人力資源管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)(OA)、視頻會議、IP電話等多種數(shù)據(jù)業(yè)務。電力通信在協(xié)調(diào)電力系統(tǒng)發(fā)、送、變、配、用電等組成部分的聯(lián)合運轉(zhuǎn)及保證電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠的運行方面發(fā)揮了應有的作用，并有利的保障了電力生產(chǎn)、基建、行政、防汛、電力調(diào)度、水庫調(diào)度、燃料調(diào)度、繼電保護、安全自動裝置、遠動、計算機通信、電網(wǎng)調(diào)度自動化等通信需要。雖然電力通信的自身經(jīng)濟效益暫時不能得以直接體現(xiàn)出來，但它所產(chǎn)生并隱含在電力生產(chǎn)及管理中的經(jīng)濟效益是巨大的。同時，電力通信利用其獨特的發(fā)展優(yōu)勢越來越被社會所重視：(1) 近67萬km的35kV及以上輸電線路是架設電力特殊光纜的極好資源，經(jīng)濟、快速、安全、可靠;(2) 遍布全國各大城市的電纜管道和電桿是建設光纖接入網(wǎng)的極好資源;(3) 電力線通信(PLC)技術的日益成熟，為用戶接入提供了首選手段;(4) 其它具有電力特色的技術，如無源光纖接入、無線寬帶、多點擴頻系統(tǒng)等，使電力資源得到充分有效的利用和發(fā)揮。

自動化和設備通信技術的發(fā)展

1. DCS(Distributed Control System)集散控制系統(tǒng)，是以微處理器為基礎，采用控制功能分散、顯示操作集中、兼顧分而自治和綜合協(xié)調(diào)設計原則的新一代儀表控制系統(tǒng)。

2.SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，可以對現(xiàn)場的運行設備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。在電力系統(tǒng)中，SCADA系統(tǒng)應用最為廣泛，技術發(fā)展也最為成熟。

3.云平臺(Cloud Computing Platform)。物聯(lián)網(wǎng)(The Internet of Things，簡稱IOT)、云計算和大數(shù)據(jù)技術在電力數(shù)據(jù)采集和應用中的使用。

RS485總線

RS485和RS232一樣，是典型的串行通訊標準。它們定義了電壓,阻抗等，但不對軟件協(xié)議給予定義。RS-485總線標準規(guī)定了總線接口的電氣特性標準即對于2個邏輯狀態(tài)的定義：正電平在+2V～+6V之間，表示一個邏輯狀態(tài);負電平在-2V～-6V之間，則表示另一個邏輯狀態(tài);數(shù)字信號采用差分傳輸方式，能夠有效減少噪聲信號的干擾。

CAN總線

CAN是控制器局域網(wǎng)絡(Controller Area Network, CAN)的簡稱，是ISO國際標準化的串行通信協(xié)議。CAN屬于現(xiàn)場總線的范疇，它是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r控制的串行通信網(wǎng)絡。具有更好的實時性和可靠性，起源于汽車領域，電氣和自動化領域也有比較廣泛的應用。

Profibus

PROFIBUS是一個用在自動化技術的現(xiàn)場總線標準，在1987年由德國西門子公司等十四家公司及五個研究機構(gòu)所推動，PROFIBUS是程序總線網(wǎng)絡(PROcess FIeld BUS)的簡稱。PROFIBUS和用在工業(yè)以太網(wǎng)的PROFINET是二種不同的通信協(xié)議。

二總線

二總線是一種相對于四線系統(tǒng)(兩根供電線路、兩根通訊線路)，將供電線與信號線合二為一，實現(xiàn)了信號和供電共用一個總線的技術。二總線節(jié)省了施工和線纜成本，給現(xiàn)場施工和后期維護帶來了極大的便利。在消防，儀表，傳感器，工業(yè)控制等領域廣泛的應用。典型兩總線技術有M-BUS、消防總線等。

MODBUS協(xié)議

Modbus是一種串行通信協(xié)議，是Modicon公司(現(xiàn)在的施耐德電氣 Schneider Electric)于1979年為使用可編程邏輯控制器(PLC)通信而發(fā)表。Modbus已經(jīng)成為工業(yè)領域通信協(xié)議的業(yè)界標準(De facto)，并且現(xiàn)在是工業(yè)電子設備之間常用的連接方式。

Modbus協(xié)議目前存在用于串口、以太網(wǎng)以及其他支持互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的網(wǎng)絡的版本。大多數(shù)Modbus設備通信通過串口EIA-485物理層進行。

DL/T645協(xié)議

645協(xié)議標準適用于本地系統(tǒng)中多功能電能表的費率裝置與手持單元(HHU)或其它數(shù)據(jù)終端設備進行點對點或一主多從的數(shù)據(jù)交換方式，規(guī)定了它們之間的物理連接、通信鏈路及應用技術規(guī)范，645協(xié)議是我國現(xiàn)行使用最多的電能表協(xié)議，有1997和2007兩個版本。

