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【關(guān)鍵詞】CPPS；同步PMU；開放式通信；分布式控制

【Abstract】The construction of future smart grid became achievable due to the rapid development of embedded system， computing technology and communications technology. Modeling of Cyber-Physical Power System which based on CPS technology gave a new way to build the future smart grid. The platform of CPPS was studied and analyzed in a preliminary step. Synchronous PMU， open communication network， distributed control which was applied to CPPS was introduced.

【Key words】CPPS； Synchronous PMU； Open communication network； Distributed control

0 引言

受能源危機(jī)、環(huán)保壓力的推動，以及用戶對電能質(zhì)量（QoS）要求的不斷提高，當(dāng)代電力系統(tǒng)不再符合社會的發(fā)展需求，智能電網(wǎng)（Smart Grid）成為未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向。智能電網(wǎng)的發(fā)展原因主要有以下幾個(gè)方面：

1）分布式電源（Distributed Generation，DG）大量接入電網(wǎng)導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。由于DG的大量接入使電網(wǎng)變成一個(gè)故障電流和運(yùn)行功率雙向流動的有源網(wǎng)絡(luò)，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和脆弱度，因此亟需發(fā)展智能電網(wǎng)以解決DG大量接入電網(wǎng)導(dǎo)致的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。

2）電力用戶對電能質(zhì)量（QoS）要求的不斷提高。現(xiàn)代社會短時(shí)間的停電也會給高科技產(chǎn)業(yè)帶來巨額的經(jīng)濟(jì)損失，近年來發(fā)生的大停電事故更是給社會帶來了難以估量的經(jīng)濟(jì)損失。因此，亟需建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的智能電網(wǎng)以提供優(yōu)質(zhì)的電力服務(wù)。

論文主體結(jié)構(gòu)如下：第1部分介紹了近年來信息物理系統(tǒng)（Cyber Physical System ，CPS）技術(shù)的發(fā)展以及CPS與智能電網(wǎng)的相互關(guān)系；第2部分介紹了電力信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Power System，CPPS）的硬件平臺模型；第3部分介紹了同步相量測量裝置（Phasor Measurement Units，PMU）技術(shù)；第4部分對CPPS中的開放式通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了初步分析；第5部分對CPPS的分布式控制技術(shù)進(jìn)行了簡單介紹；最后第6部分做出全文總結(jié)。

1 CPS與智能電網(wǎng)的相互關(guān)系

CPS技術(shù)的發(fā)展得益于近年來嵌入式系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等的高速發(fā)展，其最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)對物理世界隨時(shí)隨地的控制。CPS通過嵌入數(shù)量巨大、種類繁多的無線傳感器而實(shí)現(xiàn)對物理世界的環(huán)境感知，通過高性能、開放式的通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部安全、及時(shí)、可靠地通信，通過高精度、可靠的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自主協(xié)調(diào)、遠(yuǎn)程精確控制的目標(biāo)[1]。

CPS技術(shù)已經(jīng)在倉儲物流、自主導(dǎo)航汽車、無人飛機(jī)、智能交通管理、智能樓宇以及智能電網(wǎng)等領(lǐng)域得以初步研究應(yīng)用[2]。

將CPS技術(shù)引入到智能電網(wǎng)中，可以得到電力信息物理融合系統(tǒng)（Cyber-Physical Power System，CPPS）的概念。為了分析CPPS與智能電網(wǎng)的相互關(guān)系，首先簡單回顧一下智能電網(wǎng)的概念。目前關(guān)于智能電網(wǎng)的概念較多，并且未達(dá)成一致結(jié)論。IBM中國公司高級電力專家Martin Hauske認(rèn)為智能電網(wǎng)有3個(gè)層面的含義：首先利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等環(huán)節(jié)的關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；然后把獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行傳輸、收集、整合；最后通過對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對整個(gè)電力系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化管理的目的[3-4]。

從上文關(guān)于CPS和智能電網(wǎng)的介紹中可以看出，CPS與智能電網(wǎng)在概念上有相通之處，它們均強(qiáng)調(diào)利用前沿通信技術(shù)和高端控制技術(shù)增強(qiáng)對系統(tǒng)的環(huán)境感知和控制能力。因此，在CPS基礎(chǔ)上建立的CPPS為促進(jìn)電力一次系統(tǒng)與電力信息系統(tǒng)的深度融合，最終實(shí)現(xiàn)構(gòu)建完整的智能電網(wǎng)提供了新的思路和實(shí)現(xiàn)途徑。

2 CPPS的硬件平臺架構(gòu)

基于分布式能源廣泛接入電網(wǎng)所引起的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題以及建立堅(jiān)強(qiáng)自愈智能電網(wǎng)的總體目標(biāo)，建立安全、穩(wěn)定、可靠的智能電網(wǎng)成為未來電力系統(tǒng)研究的重要方向，同時(shí)也是CPPS研究的主要內(nèi)容。

傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)監(jiān)測手段主要有基于電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)監(jiān)測的SCADA/EMS系統(tǒng)和側(cè)重于電磁暫態(tài)過程監(jiān)測的各種故障錄波儀，保護(hù)控制方式主要有基于SCADA主站的集中控制方式和基于保護(hù)控制裝置安裝處的就地控制方式[5]。就地控制方式易于實(shí)現(xiàn)，并且響應(yīng)速度快，但是由于利用的信息有限，控制性能不夠完善，不能預(yù)測和解決系統(tǒng)未知故障，對于電力系統(tǒng)多重反應(yīng)故障更不能準(zhǔn)確動作。集中控制方式利用系統(tǒng)全局信息，能夠優(yōu)化系統(tǒng)控制性能，但是計(jì)算數(shù)據(jù)龐大、通信環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)響應(yīng)速度慢，并且現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)主要對電力系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析，不能對電力系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行進(jìn)行有效地控制。

針對目前電力系統(tǒng)監(jiān)測、控制手段的不足，要建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的未來智能電網(wǎng)，必須建立相應(yīng)的廣域保護(hù)的實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，CPPS的硬件平臺就是在此基礎(chǔ)上建立起來的。

CPPS的硬件平臺6層體系架構(gòu)如圖1所示，主要包括：物理層（電力一次設(shè)備）、傳感驅(qū)動層（同步PMU）、分布式控制層（智能終端單元STU、智能電子裝置IED等）、過程控制層（控制子站PLC）、高級優(yōu)化控制層（SCADA主站控制中心）和信息層（開放式通信網(wǎng)絡(luò)）。

其中，底層的物理層是指電力系統(tǒng)的一次設(shè)備，如發(fā)電廠、輸配電網(wǎng)等。傳感驅(qū)動層主要用于對電力系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，測量參數(shù)包括電流、電壓、相角等，在CPPS中廣泛使用的測量裝置是同步PMU。分布式控制層主要包括各STU/IED，為廣域保護(hù)的分布式就地控制提供反饋控制回路。過程控制層主要指樞紐發(fā)電廠和變電站的控制子站，是CPPS的重要組成部分，通過收集多個(gè)測量節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)信息，建立系統(tǒng)層面的控制回路，并做出相應(yīng)的控制決策。高級優(yōu)化控制層是指調(diào)度中心控制主站，主要為電力系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行提供人工輔助優(yōu)化控制。頂層的信息層即智能電網(wǎng)的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，注意信息層并不是單獨(dú)的一層，而是重疊搭接CPPS的各個(gè)分層，為CPPS內(nèi)部各組件提供安全、及時(shí)、可靠的通信。

上文給出了CPPS的硬件平臺模型，但要在電力系統(tǒng)中具體實(shí)現(xiàn)CPPS，涉及諸多方面的技術(shù)難題，下面對CPPS中的同步PMU、開放式通信網(wǎng)絡(luò)以及分布式控制等分別加以簡單介紹。

3 同步PMU測量技術(shù)

同步PMU是構(gòu)建CPPS的基礎(chǔ)，它為CPPS中廣域保護(hù)的動態(tài)監(jiān)測提供了豐富的測量數(shù)據(jù)。同步PMU裝置主要對電力系統(tǒng)內(nèi)部的同步相量進(jìn)行測量和輸出，裝設(shè)點(diǎn)包括大型發(fā)電廠、聯(lián)絡(luò)線落點(diǎn)、重要負(fù)荷連接點(diǎn)以及HVDC、SVC等控制系統(tǒng)，測量數(shù)據(jù)包括線路的三相電壓、三相電流、開關(guān)量以及發(fā)電機(jī)端的三相電壓、三相電流、開關(guān)量、勵(lì)磁電流、勵(lì)磁電壓、勵(lì)磁信號、氣門開度信號、AGC、AVC、PSS等控制信號[6]。利用測得的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度分析，為電力系統(tǒng)的動態(tài)控制提供依據(jù)。

同步PMU的硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。

其中，GPS接收模塊將精度在±1微秒之內(nèi)的秒脈沖對時(shí)脈沖與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間信號送入A/D轉(zhuǎn)換器和CPU單元，作為數(shù)據(jù)采集和向量計(jì)算的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間源。由電壓、電流互感器測得的三相電流、電壓經(jīng)過濾波整形和A/D轉(zhuǎn)換后，送到CPU單元進(jìn)行離散傅里葉計(jì)算，求出同步相量后再進(jìn)行輸出。注意，發(fā)電機(jī)PMU除了測量機(jī)端電壓、電流和勵(lì)磁電壓、電流以外，還需接入鍵相脈沖信號用以測量發(fā)電機(jī)功角[7]。

4 CPPS的開放式通信網(wǎng)絡(luò)

建立CPPS的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，應(yīng)該在保證安全、及時(shí)、可靠的通信的基礎(chǔ)上，使系統(tǒng)具有高度的開放性，支持自動化設(shè)備與應(yīng)用軟件的即插即用，支持分布式控制與集中控制的結(jié)合。對于建立的開放式通信網(wǎng)絡(luò)，需要進(jìn)行通信實(shí)時(shí)性分析、網(wǎng)絡(luò)安全性和可靠性分析。

4.1 IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用

IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)作為新一代的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)而運(yùn)用于智能變電站中，支持設(shè)備的即插即用和互操作，使智能變電站具有高度的開放性。IEC 61850標(biāo)準(zhǔn)是智能變電站的網(wǎng)絡(luò)通信標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)正在進(jìn)一步發(fā)展成為智能電網(wǎng)的通信標(biāo)準(zhǔn)[8]，因此，使用IEC 61850作為CPPS通信網(wǎng)路的通信標(biāo)準(zhǔn)是最佳選擇。

IEC 61850的核心技術(shù)[9]包括面向?qū)ο蠼＜夹g(shù)、XML（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）技術(shù)、軟件復(fù)用技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)技術(shù)以及高速以太網(wǎng)技術(shù)等。

4.2 通信網(wǎng)絡(luò)配置與分析

對于CPPS開放式通信網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置，可參考智能變電站的三層二網(wǎng)式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)配置，構(gòu)建CPPS的3層式通信網(wǎng)絡(luò)，如圖3所示。

其中，底層為位于發(fā)電廠、變電站和重要負(fù)荷處的大量PMU、STU/IED，分別負(fù)責(zé)采集實(shí)時(shí)信息和執(zhí)行保護(hù)控制功能。中間層為控制子站（過程控制單元PLC），每個(gè)控制子站與多個(gè)PMU、STU/IED相連，以完成該分區(qū)系統(tǒng)層面的保護(hù)控制，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)上傳到SCADA主站控制中心。SCADA主站控制中心接收各控制子站的上傳數(shù)據(jù)，處理以后將控制信息下發(fā)到各控制子站，以實(shí)現(xiàn)CPPS的廣域保護(hù)控制功能。注意，各層設(shè)備均嵌入GPS實(shí)現(xiàn)精確對時(shí)，保證全系統(tǒng)的同步數(shù)據(jù)采樣。

