中心議題： * 智能電網的網絡通信架構* 智能電網的關鍵技術解決方案： * TE 彈性屬性決定在鏈路故障或結點失效時采取的策略

1引言

建設信息化、自動化、互動化為特征的堅強智 能電網(Smart Grid，SG)要求健壯的網絡通信支 撐平臺，分布式狀態可感知能力、先進的電表計量 基礎設施(AMI)以及實時的需求響應等功能，這 些都對現有的網絡平臺提出了更高的要求。智能電 網的網絡通信平臺為電力行業的生產運行、輸電、 配電、市場業務等多個領域提供服務，需求的多樣 性決定了其構成的復雜性，智能電網的網絡支撐體 系將是一個融合了多種網絡技術的綜合平臺，有多 種網絡成分構成，既需要骨干網，又需要接入網和 多種駐地網，既依賴于企業專網，也離不開公共的 因特網，在技術上，將融合成熟的 TCP/IP、MPLS、 工業以太網和新型的無線傳感器網絡和物聯網，涉 及多種網絡協議。 因此，有必要對智能電網的網絡通信架構進行 研究，明確不同應用領域的關鍵網絡技術。

2 智能電網的框架與概念參考模型

中國的智能電網建設提出了以特高壓電網為骨 干網架，以堅強智能電網為基礎，以通信信息平臺 為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統的發電、 輸電、變電、配電、用電和調度各個環節的發展路 線，強調各個領域電力流、信息流和業務流的融合， 因此，智能電網的框架中各個關鍵領域的溝通，必 然是由網絡通信為橋梁實現的。 2009 年 9 月 ， 美國國家標準與技術研究所 (NIST)提出了關于智能電網互操作標準的框架與 路線圖，明確了推進標準化工作的 8 個優先發展領 域：廣域網狀態可感知、需求響應、電能存儲、電 力交通、網絡安全、網絡通信、先進的計量基礎設 施和配網管理 [1] 。其中，有三個領域與網絡技術直 接相關。 網絡安全(Cyber Security) ：為保證電子信息系 統的保密性、完整性和可用性采取的措施，是保護和 管理智能電網中的電能、信息和通信設施必須的。 網絡通信(Network Communication) ： 要求針對 智能電網各個關鍵領域的應用和操作器的網絡通信 需求，實施和維護合適的安全和訪問控制手段。該 領域覆蓋電力專網和公共網絡。 先進的計量基礎設施(Advanced Metering Infrastructure，AMI) ：能夠提供雙向通信，既能為多個功 能系統所使用，也能使授權的第三方與用戶設備和系 統交換信息，AMI 系統能為用戶提供透明的實時電價 感知功能，也能幫助供電方實現必要的減負目標。 為了有助于智能電網的規劃，最終建立一個能 夠互操作的網絡集合， NIST 提出了智能電網的概念 參考模型，將智能電網劃分為 7 個領域，這 7 個領域是： 用戶、 電力市場、 電力市場的運行和操作者、 供電、運行、輸電和配電。其中，供電部門為終端 用戶提供供電服務;用戶不僅是電力系統的終端用 戶，也能夠參與發電、輸電和管理電能的使用，主 要分為三類：居民用戶、商業用戶、工業用戶;大 容量發電單位既能發電也可儲電。 這 7 個領域覆蓋電力行業的各個環節， 每個領域 和子領域中的執行單元(軟件、硬件設備和系統)通 常需要通過網絡與其他域的執行單元進行交互。因 此，網絡平臺在智能電網中起著關鍵的支撐作用，它 用于連通智能電網各個領域。 1 為智能電網的概念圖參考圖，該圖只是一個概念參考模型，并不是實際的 系統結構圖，因此，雖然圖中網絡連接的 7 個域跨越 不同的安全區，但并沒有指明網絡隔離元素。圖1 智能電網的概念參考模型

3 智能電網的網絡技術架構

需求，結合當前網絡技術的發展和應用現狀，對智能電網的網絡技術體系進行了梳理。 智能電網是復雜系統的互聯，這也決定了其網絡支撐平臺是多種網絡技術的集成，在網絡結構上具有復雜性，在網絡技術上具有多樣性，在安全管 理、端到端的一致性等方面具有挑戰性。 智能電網的不同域因為業務需求的不同，對底 層網絡通信的要求也有不同，因此，迫切需要從智 能電網不同領域的網絡與通信需求出發，對各種網 絡技術進行分析和定位。表 1 針對智能電網各領域

4 承載電力系統多業務平臺的骨干網技術

電力數據網絡和電力信息網絡是電力行業的專用骨干網，它是智能電網的信息高速公路，承載主要數據流量，為保證信息流和業務流暢通無阻，首先必須建設一個健壯的(Robust)電力骨干數據網絡，堅強智能電網對電力數據網的要求主要集中在兩個方面：一是對安全提出了更高的要求，電力骨 表1 網絡成分 廣域網(WAN) IP、DWDM 智能電網的網絡技術架構 應用說明 提供電力數據網(骨干網)、因特網的網絡互聯和路由等功能 骨干網中提供標記交換，隔離不同業務的流量 保護原有投資技術，已逐漸退出應用 為接入城域網、廣域網提供物理通道 可用于 LAN(以太網)接入城域網 以無線方式接入廣域網 無源光網絡，提供光纖接入方式 電力企業的 Intranet 電廠、變電站等生產控制領域 電廠、變電站等生產控制領域 IED 設備互連 用于計量、儀表數據采集等數據的傳輸 輸、配電、用電側的數據采集、監測和監控 設備巡檢中標簽數據的采集 智能化住宅小區，提供家庭用戶的光纖接入 提供駐地網及用戶家庭網絡接入，遠程抄表、因特網接入用戶駐地網或家庭網絡接入，遠程抄表 用于 HAN 中智能家居，家電控制 可采用的網絡技術 MPLS、MPLS VPN ATM SDH MSTP GPRS PON IEEE 802.3、802.1d、802.1q RS-485、PROFIBUS 等傳統的現場總線 工業以太網(802.3、802.1d、802.1q) N-PLC、B-PLC/BPL(窄帶、 寬帶電力線載波通信) 無線傳感器網絡(802.15.x) 物聯網、RFID PON /EPON/FTTH 接入網(AN) 企業本地網(LAN) 現場區域網(FAN) 用戶駐地網 及家庭網絡(HAN) N-PLC、B-PLC/BPL 無線局域網 802.11 無線傳感器網絡(802.15.x) 干網在安全性建設方面一直比較重視， 安全性是另一個專題， 本文不打算在這方面展開討論; 二是對網絡的可靠性、可用性和服務質量(QoS)保證提出了更高的要求。