101、103、104協(xié)議

61850協(xié)議

物聯(lián)網(wǎng)通信技術——LORA

LoRa(Long Range Radio)是semtech公司創(chuàng)建的低功耗局域網(wǎng)無線標準，它最大特點就是在同樣的功耗條件下比其他無線方式傳播的距離更遠，實現(xiàn)了低功耗和遠距離的統(tǒng)一，它在同樣的功耗下比傳統(tǒng)的無線射頻通信距離擴大3-5倍。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術——NB/2G/4G

窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT),構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡，只消耗大約180kHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡或LTE網(wǎng)絡，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。

2G是第二代手機通信技術規(guī)格，以數(shù)字語音傳輸技術為核心。用戶體驗速率為10kbps，峰值速率為100kbps。一般定義為無法直接傳送如電子郵件、軟件等信息;只具有通話和一些如時間日期等傳送的手機通信技術規(guī)格。

4G通信技術是第四代的移動信息系統(tǒng)，是在3G技術上的一次更好的改良，其相較于3G通信技術來說一個更大的優(yōu)勢，是將WLAN技術和3G通信技術進行了很好的結(jié)合，使圖像的傳輸速度更快。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術——電力線載波

電力載波通訊即PLC，是英文Power line Carrier的簡稱。 電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g。最大特點是不需要重新架設網(wǎng)絡，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞。

HPLC是高速電力線載波，也稱為寬帶電力線載波，是在低壓電力線上進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵щ娏€載波技術。寬帶電力線載波主要采用了正交頻分復用(OFDM)技術，頻段使用2MHz-12MHz。與傳統(tǒng)的低速窄帶電力線載波技術而言，HPLC技術具有帶寬大、傳輸速率高，可以滿足低壓電力線載波通信更高的需求。

物聯(lián)網(wǎng)通信技術——MQTT

MQTT(Message Queuing Telemetry Transport)是一個基于客戶端-服務器的消息發(fā)布/訂閱傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議是輕量、簡單、開放和易于實現(xiàn)的，這些特點使它適用范圍非常廣泛。

電力系統(tǒng)通信網(wǎng)為電網(wǎng)生產(chǎn)運行、管理、基本建設等方面服務。其主要功能應滿足調(diào)度電話、行政電話、電網(wǎng)自動化、繼電保護、安全自動裝置、計算機聯(lián)網(wǎng)、傳真、圖像傳輸?shù)雀鞣N業(yè)務的需要。

電力通信系統(tǒng)是電網(wǎng)中不可缺少的重要組成部分，隨著電力通信深入電力系統(tǒng)中的發(fā)展，電力通信對電力系統(tǒng)所起到的作用也越來越大，直接決定和影響到電力系統(tǒng)的安全，電力通信是電力系統(tǒng)為了適應國家電力系統(tǒng)發(fā)展的需求而存在的，所以電力通信在電力系統(tǒng)中責任重大，是電網(wǎng)調(diào)度自動化和管理化的基礎，是確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運轉(zhuǎn)的重要手段。

電力系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容包括以下幾個方面：

1. 監(jiān)測與控制：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)可以通過各種傳感器和監(jiān)測設備，實現(xiàn)電力設備的實時監(jiān)測，包括電壓、電流、功率、負荷等參數(shù)的監(jiān)測，同時，也可以通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)對電力設備的實時控制，包括電路的開閉、容量的切換、故障的排查等。

2. 保護：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)通常配備有各種保護功能，例如過載保護、欠電壓保護、電涌保護、短路保護等，這些保護功能可以通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)動保護，對電力設備進行保護。

3. 數(shù)據(jù)采集：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)還可以采集多種電力數(shù)據(jù)，例如歷史用電量、功率因數(shù)、電壓穩(wěn)定度、設備的運行時間和負荷等，這些數(shù)據(jù)可以提供給電力公司做出合理的決策，以便優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行。

4. 數(shù)據(jù)分析：電力系統(tǒng)通信系統(tǒng)可以通過數(shù)據(jù)分析技術，對采集到的各種數(shù)據(jù)進行分析和處理，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高電力系統(tǒng)的性能，同時對電力公司的運營、維護和管理等工作也提供有益的支持。

5. 通信管理：電力系統(tǒng)通信包括對信息通信信道的管理，例如通信鏈路的建立、靜態(tài)路由的分配、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的制定等，以確保各個通信設備之間的有效通信。

綜上所述，電力系統(tǒng)通信的主要內(nèi)容包括監(jiān)測與控制、保護、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析和通信管理等五個方面。這些內(nèi)容合理組合運用，能夠?qū)崿F(xiàn)對電力系統(tǒng)的實時監(jiān)測、控制和管理，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性，進一步優(yōu)化電力系統(tǒng)的運行效率和質(zhì)量。