5 CPPS的分布式控制機(jī)理

要建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的智能電網(wǎng)，必須利用新型控制機(jī)理建立可靠的電力控制系統(tǒng)。根據(jù)電力故障擴(kuò)大的路徑和范圍以及故障的時(shí)間演變過程，文獻(xiàn)[10-11]中提出建立時(shí)空協(xié)調(diào)的大停電防御框架，建立了電力系統(tǒng)的3道防線，為實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的廣域動態(tài)保護(hù)控制奠定了良好的基礎(chǔ)。

電力系統(tǒng)的分布式控制（Distributed Control，DC）是相對于傳統(tǒng)的SCADA主站集中控制方式而言的，指的是多機(jī)系統(tǒng)，即用多臺計(jì)算機(jī)（指嵌入式系統(tǒng)，包括PLC控制子站和STU/IED等）分別控制不同的設(shè)備和對象（如發(fā)電機(jī)、負(fù)荷、保護(hù)裝置等），各自構(gòu)成獨(dú)立的子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)之間通過通信網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，通過對任務(wù)的相互協(xié)調(diào)和分配而完成系統(tǒng)的整體控制目標(biāo)[12]。分布式控制的核心特征就是“分散控制，集中管理”。在電力系統(tǒng)的3道防線的基礎(chǔ)上，結(jié)合分布式控制技術(shù)，建立CPPS的3層控制架構(gòu)，如圖4所示。

其中，分布式控制層主要是在故障發(fā)生的起始階段（緩慢開斷階段）采取的控制措施，其控制目標(biāo)應(yīng)該是保證系統(tǒng)在不嚴(yán)重故障下的穩(wěn)定性，防止故障的蔓延。過程控制層是在系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)（級聯(lián)崩潰開始階段）所采取的廣域緊急控制措施，需要付出較大的代價(jià)。通常針對可能會使系統(tǒng)失穩(wěn)的特定故障，往往需要投切非故障設(shè)備以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。廣域的緊急控制措施應(yīng)該在故障被識別出的第一時(shí)間立即實(shí)施，控制措施實(shí)施越晚，控制效果越差。優(yōu)化控制層是在前兩層控制均拒動或欠控制而沒有取得控制效果，同時(shí)在檢測到各種不穩(wěn)定現(xiàn)象后所采取的控制措施，通常需要進(jìn)行多輪次的切負(fù)荷和振蕩解列。在電力恢復(fù)階段，要有自適應(yīng)的黑啟動和自痊愈的控制方案。

6 結(jié)語

將CPS方法引入到電力系統(tǒng)中，建立CPPS的模型平臺，為建立堅(jiān)強(qiáng)自愈的智能電網(wǎng)提供新的思路。文中對CPPS中的同步PMU測量技術(shù)、開放式通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、分布式控制技術(shù)分別進(jìn)行了簡單介紹。

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關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)分析；電力通信設(shè)備檢修；自動分析平臺

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.164

0 前言

電力通信網(wǎng)絡(luò)是國家電網(wǎng)公司除電網(wǎng)外的實(shí)體網(wǎng)絡(luò)，是國家電網(wǎng)公司在發(fā)展過程中的重要組成部分，是國家電網(wǎng)公司安全生產(chǎn)的保障，也是各類電力調(diào)度生態(tài)和信息管理業(yè)務(wù)的主要載體，只有做好電力通信設(shè)備檢修工作，才能有效地促進(jìn)電力行業(yè)快速發(fā)展，保證電力設(shè)備的使用安全。

1 大數(shù)據(jù)下的電力通信概述

1.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析

隨著社會不斷的發(fā)展，大數(shù)據(jù)的時(shí)代已經(jīng)到來，大數(shù)據(jù)被人們稱作為一種巨量的資料信息，需要全新的處理模式才能保證數(shù)據(jù)信息處理過程中具有較強(qiáng)的決策力、觀察力和流程優(yōu)化能力，同時(shí)還可以在一定程度上增加數(shù)據(jù)信息的資產(chǎn)[1]。將大數(shù)據(jù)融入到電力通信設(shè)備檢修工作中，可以有效的提高檢修工作的質(zhì)量與效率?，F(xiàn)階段，我國電力通信網(wǎng)絡(luò)比較常見的網(wǎng)絡(luò)組成方式主要有SDH網(wǎng)絡(luò)，該系統(tǒng)在使用過程中主要以星型、鏈型、環(huán)型的形式出現(xiàn)，并以電力通信傳送網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的形式進(jìn)行操作，如圖一所示。使用大數(shù)據(jù)將其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化處理，只有這樣才能將電力通道傳輸系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一管理，從而促進(jìn)電力行業(yè)快速發(fā)展。但是在實(shí)際應(yīng)用過程中，常常會限制一些電力網(wǎng)路規(guī)模的建設(shè)，要想改變這一現(xiàn)狀就需要采用混合的電力通信網(wǎng)絡(luò)以組成的方式進(jìn)行。對于電力通信網(wǎng)絡(luò)來說，可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的主要形式將其制作成對應(yīng)的雙纖環(huán)網(wǎng)構(gòu)架，從而提高電力通信設(shè)備的安全性與可靠性。

1.2 業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)中的承載關(guān)系

大數(shù)據(jù)在分析電力通信設(shè)備影響業(yè)務(wù)自動分析平臺時(shí)，常常將業(yè)務(wù)在通信網(wǎng)中的承載關(guān)系進(jìn)行劃分，主要包括了以下幾點(diǎn)：（1）底層承載平面：如圖1所示.使用專業(yè)的MSTP傳輸系統(tǒng)，將網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸與重組；（2）業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)平面：主要包括了相關(guān)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、調(diào)度數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)、行政交網(wǎng)絡(luò)等部分。其中的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)主要包括了電力通信網(wǎng)絡(luò)，通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)將其中的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行傳遞[2]。不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)所承載的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交換，提高數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換的準(zhǔn)確性；（3）業(yè)務(wù)平面：該業(yè)務(wù)主要包括了語音業(yè)務(wù)、行政電話業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)調(diào)度業(yè)務(wù)等部分組成。并通過大數(shù)據(jù)將其中的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，只有這樣才能保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息可以正常傳遞下去。

2 大數(shù)據(jù)下的電力通信SDH傳送網(wǎng)絡(luò)保護(hù)機(jī)制

2.1 SDH網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備保護(hù)

要想通過大數(shù)據(jù)對電力通信設(shè)備的影響業(yè)務(wù)自動化進(jìn)行分析，就需要使用SDJ網(wǎng)絡(luò)設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)，根據(jù)電力通信的現(xiàn)狀為其制定有效的保護(hù)機(jī)制。在一般情況下，保護(hù)機(jī)制會在一些單獨(dú)的網(wǎng)元設(shè)備中進(jìn)行運(yùn)行，并對網(wǎng)元設(shè)備中的電源盤、主控板卡、支路板進(jìn)行保護(hù)，從而保證電力通信設(shè)備可以正常運(yùn)行下去[3]。

2.2 SDH網(wǎng)絡(luò)中的線路保護(hù)

SDH網(wǎng)絡(luò)在對電力通信進(jìn)行保護(hù)時(shí)，常常會以多元化的形式進(jìn)行，只有這樣才能保證電力通信設(shè)備可以正常進(jìn)行傳輸工作。SDH網(wǎng)絡(luò)下的相關(guān)線路主要由子網(wǎng)連接、復(fù)用段保護(hù)而形成的。其中的子網(wǎng)連接保護(hù)可以將其在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊中進(jìn)行應(yīng)用，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。使用該網(wǎng)絡(luò)還有這、傳輸數(shù)據(jù)較快，隨意換轉(zhuǎn)等作用；而復(fù)合段保護(hù)與子網(wǎng)連接的差距較大，主要體現(xiàn)在對電力通信終端口級的保護(hù)，保護(hù)設(shè)備可以正常運(yùn)行，完成現(xiàn)對應(yīng)的工作[4]。但是在使用過程中不適合將在電力通信通道中進(jìn)行應(yīng)用。同時(shí)還可以使用1+1的形式進(jìn)行復(fù)合段的保護(hù)。

3 大數(shù)據(jù)下的電力通信設(shè)備檢修影響業(yè)務(wù)分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

要想使用大數(shù)據(jù)對電力通信設(shè)備檢修影響業(yè)務(wù)平臺分析系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，就需要做到以下幾點(diǎn)：（1）檢修分析對象，了解分析對象，并將電力通信中的主板卡、網(wǎng)元、光纜纖芯、光纜段進(jìn)行定期檢修，只有這樣才能保證電力通信設(shè)備的使用安全；（2）做好電力通信分析工作，并將其進(jìn)行定期檢修做好檢修工作的記錄，總結(jié)其中的數(shù)據(jù)信息，使用大數(shù)據(jù)對數(shù)據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找出電力通信設(shè)備中所在的問題；（3）分析步驟，在使用大數(shù)據(jù)對電力通信設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行檢修時(shí)，要對業(yè)務(wù)、板卡、線路板、支路板進(jìn)行檢測，并了解其中所承載的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。在檢查過程中，如果要對板卡進(jìn)行檢查的話就需要將原有的業(yè)務(wù)狀態(tài)進(jìn)行終端。如果的交叉版、時(shí)鐘版的話就需要找出其中的網(wǎng)元承載業(yè)務(wù)。如果是一些備用卡板的話就需要將業(yè)務(wù)進(jìn)行停止使用，將其中的相關(guān)線路進(jìn)行日常檢查，只有這樣才能保證電力通信設(shè)備的使用安全。

4 總結(jié)

電力通信業(yè)務(wù)的主要核心內(nèi)容與電力通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行穩(wěn)定性有著非常重要的關(guān)系，同時(shí)也是保障人們用電安全的關(guān)鍵之一。隨著社會不斷的發(fā)展，我國電力網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，這在一定程度上提高了電力運(yùn)營的難度，對電力通信業(yè)務(wù)的需求也越來越高。因此，大數(shù)據(jù)融入到電力通信業(yè)務(wù)中去才能滿足現(xiàn)代化社會的需求，并做好網(wǎng)絡(luò)電力通信業(yè)務(wù)，從而促進(jìn)電力企業(yè)快速發(fā)展，提高社會經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]張春平，唐云善，施健.電力通信設(shè)備檢修影響業(yè)務(wù)分析的研究及應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2012（06）：23-26.

[2]楊志敏，吳斌，舒然.基于大數(shù)據(jù)處理技術(shù)的電力通信網(wǎng)檢修工作分析方法[A].中國電機(jī)工程學(xué)會電力信息化專業(yè)委員會、國家電網(wǎng)公司信息通信分公司.2015電力行業(yè)信息化年會論文集[C].中國電機(jī)工程學(xué)會電力信息化專業(yè)委員會、國家電網(wǎng)公司信息通信分公司：2015：1.

