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智能電網(wǎng)用戶(hù)端通信技術(shù)論文
1智能電網(wǎng)用戶(hù)端通信技術(shù)分析
1．１智能電網(wǎng)通信技術(shù)現狀
目前，網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)在智能電網(wǎng)領(lǐng)域應用廣泛，在發(fā)、輸、變、配、用等環(huán)節都有相應的通信標準和應用。比如，變電站與控制中心之間采用ＩＥＣ６１９７０或ＩＥＣ６１９６８標準；變電站自動(dòng)化系統內部使用ＩＥＣ６１８５０標準通信。當前電網(wǎng)通信技術(shù)及標準種類(lèi)多且兼容性不足，通信技術(shù)不能滿(mǎn)足不斷發(fā)展的用戶(hù)端新的要求，比如電動(dòng)汽車(chē)、智能家居和智能電表等。
1．２智能電網(wǎng)用戶(hù)端通信技術(shù)
智能電網(wǎng)用戶(hù)端涉及的領(lǐng)域較廣，在不同的應用領(lǐng)域有不同的通信技術(shù)存在，這是由于各種通信技術(shù)在不同時(shí)間階段不同行業(yè)發(fā)展有各自不同特點(diǎn)所形成。隨著(zhù)新技術(shù)的發(fā)展，多元化的通信技術(shù)在智能電網(wǎng)用戶(hù)端系統中得到廣泛的應用。
�。ǎ保桑睿簦澹颍睿澹簦桑惺褂茫桑谢A網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢在于與互聯(lián)網(wǎng)的有效銜接。用戶(hù)端通信采用基于ＴＣＰ／ＩＰ的網(wǎng)絡(luò )，可以非常便捷地與現有網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)互通。其好處還在于大量ＩＰ成熟標準、有效工具能直接應用到用戶(hù)端的應用軟件。此外，ＩＰ基礎網(wǎng)絡(luò )支持帶寬共享和動(dòng)態(tài)路由能力，在智能電網(wǎng)用戶(hù)端中對最小存取延遲，最大丟包率或最小帶寬現狀等有特殊要求的應用，一些ＩＰ如多協(xié)議標簽交換（ＭＰＬＳ）技術(shù)可滿(mǎn)足此特殊要求。
�。ǎ玻┕饫w以太網(wǎng)通信它采用光纖介質(zhì)運行以太網(wǎng)ＬＡＮ數據包。物理層和數據鏈路層以任何標準的以太網(wǎng)速度運行，也可以實(shí)現交換機的速率限制功能，以非標準的以太網(wǎng)速度運行，最高可以達到１０Ｇｂｉｔ／ｓ。目前光纖以太網(wǎng)通信在電力監控系統中已有商業(yè)化產(chǎn)品投入運行。
�。ǎ常╇娏�(xiàn)寬帶（ＢＰＬ）該技術(shù)采用電力線(xiàn)傳輸數據。通過(guò)電力調制解調器可以在一定區域內任意的電源插座上實(shí)現網(wǎng)絡(luò )接入。電力線(xiàn)寬帶在缺少其它通信網(wǎng)絡(luò )的地區有著(zhù)廣闊的應用前景，其優(yōu)點(diǎn)在于利用現有電力線(xiàn)上網(wǎng)而無(wú)新增通信線(xiàn)纜鋪設投資。但目前的ＢＰＬ能夠提供的最大帶寬為４ＭＢ。因為電力網(wǎng)使用的大多是非屏蔽線(xiàn)，電磁兼容性的問(wèn)題嚴重影響網(wǎng)絡(luò )的傳輸速度。
�。ǎ矗常且苿�(dòng)通信利用現有３Ｇ移動(dòng)通信可以避免建立專(zhuān)門(mén)的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )所需的大量投資，使用方便、靈活。但若大量使用成本投入會(huì )較高，且日常的運行、管理、維護費用較高。故此通信技術(shù)適用于重要、且節點(diǎn)數少的遠距離智能電網(wǎng)用戶(hù)端通信場(chǎng)合。
�。ǎ担o(wú)線(xiàn)通信（ＺｉｇＢｅｅ、ＷｉＭｅｄｉａ、Ｗｉ－Ｆｉ）Ｗｉ－Ｆｉ技術(shù)具有較高的成本效益，能夠進(jìn)行升級擴展以覆蓋大型地域和多個(gè)端點(diǎn)，且無(wú)需鋪設電纜。ＺｉｇＢｅｅ通信使用跳頻擴頻無(wú)線(xiàn)技術(shù)，該技術(shù)具有可靠性高、傳輸速率低、傳輸距離遠的優(yōu)點(diǎn)，由此解決了傳輸堵塞和干擾。ＷｉＭｅｄｉａ通信的物理層采用超寬帶標準，其解決方案的射頻覆蓋水平與ＺｉｇＢｅｅ相似，其數據傳輸速率高，并具有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )功能。
�。ǎ叮┈F場(chǎng)總線(xiàn)通信２０世紀８０年代中期產(chǎn)生的現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，相比傳統控制系統，其特征為：數字化、全雙工傳輸、分支結構多�，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)實(shí)現了工業(yè)控制系統的分散化、網(wǎng)絡(luò )化和智能化，導致其體系結構和功能產(chǎn)生重大發(fā)展。
