5、智能电网通信与信息技术综述

智能电网通信与信息技术综述

1. 引言

随着人口的大幅增长和电力需求的显著提升，大量使用化石燃料发电导致了环境污染和全球变暖等问题。为减少环境污染和化石燃料的消耗，插电式混合动力电动汽车和可再生能源正逐步融入电网系统。然而，这种融合增加了诸如需求响应（DR）和需求侧管理（DSM）等运营任务。为了实现可靠、高效、灵活和安全的电力系统运行，电气工程师引入了具备双向通信功能的智能电网。

智能电网包含重要的通信技术、信息技术和控制基础设施，通过双向通信确保对整个电力系统的有效监测、控制和优化。其关键组件包括相量测量单元（PMU）、智能电表、重合器、断路器和保护继电器等，这些组件需要智能通信基础设施来高效自动地交换信息和控制指令。

通信技术具有多个层次，从架构角度可分为短程、中程和长程信息传输三类，每类又结合了有线和无线技术，以满足智能电网在带宽、数据速率、延迟、频率范围和安全性等方面的特定需求。在智能电网的各个领域，物联网（IoT）用于处理和交换对象信息，使所有智能电网设备能够在发电、输电、配电和终端用户层面进行信息交流。但仅靠物联网不足以处理大量数据的监测和存储，因此云计算和大数据技术应运而生，它们与物联网结合，增强了智能电网处理新信息和设备的能力，同时有助于拓展电力市场。

2. 智能电网的描述

信息和通信技术的主要驱动力包括可再生能源的高渗透率、动态变化的能源需求、电网老化、化石燃料的消耗以及空气污染等问题。这些因素促使智能电网采用通信和信息技术（ICT），以实现平稳的管理和运行。ICT在智能电网的监测、控制和运行中起着关键作用，其核心要素包括智能电表、通信链路、传感器、数据采集和处理系统以及数据中心（如物联网、云计算）。