篇3

【關(guān)鍵詞】電力；自動化；通信網(wǎng)絡(luò)；分析

1 電力自動化的通信方式

通信系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)電力自動化系統(tǒng)的基礎(chǔ)，電力系統(tǒng)自動化對通信系統(tǒng)的要求取決于計(jì)劃實(shí)現(xiàn)的自動化水平、電力系統(tǒng)自動化的規(guī)模和復(fù)雜程度等因素。針對電力自動化系統(tǒng)及其特點(diǎn)，通信系統(tǒng)應(yīng)具有以下特性：

（1）保證通信可靠性；

（2）滿足目前和適應(yīng)將來的數(shù)據(jù)傳輸速率；

（3）雙工通信（個(gè)別情況下可用單工）；

（4）通信不能受停電和故障的影響；

（5）易于操作且維護(hù)工作量小

（6）保證建設(shè)費(fèi)用。

下面對目前新興的幾種通信方式作相應(yīng)介紹：

1.1 擴(kuò)頻通信方式

擴(kuò)頻通信是一種先進(jìn)的信息傳輸方式，其信號占用的帶寬遠(yuǎn)大于一般常規(guī)通信方式所需的最小帶寬。頻帶的展寬是通過編碼及調(diào)制的方法來實(shí)現(xiàn)的，與所傳送的信息數(shù)據(jù)無關(guān)。接收端則用相同的擴(kuò)頻碼進(jìn)行相關(guān)解調(diào)來解擴(kuò)并恢復(fù)信息數(shù)據(jù)。

在無線電通信中射頻信號的帶寬與所傳信息的帶寬是相比擬的。如用調(diào)幅信號來傳送語聲信息，其帶寬為語聲信息帶寬的兩倍。現(xiàn)今使用的電話、廣播系統(tǒng)中，無論是采用調(diào)幅、調(diào)頻或脈沖編碼調(diào)制制式，處理增益值一般都在十多倍范圍內(nèi)，統(tǒng)稱為“窄帶通信”。而擴(kuò)頻通信的處理增益值高達(dá)數(shù)百、上千，稱為“寬帶通信”。一般說來，擴(kuò)頻通信最初是在軍事、公安通信中應(yīng)用，后又發(fā)展到個(gè)人業(yè)余通信、體育競賽通信、證卷交易所通信和數(shù)字立體聲廣播等。擴(kuò)頻通信應(yīng)用于電力部門是在該技術(shù)解密以后，是在地調(diào)或縣調(diào)通信中最具發(fā)展?jié)摿Φ囊环N新型通信方式。這是人們在電力自動化系統(tǒng)中的實(shí)際應(yīng)用方面正在努力探索的一種通信方式，重點(diǎn)在于組網(wǎng)技術(shù)。擴(kuò)頻通信可組織綜合通信業(yè)務(wù)，同時(shí)傳輸話音、數(shù)據(jù)和圖像信號，有豐富的接口終端，可接電話機(jī)、交換機(jī)和調(diào)度總機(jī)，以及配電自動化系統(tǒng)終端設(shè)備等。

1.2 光纖通信

自光纖通信問世以來的短短一二十年間，其發(fā)展異常迅速，光纖通信的傳輸速率不斷提高，無中繼傳輸距離逐步加長。許多國家已建立了不同規(guī)模的光纖通信網(wǎng)絡(luò)，一般是首先應(yīng)用于市內(nèi)局間中繼、長途干線，繼而廣泛應(yīng)用于電力、鐵道、公路、化工、公安等部門的專用網(wǎng)。光纖局部區(qū)域網(wǎng)、用戶網(wǎng)系統(tǒng)發(fā)展也很迅速。隨著波分復(fù)用技術(shù)的日趨成熟，光纖巨大的帶寬資源得以充分利用，使得一根光纖的傳輸容量很快地?cái)U(kuò)大幾倍至幾十倍。

光纖通信的主要特點(diǎn)有：頻帶寬、通信容量大；損耗低、中繼距離長；可靠性高、抗電磁干擾能力強(qiáng)；通信網(wǎng)絡(luò)具有自愈功能；無串話干擾、保密性好；線徑細(xì)、重量輕、柔軟；節(jié)約有色金屬，原材料資源豐富；隨著光纖成本不斷下降，其經(jīng)濟(jì)效益也越來越顯著，光纖通信也逐漸成為電力自動化通信的主力軍。

1.3 電力線載波通信（PLC）

用電力線實(shí)現(xiàn)可靠的通信一直是電力工業(yè)界致力研究的課題之一。經(jīng)過幾十年的努力，輸電線上的電力線載波通信已由過去專門提供話音業(yè)務(wù)發(fā)展到傳輸繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動、計(jì)算機(jī)控制信息等綜合業(yè)務(wù)，逐漸接近了實(shí)用化和商業(yè)化階段。

在配電網(wǎng)電力線上實(shí)現(xiàn)通信與在輸電網(wǎng)電力線上實(shí)現(xiàn)通信其基本原理相同，但兩者的環(huán)境條件有很大不同。首先，在設(shè)計(jì)通信系統(tǒng)時(shí)的最基本要求是保證有足夠大的信噪比，相比之下配電網(wǎng)電力線上的噪聲與干擾是非常嚴(yán)重的。其次還有配電網(wǎng)絡(luò)的阻抗隨之發(fā)生變化引發(fā)的問題以及信號的失真問題。

隨著遠(yuǎn)程自動化抄表、電力負(fù)荷管理、配電網(wǎng)絡(luò)信息管理、智能住宅小區(qū)等技術(shù)市場的迅猛發(fā)展，各國電力部門對開發(fā)以中低壓配電網(wǎng)電力線為媒介的電力通信系統(tǒng)表現(xiàn)出極大的興趣。美國的PLC產(chǎn)品已經(jīng)越來越多的用于公共事業(yè)和商業(yè)服務(wù)，預(yù)計(jì)到2002年銷售額可達(dá)10億美元。韓國將投資1780萬美元開發(fā)研制2～10Mbps的電力線路調(diào)制解調(diào)器，并將在今后5年內(nèi)為韓國帶來50億美元的收益。利用配電線傳輸高速數(shù)據(jù)信息可以使電網(wǎng)管理更加規(guī)范合理，對實(shí)現(xiàn)電能和高速數(shù)據(jù)的雙重傳輸具有重要的實(shí)際意義。此外，電力公司本身即具有網(wǎng)絡(luò)遍及所有家庭和單位的先天優(yōu)勢，由此帶來的網(wǎng)絡(luò)投資費(fèi)用的節(jié)省極為可觀，而且隨著互連網(wǎng)的發(fā)展，可以為用戶提供更廣泛、更全面的服務(wù)。

2 電力自動化通信網(wǎng)絡(luò)的建議模式

從目前來看，國內(nèi)在電力自動化的通信方式方面還沒有一個(gè)具體的標(biāo)準(zhǔn)，不僅如此，從科研和開發(fā)階段來說基本上是屬于起步階段，因此，在實(shí)際應(yīng)用方面往往會缺少一些現(xiàn)成的可供參考的標(biāo)準(zhǔn)模式。對于本文前面部分所講的幾種通信方式，可以說各有優(yōu)缺點(diǎn)，但還沒有一種通信方式能夠完全滿足這種網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜、點(diǎn)數(shù)多、可靠性要求高的電力系統(tǒng)自動化通信。為了讓這個(gè)問題逐漸得以解決，可以在現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用中多設(shè)置一些試點(diǎn)，對每種通信方式的性能、可靠性和價(jià)格等方面做詳細(xì)比較，根據(jù)比較結(jié)果選擇合適的通信方式作為將來電力系統(tǒng)自動化通信的主要模式并加以推廣應(yīng)用，以下將提出一套電力自動化通信網(wǎng)絡(luò)的建議模式，該模式的指導(dǎo)思想在于：在沒有一個(gè)完全滿足和適合電力系統(tǒng)自動化的通信方式之前，應(yīng)當(dāng)綜合利用現(xiàn)階段這些通信方式的各自優(yōu)點(diǎn)來組織一個(gè)分區(qū)分層的配電自動化通信網(wǎng)絡(luò)。

第一層：市區(qū)的電力系統(tǒng)自動化分站和配電管理中心之間的通信可以通過目前規(guī)劃的光纖網(wǎng)絡(luò)來完成，而外縣市電力自動化分站與配電管理中心之間的通信則通過目前規(guī)劃的SDH微波通信進(jìn)入市區(qū)光纖網(wǎng)絡(luò)后送到配電管理中心。

第二層：每一個(gè)電力自動化分站負(fù)責(zé)本區(qū)的電力自動化信息的處理并負(fù)責(zé)與配電管理中心的聯(lián)系，對于本區(qū)所在的如變電所、大用戶、主要線路開關(guān)站等主要站點(diǎn)與配電自動化分站之間的通信可以采用光纖通信或一點(diǎn)多址無線通信方式來完成。

第三層：對于每個(gè)變電所所帶的一些小的配電站和線路開關(guān)等與變電所之間可以采用擴(kuò)頻通信、800MHz窄帶無線通信方式或電力線載波的通信方式。

第四層：對于居民區(qū)內(nèi)部讀表、負(fù)荷控制、自動供電和調(diào)節(jié)電表等一些服務(wù)，可以通過前面所述的電力線調(diào)制解調(diào)器利用已經(jīng)布好的低壓電力線進(jìn)行通信。這一層的實(shí)現(xiàn)屬于將來配電自動化的發(fā)展相對成熟以后的事務(wù)范疇，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)用戶端的自動控制和抄表等，或者目前新建小區(qū)需要和提前考慮的部分，它屬于自動化發(fā)展的方向和最終目的。

3 結(jié)語

通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為電力系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)、控制和管理實(shí)現(xiàn)自動化提供了先進(jìn)的工具和技術(shù)基礎(chǔ)，龐大而復(fù)雜的電力系統(tǒng)要組成綜合自動化系統(tǒng)，必須有先進(jìn)、可靠的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支撐，同時(shí)也要求通信系統(tǒng)能抵御來自于閃電、電暈、開關(guān)操作等產(chǎn)生的強(qiáng)電磁干擾。在設(shè)計(jì)和選擇電力自動化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品時(shí)應(yīng)當(dāng)根據(jù)配電站的實(shí)際需求、地理位置和規(guī)模進(jìn)行綜合的考慮，只有這樣才能夠讓電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、有效運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]張莘茸.探討電力自動化系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全[J].科技資訊，2011（02）.