�。ǎ罚┩ㄓ霉I(yè)協(xié)議（ＣＩＰ）ＣＩＰ是面向對象的工業(yè)網(wǎng)絡(luò )控制協(xié)議。根據ＯＳＩ／ＩＳＯ七層協(xié)議模型，ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ協(xié)議定義了七層模型中的物理層、數據鏈路層和應用層。而ＣＩＰ協(xié)議是七層模型中的最上層———應用層。ＣＩＰ協(xié)議是Ｄｅ－ｖｉｃｅＮｅｔ的應用層，同時(shí)是ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、ＥｔｈｅｒＮｅｔ／ＩＰ、ＣｏｍｐｏＮｅｔ的應用層。ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ和ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、Ｅｔｈ－ｅｒＮｅｔ／ＩＰ、ＣｏｍｐｏＮｅｔ共用同一個(gè)應用層協(xié)議ＣＩＰ，但它們有各自的數據鏈路層和物理層。
�。ǎ福┕I(yè)以太網(wǎng)技術(shù)當前，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的性能不斷提高，成本不斷下降，其在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展非常迅速。相比其它現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)，以太網(wǎng)技術(shù)優(yōu)勢有：１）數據傳輸速率高，達到１００Ｍｂｉｔ／ｓ；２）不同的傳輸協(xié)議能在相同總線(xiàn)上共存；３）在以太網(wǎng)中，數據存取技術(shù)采用變互式和開(kāi)放式；４）不同的拓樸結構和不同的物理介質(zhì)得以存在和運用。
2走向集成的智能電網(wǎng)用戶(hù)端通信技術(shù)
2．１集成的通信技術(shù)
在智能電網(wǎng)設備端，目前仍然是多種現場(chǎng)總線(xiàn)并存。從用戶(hù)角度，希望通過(guò)通信技術(shù)集成以實(shí)現各種智能元器件與控制器之間的互聯(lián)互通，但并非必須用一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現所有的功能。例如：Ｉｎｔｅｒｎｅｔ網(wǎng)絡(luò )并非同結構的單一網(wǎng)絡(luò )，但用戶(hù)確能實(shí)現電子郵件、文件下載、網(wǎng)絡(luò )瀏覽、網(wǎng)上游戲等不同類(lèi)型的服務(wù)。從通訊協(xié)議的構筑模型角度，大多數用戶(hù)端通訊協(xié)議均根據ＯＳＩ的七層模型。當前，自底層向上定義構筑統一整體的通信協(xié)議大量存在，這使得在相同層次上的互聯(lián)性在各標準協(xié)議之間較難集成。其實(shí)，定義ＯＳＩ分層模型是為了讓不同構架、不同發(fā)展階段的通訊協(xié)議能相互獨立，使其能在獨立發(fā)展的同時(shí)具備良好的互相配合、結合，增加其相互間成為一個(gè)端對端完整協(xié)議的可能。比如，以ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議棧為核心的Ｉｎｔｅｒ－ｎｅｔ網(wǎng)絡(luò )協(xié)議中，不同的應用層協(xié)議可以在上層網(wǎng)絡(luò )存在，而大量的不同局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)可以在下層網(wǎng)絡(luò )平臺上實(shí)現。隨著(zhù)通信技術(shù)的發(fā)展，通信集成將應運而生。通信集成是指一個(gè)集成的通信軟硬件平臺融合多種通信協(xié)議及通信接口，實(shí)現不同通信技術(shù)的互通互聯(lián)。
2．２通信技術(shù)標準的發(fā)展及融合
當前不同的通信標準均在新技術(shù)的發(fā)展推動(dòng)下不斷完善，擴展自身的應用領(lǐng)域，以適應更多的設備應用。隨著(zhù)時(shí)間的推進(jìn)，各種通信標準互相滲透、延伸，標準之間的差異化在不斷縮小，逐步走向融合的特征將越來(lái)越明顯。如疊加在ＣｏｎｔｒｏｌＮｅｔ、ＤｅｖｉｃｅＮｅｔ和ＥｔｈｅｒＮｅｔ這三種完全不同的通信協(xié)議平臺之上的ＣＩＰ協(xié)議規范，其公共的“網(wǎng)絡(luò )傳輸層、應用層、用戶(hù)層”協(xié)議規范與網(wǎng)絡(luò )硬件技術(shù)無(wú)關(guān)，“異構網(wǎng)絡(luò )”下的不同通信協(xié)議之間的互聯(lián)互通得以實(shí)現。目前，不同通信協(xié)議之間可以通過(guò)通信網(wǎng)關(guān)方便地進(jìn)行數據互通。將來(lái)，不同通信協(xié)議之間的軟硬件平臺將不斷進(jìn)行集成和融合，逐步發(fā)展成集成多通信協(xié)議、互相兼容的軟硬件平臺。這將有助于用戶(hù)端的使用便利性，制造商生產(chǎn)的統一性，從而推動(dòng)整個(gè)智能電網(wǎng)用戶(hù)端通信技術(shù)的應用與推廣。
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