篇4

關(guān)鍵詞：電力營銷；數(shù)據(jù)分析；實(shí)時(shí)監(jiān)控；月度分析

中圖分類號：TP39文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3198（2008）05-0317-01

1凱里供電局營銷工作概況

凱里供電局系中國南方電網(wǎng)公司和貴州電網(wǎng)公司領(lǐng)導(dǎo)下的國家大二型企業(yè)，擔(dān)負(fù)供電轄區(qū)內(nèi)15個(gè)縣（市）及湘黔電氣化鐵路的電能供應(yīng)、銷售與服務(wù)任務(wù)，并為黔電入粵、黔電入湘的重要通道，為貴州電網(wǎng)公司代管縣局最多（15個(gè)）的供電企業(yè)。該局年售電量40億千瓦時(shí)，轄區(qū)內(nèi)高能耗負(fù)荷企業(yè)占總負(fù)荷70％左右，該局目前營銷工作面臨負(fù)荷結(jié)構(gòu)不合理、代管縣局多的復(fù)雜管理形勢。如何有效的調(diào)動代管縣局主動做好轄區(qū)內(nèi)的營銷服務(wù)工作，培育更多優(yōu)質(zhì)負(fù)荷，提高企業(yè)的營銷經(jīng)營業(yè)績，成為該局營銷管理工作的研究重點(diǎn)。為此，該局通過建立電力營銷數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，客觀公正地評價(jià)下屬業(yè)績，導(dǎo)入競爭機(jī)制，不斷提高該局的營銷工作質(zhì)量。

2 建立實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)跟蹤監(jiān)控系統(tǒng)

凱里供電局針對需要實(shí)時(shí)控制的電量及電費(fèi)回收等指標(biāo)推行日報(bào)表和帳目日報(bào)表、周期性報(bào)表制度，建立起銷售狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析系統(tǒng)。這里重點(diǎn)介紹電量銷售日報(bào)表和電費(fèi)回收進(jìn)度表。

電費(fèi)欠費(fèi)說明：

1.凱里供電局本月應(yīng)收15478萬，截至8月30日下午6:00,本月實(shí)收14090萬，欠費(fèi)1388萬，回收率為91.03％。凱里系統(tǒng)本期合并口徑新增欠費(fèi)953萬，月末應(yīng)收電費(fèi)余額增加額為673.57萬，其中城區(qū)供電分局直管客戶欠費(fèi)191萬（凱里紙廠欠費(fèi)110萬，城區(qū)小客戶欠費(fèi)81萬），直管縣局終端用戶欠費(fèi)566萬（其中施秉恒盛公司欠495萬，市郊局小客戶欠23萬、鎮(zhèn)遠(yuǎn)局小客戶欠47萬）；臺江局欠192萬。

2.注意問題：凱里城區(qū)小客戶本月欠費(fèi)可能較多，要加大催費(fèi)力度；同時(shí)對凱里紙廠進(jìn)行跟蹤催費(fèi)。

銷售異常勢頭，跟進(jìn)弱勢區(qū)域、弱勢類別。

（2）電費(fèi)回收進(jìn)度表。

欠費(fèi)數(shù)目越大，時(shí)間越長，追討的可能性就越小，控制應(yīng)收賬款的通用原則是對賒銷客戶設(shè)定信用額度和信用期限。凱里供電局要求各分縣局和大客戶管理所在每月24日后按日上報(bào)電費(fèi)回收進(jìn)度表。每月最后兩天在早會上通報(bào)。一方面提醒各分縣局和部門注意正常欠費(fèi)的關(guān)注和跟進(jìn)；另一方面對異常欠款及時(shí)暴光，及時(shí)檢點(diǎn)，及時(shí)追究，從上至下形成對應(yīng)收賬款追討的巨大壓力。

3 建立月度營銷分析制度，做好營銷數(shù)據(jù)的月度分析

對于市場營銷部而言，簡單地根據(jù)營銷數(shù)據(jù)考核各分縣局和部門工作沒有任何意義，重要的在于你能引入公平的評估模式，讓各分縣局和部門的營銷負(fù)責(zé)人心服口服。

完備科學(xué)的月銷售分析應(yīng)達(dá)到以下目的：

（1）分析整個(gè)地區(qū)局的當(dāng)月電量、線損、欠費(fèi)余額，同期增長率，教上月成長率。

（2）引導(dǎo)各分縣局和部門營銷負(fù)責(zé)人關(guān)注自己的電力銷售和電費(fèi)回收是否健康。

（3）引導(dǎo)各分縣局和部門營銷負(fù)責(zé)人關(guān)注當(dāng)月重要客戶的銷售。

（4）排除市場容量不同、市場基礎(chǔ)不同等因素的干擾，客觀公正地評估各分縣局和部門的銷售貢獻(xiàn)。

這里以月度下網(wǎng)電量分析表進(jìn)行說明：

通過此表我們可以看到凱里供電局當(dāng)月的售電量、累計(jì)售電量、成長率、同期增長率等,還可以看到各類別電量及所占的比例。更重要的是,我們可以看到各分縣局的售電情況,排名情況,對各分縣局進(jìn)行點(diǎn)評, 還可以要求后三名說明原因，給其營銷負(fù)責(zé)人相應(yīng)的指導(dǎo)和壓力。

4 小結(jié)

通過建立有效的電力營銷數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，凱里供電局實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的銷售監(jiān)控和周期性的分析反饋及控制，為提高企業(yè)經(jīng)營業(yè)績奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

［1］傅景偉.電力營銷技術(shù)支持系統(tǒng)［M］.中國電力出版社，2002.

［2］沈百新.利用專家系統(tǒng)預(yù)測地區(qū)用電負(fù)荷［M］.電力需求側(cè)管理，2005.

篇5

【關(guān)鍵詞】配電網(wǎng) 電壓分析 輔助決策

當(dāng)前，用戶對配電網(wǎng)電壓質(zhì)量的投訴主要集中在電壓偏差超差方面[1]。為了提升電壓質(zhì)量，同時(shí)提高專業(yè)管理水平，有必要建立一套輔助決策系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)電壓偏差問題的自動定位和電壓治理措施的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，從而給專業(yè)人員以最優(yōu)的參考。

1 總體思路

思路如下：由手工繪制或GIS系統(tǒng)導(dǎo)入形成基礎(chǔ)模型（模型連接配網(wǎng)元件庫），然后通過潮流計(jì)算發(fā)現(xiàn)問題所在，最后通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)算法實(shí)現(xiàn)輔助決策。說明：①元件庫應(yīng)包括配變、等效電源、線路、無功裝置、DG等；②應(yīng)支持GIS導(dǎo)入；③對解決措施的校核需考慮未來負(fù)荷增長等情況。

2 幾個(gè)關(guān)鍵算法

2.1 配網(wǎng)潮流算法選擇

中低壓配電網(wǎng)運(yùn)行方式多變，為了避免不正確合環(huán)，一般是放射狀運(yùn)行，線路的R/X值較大，因此適合用前推回代型潮流計(jì)算方法。該方法比較成熟，限于篇幅，不再贅述。

2.2 電壓分析模型

在潮流計(jì)算基礎(chǔ)上，可獲取電壓幅值超差的節(jié)點(diǎn)，然后運(yùn)用電壓分析模型進(jìn)行“病癥”分析。為了簡化問題，我們規(guī)定本系統(tǒng)的輔助決策是基于單個(gè)措施的，即最后給出的措施建議只有一項(xiàng)（這也符合實(shí)際運(yùn)維情況）；另外，判據(jù)全部采用國網(wǎng)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。電壓分析模型見圖1所示。

圖1 電壓分析流程

2.3 電壓治理措施的輔助決策

流程如下：開始獲取問題原因從知識庫獲取可能的解決措施計(jì)算各種解決措施的技術(shù)指標(biāo)計(jì)算各種解決措施的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇最優(yōu)措施結(jié)束。

3 應(yīng)用實(shí)例

3.1 配網(wǎng)概況及潮流計(jì)算結(jié)果

以東部某村莊的低壓配網(wǎng)為例。S11-160kVA的配變低壓側(cè)出兩路線：一路長度700米，負(fù)荷16kW；另一路長度1500米，負(fù)荷28kW，線路型號均為BLVV-70，為0.85。

潮流計(jì)算結(jié)果：第一回線路首端電壓227V、末端電壓216V；第二回線路首端電壓227V、末端電壓174V。根據(jù)D類電壓合格率指標(biāo)要求，D類電壓范圍應(yīng)控制在198V～235.4V之間，因此第二回線的末端電壓顯然處于偏差超差狀態(tài)。

3.2 電壓分析

根據(jù)圖1流程，對第二回線進(jìn)行建模并逐個(gè)改變因素后計(jì)算，發(fā)現(xiàn)：當(dāng)功率因數(shù)由0.85提升到0.9，末端電壓178V，不合格；當(dāng)導(dǎo)線截面由70mm提升到120mm后，末端電壓195V，不合格；當(dāng)供電半徑縮短500m，末端電壓210V，合格。因此，對第二回線來說，“供電半徑”是敏感因素。

3.3 電壓治理措施的決策

就目前技術(shù)手段來看，要解決供電半徑過長，可采取的措施主要有加裝線路調(diào)壓器和新建電源點(diǎn)兩大類[3]。就本算例實(shí)際，具體為：

（1）線路調(diào)壓器：容量50kVA，變比1：1.15。

（2）新增電源點(diǎn)：10kV線路800m+50kVA變壓器。

運(yùn)用文章構(gòu)建的系統(tǒng)對兩種方案進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比，結(jié)果見表1所示。其中，年綜合費(fèi)用指初投資平均分?jǐn)偟侥辏ㄔ诟髯赃\(yùn)行壽命內(nèi)）+年運(yùn)維費(fèi)-年線損減少所帶來的電費(fèi)節(jié)省。

表1 兩種措施的經(jīng)濟(jì)技術(shù)比對

項(xiàng)目

措施實(shí)施前/措施（1）實(shí)施/措施（2）實(shí)施

項(xiàng)目

措施實(shí)施前/措施（1）實(shí)施/措施（2）實(shí)施

末端U/V

174/206/205

年運(yùn)維費(fèi)/萬元

-/0.06/0.11

線損/kW

8.9/7.5/3.1

壽命/年

-/5/12

負(fù)荷增加20%后的電壓變化

-/204/202

年綜合費(fèi)用/萬元

-/0.51/1.44

初投資/萬元

-/3.1/14.8

由表1可知，就本算例來說，兩種措施的技術(shù)指標(biāo)相差不大，但措施（1）的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯高于措施（2），因此我們選擇增加線路調(diào)壓器方案。

4 結(jié)語

文章通過建立計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)，能依據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷態(tài)勢快速鎖定電壓偏差超差節(jié)點(diǎn)并分析具體原因，接著依據(jù)專家知識庫確定備選方案，最后通過經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較做出最優(yōu)選擇。文章的研究經(jīng)歷算例的考驗(yàn)，具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 羅家健.配電網(wǎng)電壓偏差綜合優(yōu)化案例分析[J].機(jī)電工程技術(shù)，2014，31（2）：132-135.

[2] 劉書銘.中高壓配電網(wǎng)非線性用戶的電能質(zhì)量特性研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，36（2）：226-228.

篇6

關(guān)鍵詞：暫態(tài)穩(wěn)定 輸電網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)保持 臨界割集 網(wǎng)絡(luò)分割

1 引言

近年來，由于電力系統(tǒng)跨區(qū)輸電、跨區(qū)聯(lián)網(wǎng)的形成，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)愈加復(fù)雜化，動態(tài)穩(wěn)定問題日益突出，因此準(zhǔn)確地識別出系統(tǒng)中制約暫態(tài)穩(wěn)定的“瓶頸”環(huán)節(jié)，以采取有效的監(jiān)測、控制措施來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，是近年來被關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)。

本文基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，不依賴于數(shù)值仿真計(jì)算，利用耦合的思想形成網(wǎng)絡(luò)中割集的權(quán)系數(shù)，按照權(quán)系數(shù)的大小識別網(wǎng)絡(luò)中的脆弱環(huán)節(jié)，并由輸電網(wǎng)絡(luò)本身固有的分區(qū)分層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，識別出網(wǎng)絡(luò)中最易導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)的臨界割集，確定危險(xiǎn)“斷面”。

2 導(dǎo)納陣耦合的模型[1]

一個(gè)描述網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)納陣Y及其逆陣Y-1=Z有相對應(yīng)的元。任取Y陣

元yij與Y-1陣元yij-1這一對對應(yīng)元，Y-1陣 ，對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖

如圖2-1（a）所示，方向?yàn)橛蒵指向i，邊權(quán)為yij-1；Y陣元yij在對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)圖上，其方向?yàn)橛蒳指向j，邊權(quán)為yij，其一階循環(huán)積 ，可用來衡量節(jié)點(diǎn)i和j的耦合程度，并對應(yīng)矩陣G的j行i列，如圖2-1（b）所示。如果將gij放入矩陣G的行列，于是逐個(gè)地形成G陣的元，所得G陣定義為A陣的關(guān)聯(lián)矩陣。

當(dāng)上述定義用于導(dǎo)納陣Y（其逆陣為阻抗陣Z）時(shí)，因Y陣常為對稱陣，故gij=gji。若A為狀態(tài)陣，它是非對稱的，則gij≠gji。若不考慮方向性時(shí)，可取其絕對值大者，作為j和i兩節(jié)點(diǎn)的耦合系數(shù)。系統(tǒng)地以運(yùn)算方式形成耦合矩陣，先定義2矢量的逐項(xiàng)積，符號記為。設(shè)行矢量a和列矢量b分別為

則矢量a和矢量b的逐項(xiàng)積（term by term product）定義為

在線性代數(shù)中，2矢量的標(biāo)量積（內(nèi)積）為

它在整體上表達(dá)了2矢量的相關(guān)程度。

如果取規(guī)范式

則可用μ定量地說明2矢量的相關(guān)程度。當(dāng)μ接近1時(shí)，稱a、b2矢量是強(qiáng)線性相關(guān)的，當(dāng)μ接近0時(shí)，稱a、b2矢量是弱線性相關(guān)的。如果a1b1，a2b2，…anbn的各項(xiàng)中，從絕對值看，某一項(xiàng)占的比例大，則表明該項(xiàng)在a，b2矢量的相關(guān)中處于主要地位。

對導(dǎo)納陣Y及其逆陣Y-1：

其中 是行向量，

是列向量，則

將行矢量

對應(yīng)矩陣G的第i行，并將G陣記以G=YY-1，并定義G陣為導(dǎo)納陣Y的耦合矩陣。

3 用導(dǎo)納陣Y形成耦合陣G的步驟

為保證按區(qū)域劃分的原則，首先應(yīng)將系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)重新編號，新編號的節(jié)點(diǎn)順序應(yīng)使各臺發(fā)電機(jī)在地理位置上互相鄰接。

具體步驟為：

（1）將負(fù)荷節(jié)點(diǎn)的功率轉(zhuǎn)換為導(dǎo)納 ，

使負(fù)荷節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)榉亲⑷牍?jié)點(diǎn)。

（2）形成包括發(fā)電機(jī)內(nèi)電抗及負(fù)荷節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的支路導(dǎo)納矩陣Yb，并由公式 形成節(jié)點(diǎn)導(dǎo)納矩陣。

（3）消去Y0陣的非注入節(jié)點(diǎn)，只保留發(fā)電機(jī)節(jié)點(diǎn)，所獲得的導(dǎo)納陣記為Y。

（4）求阻抗矩陣Z=Y-1，進(jìn)而求出G=YZ。

4 利用耦合值進(jìn)行動態(tài)分割

求得系統(tǒng)狀態(tài)陣后，進(jìn)而求陣，形成耦合陣G=YZ，再設(shè)定一臨界耦合系數(shù)gc，在G陣中，舍棄所有耦合系數(shù)絕對值小于gc的元，進(jìn)而G陣的對應(yīng)邊也被取消，即該邊對系統(tǒng)的動態(tài)影響不大。這時(shí)系統(tǒng)被分割為一個(gè)個(gè)的子塊。陣的每一個(gè)元都對應(yīng)一個(gè)數(shù)值，該數(shù)值稱為此元對應(yīng)的邊的權(quán)。

與質(zhì)量彈簧系統(tǒng)相類似，電力系統(tǒng)作為非線性動力系統(tǒng)，在故障后外部擾動已消除的情況下，可以將電力系統(tǒng)作為一個(gè)自治系統(tǒng)來研究。對于一個(gè)自治系統(tǒng)來說，其特征是在暫態(tài)過程中系統(tǒng)內(nèi)部的能量是守恒的。若能量可用動能和勢能之和表示，當(dāng)外部擾動結(jié)束后，動能和勢能將進(jìn)行等量交換。當(dāng)電力系統(tǒng)受到大的沖擊擾動之后，必將有大量的暫態(tài)能量向系統(tǒng)中注入，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性主要取決于這部分能量能否被系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)所吸收。如果能夠完全吸收，則系統(tǒng)是穩(wěn)定的，反之失去穩(wěn)定。雖然電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性具有全局性的特點(diǎn)，但暫態(tài)穩(wěn)定則具有局部性的特點(diǎn)，系統(tǒng)的失穩(wěn)主要表現(xiàn)為：系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)呈現(xiàn)出兩群或多群振蕩，網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)為在脆弱或臨界割集處撕裂。

如果擾動相當(dāng)大，當(dāng)系統(tǒng)中電機(jī)間相角差出現(xiàn)大于180°的情況時(shí)，可把系統(tǒng)中的電機(jī)分群，使在一群內(nèi)的電機(jī)之間在失去暫態(tài)穩(wěn)定整個(gè)過程中相角差很小，稱為同調(diào)機(jī)群[2]，而不同調(diào)的電機(jī)之間的相角差很大，通常大于180°，系統(tǒng)失穩(wěn)可能呈現(xiàn)為兩群或更多的群，其群間聯(lián)絡(luò)線通常都不是由一個(gè)割集組成，而是對應(yīng)多個(gè)割集，其中只有一個(gè)割集其支路兩端相角差單調(diào)增大，超過180°，稱之為臨界割集。

5 結(jié)論

本文提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和參數(shù)，不依賴于數(shù)值仿真計(jì)算，利用耦合的思想形成網(wǎng)絡(luò)中割集的權(quán)系數(shù)，按照權(quán)系數(shù)的大小識別網(wǎng)絡(luò)中的脆弱環(huán)節(jié)，并由輸電網(wǎng)絡(luò)本身固有的分區(qū)分層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即可識別網(wǎng)絡(luò)中最易導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)的臨界割集，確定危險(xiǎn)“斷面”。本文則無需大量的數(shù)值仿真計(jì)算，僅由輸電網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)固有的分區(qū)分層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即可識別網(wǎng)絡(luò)中最易導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)的脆弱環(huán)節(jié)，為電力系統(tǒng)運(yùn)行方面提供了合理的指導(dǎo)。為電力系統(tǒng)規(guī)劃方面以及電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置在電力系統(tǒng)中的布點(diǎn)提供了一定的依據(jù)，有助于解決長期以來制約系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的“瓶頸”問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]蔡國偉等.基于支路暫態(tài)勢能和兩端電壓識別臨界機(jī)群的新方法.中國電力，2002，35（5）：40～44

[2]Lei Wang，Meir Klein，Solomon Yirga，Prabha Kundur. Dynamic Reduction of Large Power Systems for Stability Studies. IEEE Trans on Power Systems，1997，12（2）：889～895

篇7

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變壓器；故障；原因；處理

中圖分類號：TM7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

在電力系統(tǒng)中，變壓器是重要的設(shè)備，變壓器的作用是多方面的，不僅能升高電壓把電能送到用電地區(qū)，還能把電壓降低為各級使用電壓，以滿足用電的需要?？傊?，升壓與降壓都必須由變壓器來完成。在電力系統(tǒng)傳送電能的過程中，必然會產(chǎn)生電壓和功率兩部分損耗，在輸送同一功率時(shí)電壓損耗與電壓成反比，功率損耗與電壓的平方成反比。利用變壓器提高電壓，減少了送電損失。變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行是保障電力系統(tǒng)安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)，變壓器出現(xiàn)故障將嚴(yán)重影響供電的可靠性和電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。通過對電力系統(tǒng)變壓器故障的早期判斷，能夠有效地減少由于變壓器故障引起的停用，防止電力系統(tǒng)安全事故的發(fā)生。因此，了解變壓器故障類型與特點(diǎn)，在日常巡檢與例行檢查中有針對性地對變壓器情況進(jìn)行檢查以免故障進(jìn)一步擴(kuò)大，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 變壓器常見故障及產(chǎn)生原因

變壓器的常見故障按變壓器本體可分為內(nèi)部故障和外部故障；按故障發(fā)生的部位可分為鐵芯故障、分接開關(guān)故障、繞組故障、絕緣故障；按發(fā)生故障的性質(zhì)可分為熱性故障和電性故障；按故障發(fā)生的回路可分為：電路故障、磁路故障和油路故障；按變壓器的結(jié)構(gòu)可分為繞組故障、鐵芯故障、油質(zhì)故障和附件故障等。

1.1 絕緣故障和密封不良

變壓器油和絕緣紙、板以及絕緣件構(gòu)成了變壓器油-紙絕緣系統(tǒng)，絕緣故障主要表現(xiàn)形式及其產(chǎn)生原因如下：（1）變壓器油受到污染，絕緣強(qiáng)度下降進(jìn)而導(dǎo)致變壓器整體絕緣性能下降是目前變壓器運(yùn)行中的常見故障。（2）有些變壓器采用薄絕緣、小油道的設(shè)計(jì)制造，這些變壓器往往在投運(yùn)后不久就發(fā)生故障。

1.2 繞組和引線故障

繞組故障主要是指發(fā)生在變壓器線圈、縱絕緣和端子中的故障。繞組故障主要由以下原因引起：（1）持續(xù)過載可在整臺變壓器中引起高溫，造成線圈絕緣變脆、脫落，引起繞組匝間短路，導(dǎo)致變壓器損壞。（2）由于運(yùn)行中的變壓器遭受嚴(yán)重的外部短路時(shí)，在電動力和機(jī)械力的作用下，變壓器繞組的尺寸或形狀將發(fā)生不可逆的變化。（3）變壓器線圈的接頭因焊接過程中質(zhì)量控制不嚴(yán)導(dǎo)致質(zhì)量欠佳，線圈引出線和套管導(dǎo)電桿連接不好會致使變壓器在運(yùn)行中接頭過熱從而導(dǎo)致局部絕緣劣化。（4）變壓器線圈的絕緣中滲入水分或器身干燥處理不夠徹底，會導(dǎo)致運(yùn)行中的變壓器發(fā)生匝間短路。（5）雷電沖擊、對地弧光放電等瞬變過程都可能會造成變壓器繞組薄弱處發(fā)生絕緣損壞乃至擊穿。

1.3 磁路部分故障

磁路故障就是指發(fā)生在變壓器的鐵芯、鐵軛及夾件中的故障。磁路故障產(chǎn)生的原因主要有：（1） 鐵芯疊片之間的絕緣或與鐵軛夾件之間的絕緣產(chǎn)生損壞會產(chǎn)生很大的循環(huán)渦流，產(chǎn)生大量的熱量，危及鐵芯和線圈的絕緣，變壓器的鐵損也會隨之增加。（2）運(yùn)行中的電力變壓器鐵芯形成多點(diǎn)接地，輕則發(fā)生局部過熱，重則導(dǎo)致變壓器跳閘甚至造成變壓器直接損壞。

1.4 分接開關(guān)故障

分接開關(guān)故障主要表現(xiàn)為：分接開關(guān)觸頭接觸不良、觸頭間短路或?qū)Φ胤烹?、分接開關(guān)引線松動等。故障原因有很多，如制造質(zhì)量存在問題；在安裝、運(yùn)行操作及維護(hù)過程中存在不當(dāng)行為造成彈簧壓力不足、接觸不可靠、引線緊固不良、開關(guān)觸頭氧化、分接開關(guān)不到位等現(xiàn)象。

1.5 高壓出線套管故障

套管是電力變壓器內(nèi)繞組與油箱外聯(lián)結(jié)引線的重要保護(hù)裝置，也是電力變壓器與外部電網(wǎng)或設(shè)備連接的橋梁。其長期遭受電場、風(fēng)雨、污染等影響，易使瓷釉龜裂絕緣油老化，是變壓器故障多發(fā)部位。在運(yùn)行中，以下因素易導(dǎo)致套管故障：（1）套管瓷套的表面沉積有灰塵、油污和鹽霧等，常常會引起套管的污閃；（2）套管與繞組引線聯(lián)接固定銷脫落造成懸浮放電；（3）套管密封不良導(dǎo)致進(jìn)水受潮；（4）套管因漏油致使套管缺油而過熱。

2 電力變壓器故障常用的診斷方法

2.1 觀察法

由于運(yùn)行中的電力變壓器產(chǎn)生故障時(shí)，其聲音、散發(fā)的氣味、氣體顏色以及油溫都會出現(xiàn)異常。因此，可以通過聞、聽、摸、看等方式來對變壓器的故障進(jìn)行診斷。

2.2 變壓器油化驗(yàn)

變壓器油化驗(yàn)是一種常見且有效的故障診斷方法。由于充油電氣設(shè)備的潛伏性故障所產(chǎn)生的可燃性氣體大部分會溶解于油，因此可應(yīng)用監(jiān)測儀測定變壓器油中各種故障氣體，連續(xù)測定因故障釋放而溶解于油中氣體的含量，分析氣體類別及含量來確定變壓器故障的類型。

2.3 變壓器絕緣試驗(yàn)

變壓器的絕緣試驗(yàn)主要包括變壓器的泄漏電流、介質(zhì)損失、絕緣電阻、吸收比、感應(yīng)耐壓、交流耐壓等試驗(yàn)。泄漏電流試驗(yàn)可用于變壓器引線套管缺陷和絕緣部分穿透性缺陷的診斷。對泄漏電流測量結(jié)果進(jìn)行分析判斷時(shí)，主要與歷年試驗(yàn)結(jié)果比較各項(xiàng)參數(shù)不應(yīng)有顯著變化。按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用兆歐表進(jìn)行測量，依次測量各線圈對地及線圈間的絕緣電阻，并與歷次測量結(jié)果比較判斷。

3 變壓器故障處理

變壓器斷路器故障跳閘時(shí)，運(yùn)行人員應(yīng)立即清楚、準(zhǔn)確地向值班調(diào)度員報(bào)告情況，匯報(bào)事故發(fā)生的時(shí)間及現(xiàn)象、跳閘斷路器的名稱、編號、繼電保護(hù)和自動裝置的動作情況及表針擺動、頻率、電壓、潮流的變化等。并在值班調(diào)度員的指揮下沉著、迅速、準(zhǔn)確地進(jìn)行處理。為加速處理故障，限制故障的發(fā)展，應(yīng)進(jìn)行下列操作：（1）將直接對人員生命有威脅的設(shè)備停電；（2）將已損壞的設(shè)備隔離；（3）運(yùn)行中的設(shè)備有受損傷的威脅時(shí)，應(yīng)停用或隔離；（4）站用電氣設(shè)備事故恢復(fù)電源；（5）電壓互感器保險(xiǎn)熔斷時(shí)，將有關(guān)保護(hù)停用；（6）現(xiàn)場規(guī)程中明確規(guī)定的操作，可無須等待值班調(diào)度員命令，運(yùn)行人員可自行處理，但必須向值班調(diào)度員匯報(bào)。

結(jié)語

綜上所述，變壓器是電力系統(tǒng)的重要設(shè)備，掌握變壓器常見故障產(chǎn)生的原因和診斷方法以及出現(xiàn)故障時(shí)的處理方法，可以有效地提高變壓器的健康水平，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]韓金華，張健壯.大型電力變壓器典型故障案例分析與處理[M].中國電力出版社，2012.

篇8

關(guān)鍵詞： 負(fù)荷預(yù)測；數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)；人工智能

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.11.198

0 引言

自上世紀(jì)70年代開始，國內(nèi)外對電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測的研究熱情逐漸升溫，進(jìn)入上世紀(jì)80年代，我國步入到大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)的階段，電力需求極度旺盛，然而能源又極度緊張，電力供電一度出現(xiàn)供應(yīng)不足的情況，負(fù)荷預(yù)測開始成為電力公司一項(xiàng)必要的日常工作任務(wù)。20世紀(jì)90年代，全球電力市場化層層滲透，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，新的預(yù)測方法層出不窮，為電力負(fù)荷預(yù)測問題的研究提供了后備力量。

長久以來，國內(nèi)外學(xué)者以及電力相關(guān)從業(yè)人員在長期的實(shí)踐研究過程中，不斷探索負(fù)荷預(yù)測新方法，隨著近年來各種數(shù)學(xué)模型的涌現(xiàn)，以及人工智能的發(fā)展，出現(xiàn)了不少新穎的預(yù)測方法，這些方法大概能分成兩大類別：一類是數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)類的經(jīng)典預(yù)測方法，比如回歸分析法、趨勢外推法、時(shí)間序列法等；另一類是人工智能類的新型預(yù)測方法，如80年代后期流行的專家系統(tǒng)法、90年代后期發(fā)展起來的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等。下面分別介紹這些主要預(yù)測方法。

1 回歸分析法

回歸分析是一種經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)上分析數(shù)據(jù)的方法，通過對歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)歸納分析總結(jié)，尋找預(yù)測輸入變量與影響負(fù)荷變量之間的某種相關(guān)的線性或非線性關(guān)系，并以此關(guān)系的規(guī)律建立數(shù)學(xué)模型，從而實(shí)現(xiàn)對未來負(fù)荷的基本預(yù)測。簡單來講就是建立自變量與因變量之間關(guān)系模型，依照變量數(shù)目的不同，一般分為單元和多元回歸分析。該方法原理成熟、計(jì)算簡便、運(yùn)算速度快，但是過分依賴歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)，對樣本容量需求過大，對平穩(wěn)的且大量的歷史數(shù)據(jù)有著不錯(cuò)的預(yù)測效果，但是在遇到氣溫，節(jié)假日等變化較大因素的影響下，該方法無法反映實(shí)時(shí)與非線性的影響關(guān)系。

2 趨勢外推法

節(jié)假日、社會環(huán)境、天氣變化會對電力負(fù)荷波動造成干擾，盡管在形成這種具有隨機(jī)性、不確定性的情況下，電力負(fù)荷總是本質(zhì)的保持著一定的波動趨勢。我們可以在其中找出負(fù)荷的這種趨勢，根據(jù)這些負(fù)荷變化的相關(guān)歷史趨勢，擬合一條負(fù)荷波動趨勢曲線，按照這條擬合出來的曲線的發(fā)展趨勢，估計(jì)曲線上在未來某點(diǎn)的負(fù)荷變化，根據(jù)不同的負(fù)荷波動，采用不同的曲線擬合，這就是所謂的趨勢外推法。此方法優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)同樣突出，優(yōu)點(diǎn)是所需歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)樣本較少，特點(diǎn)是作趨勢向外推斷，完全忽略分析內(nèi)部的不確定成分，缺點(diǎn)是對影響因素變化大的因子無法考慮進(jìn)來，如果負(fù)荷波動較大，那么誤差將會增大。

3 時(shí)間序列法

時(shí)間序列分析法是將歷史負(fù)荷變化所產(chǎn)生的變化規(guī)律，依照時(shí)間的先后順序進(jìn)行排序，以時(shí)間為軸揭示負(fù)荷隨時(shí)間變化而變化的發(fā)展規(guī)律，利用這種對應(yīng)關(guān)系，就可以將過去時(shí)間里發(fā)生的負(fù)荷變化規(guī)律作為未來時(shí)間里負(fù)荷變化的預(yù)測根據(jù)。同樣，時(shí)間序列法在電網(wǎng)正常運(yùn)行，受外部環(huán)境影響變化小的平穩(wěn)狀態(tài)下具有良好的預(yù)測精度，但是對時(shí)間序列的平穩(wěn)性要求過高，一旦負(fù)荷受到特殊事件（如停機(jī)等）不確定性因素的影響，那么該方法也將失去其預(yù)期的效果。

4 專家系統(tǒng)法

專家系統(tǒng)其實(shí)是一種復(fù)雜的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)，將計(jì)算機(jī)模擬成負(fù)荷預(yù)測的人類專家，基于歷史負(fù)荷變化知識數(shù)據(jù)庫，匯集人工經(jīng)驗(yàn)智能的利用計(jì)算機(jī)處理負(fù)荷信息，按照專家水平進(jìn)行預(yù)測判斷工作。專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。在處理節(jié)假日等需要依靠人工經(jīng)驗(yàn)來判斷的不確定性影響因素對負(fù)荷影響產(chǎn)生較大的變化時(shí)，此方法有取得了很好的效果，但是各個(gè)地區(qū)的電力環(huán)境不同，造成計(jì)算機(jī)程序復(fù)雜，數(shù)據(jù)龐大，能否準(zhǔn)確的對各個(gè)因素對負(fù)荷造成的影響進(jìn)行定量分析成為了一個(gè)較為難以克服的困難。

5 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是模擬人腦智能化地處理信息的人工智能預(yù)測方法，它通過學(xué)習(xí)獲得最優(yōu)的參數(shù)，處理預(yù)測輸出與輸入影響變量之間復(fù)雜的非線性關(guān)系，對于分析處理任意復(fù)雜的非線性關(guān)系問題以及隨機(jī)的不確定性問題有著良好的解決問題能力。正因?yàn)樗哂谐錾膶W(xué)習(xí)能力，預(yù)測過程中都可以隨時(shí)不斷地選擇新的訓(xùn)練樣本來優(yōu)化和微調(diào)系統(tǒng)參數(shù)，這樣對非結(jié)構(gòu)性、模糊性的規(guī)律具有一定的自適應(yīng)功能，避免了數(shù)學(xué)建模的困難，也提高了系統(tǒng)計(jì)算的時(shí)間，相比較前面介紹的四種方法，它還能考慮并反映出各種不確定性因素（如氣候、特殊事件、節(jié)假日因素等）對負(fù)荷造成的干擾影響，更加適用于短期負(fù)荷預(yù)測。但是，人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測也存在許多缺陷，網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)和神經(jīng)元的選擇基本上要依靠經(jīng)驗(yàn)反復(fù)實(shí)驗(yàn)幫助確定，且網(wǎng)絡(luò)收斂慢，容易陷入局部收斂。它本質(zhì)上是一種基于經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化的方法，范化能力有限，另外在小樣本學(xué)習(xí)方面也受到了不小限制。

6 支持向量機(jī)法

支持向量機(jī)（Support Vector Machines， SVM）是由BELL實(shí)驗(yàn)室的Vapnik 等人在20世紀(jì)70年代中期提出的一種新型機(jī)器學(xué)習(xí)算法，因其卓越的性能，在模式識別和處理函數(shù)回歸估計(jì)問題等諸多領(lǐng)域內(nèi)受到了各研究學(xué)者們的強(qiáng)烈青睞。支持向量機(jī)與傳統(tǒng)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測方法所采用的經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)最小化歸納原則是截然不同的，它實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)最小化（Structure Risk Minimization， SRM）的歸納原則，對未來樣本的泛化能力明顯增強(qiáng)。從理論上說，SVM的訓(xùn)練相當(dāng)于解決一個(gè)線性約束的二次規(guī)劃問題，所以必然存在解，獲得的將會是全局最優(yōu)解，這樣就無形解決了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測方法中根本無法規(guī)避的局部極值問題。對應(yīng)的支持向量本質(zhì)上是訓(xùn)練樣本集的子集，對訓(xùn)練樣本集進(jìn)行分類實(shí)際上就是對支持向量進(jìn)行最低分類。 當(dāng)Vapnik引入ε-

（下轉(zhuǎn)第208頁）（上接第215頁）

不敏感損失函數(shù)之后，支持向量機(jī)由原來解決簡單的模式識別問題擴(kuò)展為解決復(fù)雜的非線性回歸估計(jì)問題，我們把這一擴(kuò)展內(nèi)容稱之為支持向量回歸法（Support Vector Regression， SVR）。將各種負(fù)荷影響因子的歷史信息作為系統(tǒng)輸入量，建立訓(xùn)練樣本空間，采用非線性映射變換方法將低維空間映射到高維特征空間，構(gòu)造線性函數(shù)進(jìn)行線性回歸，巧妙地解決了維數(shù)問題，構(gòu)建SVM目標(biāo)函數(shù)，將訓(xùn)練好的預(yù)測模型應(yīng)用于電力系統(tǒng)的負(fù)荷預(yù)測中去。影響電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測精度的因素包括日照、氣溫等氣象因素及國家政策、節(jié)假日因素等其它不確定性影響因素?？梢姡娏ω?fù)荷由于這些因素的影響，本身就是一個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，而SVM模型求解算法簡單、泛化能力強(qiáng)、收斂速度快，在解決有限小樣本、非線性系統(tǒng)及高維識別問題中具有超群的優(yōu)越性，如果將其置于短期負(fù)荷預(yù)測上，顯然SVM方法比起上述其他預(yù)測方法更加適用于電力系統(tǒng)本身。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)，支持向量機(jī)的不斷發(fā)展，在此基礎(chǔ)上不斷改良的支持向量機(jī)預(yù)測方法逐漸涌現(xiàn)，人們追求更高的預(yù)測精度的訴求一直在不斷擴(kuò)進(jìn)。同時(shí)，尋找滿足適合各類電網(wǎng)環(huán)境的負(fù)荷預(yù)測新方法也成為了人們繼續(xù)研究的新命題。

7 結(jié)束語

本文通過分析基于數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)的經(jīng)典預(yù)測方法和基于人工智能的新預(yù)測方法，將回歸分析法、、趨勢外推法、時(shí)間序列法、專家系統(tǒng)法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、支持向量機(jī)法進(jìn)行了比較分析，得出支持向量機(jī)是當(dāng)前最合適的一種方法。

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篇9

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)超短期負(fù)荷預(yù)測人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)外推法

中圖分類號：F407文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

1 負(fù)荷預(yù)測概述[1]

負(fù)荷的大小與特性對于電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行都是極為重要的因素。對負(fù)荷的變化與特性有一個(gè)事先的估計(jì)是電力系統(tǒng)運(yùn)行、控制和規(guī)劃不可缺少的一部分。

指導(dǎo)調(diào)度員控制聯(lián)絡(luò)線交換功率在規(guī)定范圍，一般需5～15min 的負(fù)荷數(shù)據(jù)。預(yù)防性控制和緊急狀態(tài)處理需要10min至1h的預(yù)測值[2] 。這也是本文的主要研究方向。

2 電力系統(tǒng)負(fù)荷預(yù)測方法簡介

長期以來，國內(nèi)外學(xué)者對負(fù)荷預(yù)測的理論和方法做了大量的研究，提出了各種各樣的預(yù)測方法，這些方法大致可分為兩大類:一類是以時(shí)間序列法為代表的傳統(tǒng)方法，另一類是以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)為代表的新型人工智能方法。傳統(tǒng)方法中主要有時(shí)間序列法、多元線性回歸法及傅立葉展開法等。人工智能方法中主要有專家系統(tǒng)法、模糊邏輯法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法及小波分析法等。由于電力負(fù)荷的變化有其不確定性，如氣候變化、意外事故的發(fā)生等對電力負(fù)荷造成隨機(jī)干擾，因此，每種方法均有一定的適應(yīng)場合，并需要不斷的完善。

2.1 回歸分析法

回歸分析法又稱統(tǒng)計(jì)分析法,回歸模型有一元線性回歸、多元線性回歸、非線性回歸等回歸預(yù)測模型；其中，線性回歸用于中期負(fù)荷預(yù)測。優(yōu)點(diǎn)是：預(yù)測精度較高，適用于在中、短期預(yù)測使用。缺點(diǎn)是：1.規(guī)劃水平年的工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值很難詳細(xì)統(tǒng)計(jì)；2.用回歸分析法只能測算出綜合用電負(fù)荷的發(fā)展水平，無法測算出各供電區(qū)的負(fù)荷發(fā)展水平，也就無法進(jìn)行具體的電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃。

2.2 彈性系數(shù)法

彈性系數(shù)是電量平均增長率與國內(nèi)生產(chǎn)總值之間的比值，根據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)總值的增長速度結(jié)合彈性系數(shù)得到規(guī)劃期末的總用電量。彈性系數(shù)法是從宏觀上確定電力發(fā)展同國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的相對速度，它是衡量國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和用電需求的重要參數(shù)。電力彈性系數(shù)可以用下面的公式來表示：

(2-1-1)

式中：為電力彈性系數(shù)；為為電力消費(fèi)年平均增長率；為國民經(jīng)濟(jì)年平均增長率

在市場經(jīng)濟(jì)條件下，電力彈性系數(shù)已經(jīng)變得捉摸不定，并且隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，節(jié)電技術(shù)和電力需求側(cè)管理，電力與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系急劇變化，電力需求與經(jīng)濟(jì)發(fā)展的變化步伐嚴(yán)重失調(diào)，使得彈性系數(shù)難以捉摸，使用彈性系數(shù)法預(yù)測電力需求難以得到滿意的效果。2.3 時(shí)間序列法

時(shí)間序列法是短期負(fù)荷預(yù)測的經(jīng)典方法，是根據(jù)負(fù)荷的歷史資料，設(shè)法建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，用這個(gè)數(shù)學(xué)模型一方面來描述電力負(fù)荷這個(gè)隨機(jī)變量變化過程的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，另一方面在該數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上再確立負(fù)荷預(yù)測的數(shù)學(xué)表達(dá)式，對未來的負(fù)荷進(jìn)行預(yù)報(bào)。就一般地時(shí)間序列預(yù)測方法而言，人們總是先去識別與實(shí)際預(yù)測目標(biāo)序列相符合的一個(gè)隨機(jī)模型，并估計(jì)出隨機(jī)模型中的未知參數(shù)，再對隨機(jī)模型進(jìn)行考核，當(dāng)確認(rèn)該隨機(jī)模型具有適用價(jià)值后，再在此基礎(chǔ)上建立預(yù)測表達(dá)式進(jìn)行預(yù)報(bào)。它利用了電力負(fù)荷變動的慣性特征和時(shí)間上的延續(xù)性，通過對歷史數(shù)據(jù)時(shí)間序列的分析處理，確定其基本特征和變化規(guī)律，預(yù)測未來負(fù)荷。

2.4 負(fù)荷求導(dǎo)法

每天的負(fù)荷大?。ǜ叩停┯胁顒e，但其負(fù)荷的變化率是有一定的規(guī)律。只要找出一個(gè)適當(dāng)函數(shù)來擬合每天的負(fù)荷曲線，對這個(gè)函數(shù)進(jìn)行一次求導(dǎo)，即可得出一天的負(fù)荷變化率。雖然每天的負(fù)荷大小變化難以準(zhǔn)確預(yù)測，但對負(fù)荷曲線求導(dǎo)后，得出的負(fù)荷變化率有一定的穩(wěn)定性。因此，利用負(fù)荷的變化率來進(jìn)行超短期負(fù)荷預(yù)測將會使精確度提高。負(fù)荷求導(dǎo)法預(yù)測的公式是：

(2-1-2)

式中對第i+1點(diǎn)的負(fù)荷預(yù)測值；

第i點(diǎn)的實(shí)際負(fù)荷值；

第i點(diǎn)的預(yù)測負(fù)荷變化率值。

2.5 專家系統(tǒng)法

專家系統(tǒng)預(yù)測法是對數(shù)據(jù)庫里存放的過去幾年甚至幾十年的，每小時(shí)的負(fù)荷和天氣數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而匯集有經(jīng)驗(yàn)的負(fù)荷預(yù)測人員的知識，提取有關(guān)規(guī)則，按照一定的規(guī)則進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測。實(shí)踐證明，精確的負(fù)荷預(yù)測不僅需要高新技術(shù)的支撐，同時(shí)也需要融合人類自身的經(jīng)驗(yàn)和智慧。因此，就會需要專家系統(tǒng)這樣的技術(shù)。專家系統(tǒng)法，是對人類的不可量化的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行轉(zhuǎn)化的一種較好的方法。但專家系統(tǒng)分析本身就是一個(gè)耗時(shí)的過程，并且某些復(fù)雜的因素（如天氣因素），即使知道其對負(fù)荷的影響，但要準(zhǔn)確定量地確定他們對負(fù)荷地區(qū)的影響也是很難的。專家系統(tǒng)預(yù)測法適用于中、長期負(fù)荷預(yù)測。此法的優(yōu)點(diǎn)是：1.能匯集多個(gè)專家的知識和經(jīng)驗(yàn)，最大限度地利用專家的能力；2.占有的資料、信息多，考慮的因素也比較全面，有利于得出較為正確的結(jié)論。

2.6 外推法

根據(jù)負(fù)荷的變化趨勢對未來負(fù)荷情況作出預(yù)測。電力負(fù)荷雖然具有隨機(jī)性和不確定性，但在一定條件下，仍存在著明顯的變化趨勢，例如農(nóng)業(yè)用電，在氣候條件變化較小的冬季，日用電量相對穩(wěn)定，表現(xiàn)為較平穩(wěn)的變化趨勢。

外推法有線性趨勢預(yù)測法、對數(shù)趨勢預(yù)測法、二次曲線趨勢預(yù)測法、指數(shù)曲線趨勢預(yù)測法。趨勢外推法的優(yōu)點(diǎn)是：只需要?dú)v史數(shù)據(jù)、所需的數(shù)據(jù)量較少。缺點(diǎn)是：如果負(fù)荷出現(xiàn)變動，會引起較大的誤差。

2.7 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論最早出現(xiàn)于20世紀(jì)40年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已廣泛的用于電力系統(tǒng)短期負(fù)荷預(yù)測。在現(xiàn)有的各種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算方法中，由Ponelhert和Mcclelland提出的BP算法是應(yīng)用得最多的一種。BP算法的模型為前向多層網(wǎng)絡(luò)，由輸入層、隱含層、輸出層組成，每層都包含若干節(jié)點(diǎn)，同一層的節(jié)點(diǎn)間沒有相互的連接，而僅僅在前后不同層之間有節(jié)點(diǎn)的連接。BP算法的學(xué)習(xí)過程由正向傳播和反向傳播組成，正向傳播過程的輸入樣本從輸入層經(jīng)隱含層處理后傳向輸出層，每一層神經(jīng)元的狀態(tài)只影響下一層神經(jīng)元的狀態(tài)。如果在輸出層得不到期望值，則轉(zhuǎn)入反向傳播，將誤差信號沿原連接通路返回，通過修正各神經(jīng)元的權(quán)系數(shù)，使誤差信號減小，達(dá)到給定的精度，從而完成了其學(xué)習(xí)過程。這樣，當(dāng)在網(wǎng)絡(luò)的輸入端加入一新的信號時(shí)，就能從其輸出端得到相應(yīng)的結(jié)果。

3 預(yù)測算例

通過前述對各種預(yù)測方法的分析，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和外推法對山東某地區(qū)一個(gè)變電站的2005年8月8日負(fù)荷進(jìn)行預(yù)測。在實(shí)際應(yīng)用中，預(yù)測最小間隔為5min，預(yù)測長度為1h。目前15min預(yù)測間隔為最常用。負(fù)荷采樣間隔為5分鐘，一天24個(gè)小時(shí)為288個(gè)數(shù)據(jù)，預(yù)測為提前15分鐘的預(yù)測，預(yù)測結(jié)果如下：

圖1 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷預(yù)測曲線

預(yù)測的平均相對誤差為2.3089%，本文在建立超短期負(fù)荷模型時(shí)，未考慮天氣變化和突發(fā)事件對負(fù)荷的影響，這在一定程度上影響了預(yù)測的精度。當(dāng)天氣變化顯著或者有突發(fā)事件時(shí)，這個(gè)預(yù)測模型的精度會變差。但總的來說，所得預(yù)測結(jié)果比較令人滿意。

圖2 外推法負(fù)荷預(yù)測曲線

預(yù)測的平均相對誤差為2.3059%，與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法預(yù)測結(jié)果相差不大。

4 結(jié)論

本文對各種負(fù)荷預(yù)測方法進(jìn)行了分析，并且在短期及超短期負(fù)荷預(yù)測方面，針對于兩種目前比較常用的負(fù)荷預(yù)測方法――人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法和負(fù)荷外推法進(jìn)行了重點(diǎn)的仿真研究。得出：在超短期負(fù)荷預(yù)測方面兩種方法得出結(jié)果相差并不是很大。負(fù)荷外推法方法簡單，要求的歷史數(shù)據(jù)較少，運(yùn)算速度較快，可滿足系統(tǒng)在線分析的實(shí)時(shí)要求，比較適合在工程中應(yīng)用。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法算法比較復(fù)雜，而且存在訓(xùn)練時(shí)間較長、收斂性等問題。但是在短期負(fù)荷預(yù)測方面(例如提前24小時(shí)的預(yù)測)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法存在著比負(fù)荷外推法明顯的優(yōu)勢。因此，在工程應(yīng)用等方面線性外推法還是具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

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作者簡介

陳曉東 男 碩士 工程師電力系統(tǒng)穩(wěn)定 山東電機(jī)工程學(xué)會

篇10

近年來，隨著云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)以及移動互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的迅猛發(fā)展，全球?qū)P地址的需求大幅增加。智能電網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要應(yīng)用，已經(jīng)在全國各地開展示范工程推廣。智能電網(wǎng)對IP地址的大量需求，迫切需要基于下一代互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的信息通信平臺作為支撐。具有巨大地址空間的IPv6已經(jīng)成為下一代互聯(lián)網(wǎng)IP層技術(shù)。作為下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，IPv6是針對IPv4面臨的問題而提出的。同IPv4相比較，IPv6在地址容量、安全性、移動性以及服務(wù)質(zhì)量等方面有了明顯的改進(jìn)。

二、IPv6過渡技術(shù)分析

現(xiàn)階段全球絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)仍是IPv4，過渡到IPv6還需要很長一段時(shí)間。在此期間，IPv4與IPV6是共存的，過渡技術(shù)就是用來解決兩個(gè)版本IP網(wǎng)絡(luò)互通的問題。過渡技術(shù)總體可以分為三類：IPv6/IPv4雙棧技術(shù)、隧道技術(shù)和IPv4/ IPv6協(xié)議翻譯技術(shù)。

2.1 IPv6/IPv4雙協(xié)議棧技術(shù)

雙棧技術(shù)是IPv4向IPv6過渡的一種有效的技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)要求同時(shí)支持IPv4和IPv6協(xié)議棧，源節(jié)點(diǎn)根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的不同選用不同的協(xié)議棧，而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備根據(jù)報(bào)文的協(xié)議類型選擇不同的協(xié)議棧進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)發(fā)。雙協(xié)議棧部署簡單，是所有過渡技術(shù)的基礎(chǔ)，被國內(nèi)外運(yùn)營商廣泛采用，但雙協(xié)議棧技術(shù)沒有完全解決IPv4地址短缺的問題。

2.2隧道技術(shù)

隧道（tunnel）是指一種協(xié)議封裝到另外一種協(xié)議中的技術(shù)。隧道技術(shù)提供了兩個(gè)IPv6節(jié)點(diǎn)之間通過IPv4網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連通信，以及兩個(gè)IPv4節(jié)點(diǎn)之間通過IPv6網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互連通信的技術(shù)。

隧道類型有多種，根據(jù)隧道協(xié)議的不同分為IPv4 overIPv6隧道和IPv6 over IPv4隧道。按照隧道終點(diǎn)地址的獲得方式，可將隧道分為配置型隧道（如手工隧道、GRE 隧道）和自動型隧道（如隧道、6to4、6over4、6RD、ISATAP、基于MPLS 的隧道6PE和6VPE等）。隧道技術(shù)的特點(diǎn)是不要求網(wǎng)絡(luò)所有設(shè)備都支持雙協(xié)議棧，只要求隧道兩端的設(shè)備支持兩種協(xié)議。缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)IPv4節(jié)點(diǎn)與IPv6節(jié)點(diǎn)的直接通信。

2.3協(xié)議翻譯技術(shù)

協(xié)議翻譯技術(shù)是為了提供了IPv4網(wǎng)絡(luò)與IPv6網(wǎng)絡(luò)之間的互訪技術(shù)，也就是使IPv6主機(jī)可以訪問IPv4主機(jī)，IPv4主機(jī)可以訪問IPv6主機(jī)。相關(guān)的技術(shù)有NAT-PT和IVI技術(shù)。

NAT-PT是IETF最先提出的解決IPv4/IPv6互通問題的解決方案。通過與SIIT 協(xié)議轉(zhuǎn)換和傳統(tǒng)的IPv4 下的動態(tài)地址翻譯NAT以及適當(dāng)?shù)膽?yīng)用層網(wǎng)關(guān)ALG相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了純IPv6 的主機(jī)和純IPv4 主機(jī)間的相互通訊。但NAT-PT技術(shù)由于其協(xié)議自身存在不少缺陷，帶來很多的部署問題和安全漏洞，所以IETF已經(jīng)不推薦使用NAT-PT。

IVI基于運(yùn)營商路由前綴的無狀態(tài)IPv4/IPv6翻譯技術(shù)，該方案是由清華大學(xué)李星教授提出的IPv4和IPv6的翻譯技術(shù)，并已形成5 個(gè)IETF 的RFC 標(biāo)準(zhǔn)。目前IVI已經(jīng)在我國的純IPv6網(wǎng)絡(luò)CERNET2正常運(yùn)行四年以上，并得到了思科、華為、中興通訊等設(shè)備廠商的支持，具有良好的運(yùn)用前景。

三、電力通信網(wǎng)IPv4-IPv6過渡技術(shù)研究

3.1 通信網(wǎng)現(xiàn)狀

江西公司現(xiàn)有IPv4數(shù)據(jù)通信網(wǎng)已具備一定規(guī)模，采用MPLS VPN （標(biāo)簽交換虛擬專用網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)設(shè)計(jì)建設(shè)。全網(wǎng)使用IP over SDH技術(shù)進(jìn)行組網(wǎng)，雙機(jī)雙平面方案配置。目前通信數(shù)據(jù)網(wǎng)已運(yùn)行信息、視頻等多個(gè)VPN，其中信息VPN承載大量與企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營活動相關(guān)的業(yè)務(wù)流量。

3.2 過渡技術(shù)分析

基于IPv6的電力通信網(wǎng)與智能電網(wǎng)的結(jié)合，一方面可以滿足物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等技術(shù)在智能電網(wǎng)應(yīng)用中對網(wǎng)絡(luò)地址的大量需求，另一方面也可以滿足電網(wǎng)與IPv4/IPv6用戶信息交互，推動智能電網(wǎng)的全面建設(shè)。在公司“信息通信十三五規(guī)劃”中，公司提出逐步建設(shè)IPv6網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃。在充分考慮IPv6網(wǎng)絡(luò)與現(xiàn)有的業(yè)務(wù)系統(tǒng)不發(fā)生沖突的基礎(chǔ)上，公司可采用新建一個(gè)IPv6 VPN方案，將IPv6與IPv4業(yè)務(wù)流量隔離。由于數(shù)據(jù)通信網(wǎng)IPv4至IPv6演進(jìn)是一個(gè)長期過程，可采用以下三種方案實(shí)現(xiàn)過渡：

方案一：采用隧道技術(shù)

該方案最為保守，對現(xiàn)網(wǎng)改動最小。只需在數(shù)據(jù)網(wǎng)CE路由器上運(yùn)行雙協(xié)議棧，開啟IPv6協(xié)議。方案的缺點(diǎn)是在CE路由器的隧道上并沒有為IPv6帶來MPLS VPN的對等體模型的優(yōu)勢，且CE路由器需要運(yùn)行雙協(xié)議棧，這樣會增加設(shè)備負(fù)載，降低路由器處理能力和轉(zhuǎn)發(fā)效率，因此不建議采用。

方案二：采用6PE（IPv6 Provider Edge）技術(shù)

該方案較為穩(wěn)健。部署IPv6可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)對多點(diǎn)的IPv6孤島訪問，需要新購IPv6業(yè)務(wù)CE路由器，PE和CE路由器均需運(yùn)行IPv6協(xié)議。該方案不用改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于快速部署IPv6網(wǎng)絡(luò)，但它沒有VPN的概念，隨著未來接入IPv6網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)逐漸增多，各項(xiàng)業(yè)務(wù)流量無法實(shí)現(xiàn)的相互隔離，安全性也不能得到保證，因此不建議采用。

方案三：采用6VPE（IPv6 VPN Provider Edge）技術(shù)

該方案為優(yōu)選方案。通過部署IPv6 MPLS VPN，可有效做到各項(xiàng)業(yè)務(wù)流量之間的相互隔離，而且CE與PE路由器之間具有VPN的對等體模型的優(yōu)勢，業(yè)務(wù)安全性也可得到有效保障。部署方式和現(xiàn)有IPv4 MPLS VPN方式類似，不必改變現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，只需新購IPv6業(yè)務(wù)CE路由器，開啟IPv6協(xié)議。PE路由器運(yùn)行雙協(xié)議棧，骨干網(wǎng)可繼續(xù)采用IPv4協(xié)議。原有PE路由器和新增CE路由器運(yùn)行IPv6協(xié)議并配置相應(yīng)的VPN和VRF接口。

3.3 演進(jìn)路線

1、IPv6穿越IPv4通信網(wǎng)的應(yīng)用

隨著 IPv6 的部署規(guī)模擴(kuò)大，IPv6分布于廣域網(wǎng)不同區(qū)域。Ipv6需穿越Ipv4骨干通信網(wǎng)，并運(yùn)行 IPv6 業(yè)務(wù)。數(shù)據(jù)通信網(wǎng)采用MPLS VPN技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。骨干網(wǎng)兩端IPv6區(qū)域，需通過隧道技術(shù)或6VPE技術(shù)互相通信，網(wǎng)絡(luò)中仍存在一定數(shù)量的雙協(xié)議棧節(jié)點(diǎn)。

2、IPv6 全網(wǎng)覆蓋

在規(guī)劃末期，公司IPv6 進(jìn)一步廣泛部署，大部分業(yè)務(wù)運(yùn)行于 IPv6 網(wǎng)絡(luò)上，基本不存在 IPv6 孤島，網(wǎng)絡(luò)中 IPv4 局域網(wǎng)和雙協(xié)議棧點(diǎn)逐步消失，全網(wǎng)設(shè)備單軌運(yùn)行IPv6協(xié)議。