多媒體通信技術在智能電網中的應用

　　盧超

　　（華北電力大學 電氣與電子工程學院 通信1201）

　　摘要: 智能電網（Smart Grid）的實現，必須以集成的、高速雙向的通信網絡為基礎。作為一種實時、綜合、高速的現代通信技術，多媒體通信技術的許多特點都可以應用于智能電網的建設。文章先引入了智能電網的概念及其對通信技術的要求，隨后分析了多媒體通信技術的特點，最后給出對于多媒體通信技術在智能電網中的應用的可行性分析和具體的應用方向和建議。 關鍵字：多媒體通信 智能電網

　　1智能電網的概念

　　“家庭用電的電價會根據一天中不同時段來自動定價；不必為停電而擔心，因為智能電網的自愈功能可以在最短的時間內 實現自動恢復；用戶在電能富裕時還能把電賣出去，如同炒股一樣。” 這是智能電網應用在生活中形象的描述。傳統的電力分配方式，類似于經濟學上的計劃經濟，電力資源沒有被合理配置，這造成了能源的浪費和財富的損失。而智能電網將基本杜絕此類的浪費，它會把暫時不用的電賣給其他需要電力的人，供或需都由電力資源市場決定。

　　具體來說，智能電網是建立在集成的、高速雙向通信技術的基礎之上，通過先進的傳感和測量技術、先進的設備技術、先進的控制方法支持系統技術的應用。智能電網能夠實現數據讀取的實時、高速、雙向，并通過廣泛應用的分布式智能和寬帶通信，以及自動控制系統的集成，保證市場交易的實時進行和電網上各成員之間的無縫連接和實時互動。廣義上來說，智能電網包括可以優先使用清潔能源的智能調度系統，可以動態定價的智能計量系統，以及通過調整發電、用電設備功率優化負荷平衡的智能技術系統。

　　2智能電網對通信技術的要求

　　就目前對智能電網的研究而言，利用先進的通信、信息技術提高電網的智能化程度已經成為一種共識。因此，構建高速、雙向、實時、安全的新一代智能電網信息通信技術（ICT）平臺是電網智能化的根本保障和必然趨勢。沒有這樣的通信平臺，任何智能電網的特征都無法實現，因為智能電網的數據獲取、保護和控制都需要先進的通信技術強大的通信系統來支持。

　　·高速：以一個城市為例，每個智能電表采集數據后，都將數據傳至小區的匯聚中心，小區的

　　匯聚中心將信息處理后再傳送到城區，再到城市總處理中心，到變電站，發電廠。雖然每個電表回傳的數據量并不多，但經過層層匯聚和處理分析后，數據流對帶寬的要求將變高，這就需要高速的網絡來承載。

　　·雙向：智能電網的每一個傳感器節點可以向中心節點發送實時數據，一旦傳感器發生故障，處理中心必須能夠對故障進行遠程分析或排除。

　　·實時：用電系統只有實時地反映用電負荷的變化，配電系統才能做出正確的電力分配決策，做到電價動態化，平衡供求關系，形成電力的市場經濟。

　　3.多媒體通信技術的特點

　　多媒體通信技術是多媒體技術和通信技術的融合，其目的是為了傳送多媒體信息。多媒體信息的三大特點:數據量龐大、突發性強、實時性要求高，使得多媒體通信技術必須能夠隨時、隨地提供高速的傳輸速率和實時的服務效果。近年來多媒體通信的支撐網發展迅速，各類協議也相當成熟，以多媒體通信技術為傳輸手段的各類多媒體應用層出不窮，如IP電話，視頻點播VOD，這些應用充分發揮了多媒體通信技術的優勢，在人們的生活中扮演了越來越重要的角色。

　　4.多媒體通信技術用于智能電網通信

　　由上可見，多媒體通信技術的特點契合了智能電網的要求，在與傳統電力線通信（PLC）相融合后，各自的協議和體系互相兼容，多媒體通信技術能夠在某些方面勝任這份職能，為國家的智能電網發展發揮所能。

　　4.1多媒體通信協議用于智能電網實時性通信

　　為支持流媒體的傳輸，多媒體通信技術采用了實時傳輸協議（Real-time Transport Protocol）、實時傳輸控制協議（Real-time Transport Control Protocol）、實時流協議（Real-Time Streaming Protocol）和資源預定協議（Resource Reserve Protocol）。

　　·RTP/RTCP RTP是為滿足音頻和視頻這類連續媒體數據的實時通信要求而開發的。獨特的時間戳控制機制，使得它可以支持各種實時通信。與RTP聯合工作的RTCP則可以提供流量控制和擁塞避免服務，監視RTP的傳輸質量，使得實時數據的傳輸可以可靠、高效地進行。近年來隨著AMR(自動抄表)的發展和大面積應用，我國電力通信技術取得了長足的進步，已經開始了部分的商業應用，但離AMI(自動測量)的需求還有很大的距離。究其原因，除政府尚未制定相應的標準外，另一重要原因就是傳統電力通信的實時性還不夠好，AMI得到的數據若無法實時傳輸、綜合分析，將失去意義。如果將RTP/RTCP用于智能電網的傳輸層，那么基本上外設的傳感器都能夠實時地、可靠地回傳數據。在現有電力網絡還不夠完善的背景下，這對協議的實現還可以基于IP網絡。

　　·RSVP RSVP是一個資源預留協議，可以在IP網上為流媒體傳輸預留一部分帶寬，專供此類

　　數據的傳輸。RSVP遵循“用時分配，不用回收”的原則，可以動態適應成員關系變化和路由變化。當智能電網的某個匯聚節點的業務量突增，使得原來分配的帶寬不夠用時，或者又有新的用戶入住，新增了智能電表時，RSVP可以為之預約傳輸資源。

　　4.2多媒體通信的寬帶交互用于智能電網遠程修復與調度

　　智能電網作為一張遍布用電區域的網絡，一旦出現故障，人工現場修復是不切實際的，首先開支將會增加，其次一些小的問題實際上不需要專業人員到場修復。這就要求智能電網能夠自愈，或者可以遠程修復和更新，多媒體通信提供的寬帶寬可以滿足這個要求。對于一些偏遠的地區，當智能電網終端出現故障時，維修人員可以在基于多媒體技術通信的網絡上查看終端軟件出現的問題，并直接發送指令解決；或者調用傳感器回傳實時畫面，評估故障的嚴重程度。

　　目前電力調度通信主要基于電路交換技術，實現以語音為主的調度指揮功能。隨著現代多媒體通信技術的高速發展，電力調度通信正向寬帶數字化、網絡化、多媒體化的方向發展。基于IP網絡構建語音、視頻和數據于一體的多媒體調度代表了現代通信技術發展的潮流。多媒體調度可以為智能電網提供更直觀、更豐富、更及時的調度。事實上，多媒體作為一種新型通信技術，早已廣泛應用于遠程醫療、遠程教學和遠程實時會議。不夸張地說，多媒體調度必將是智能電網管理資源、維護設備中不可或缺的一環。

　　4.3多媒體數據的分布式處理技術

　　隨著新型發電技術的迅猛發展，風能、水能、核能等新能源發電量已占我國總發電量的30%(截至2014年末)，但與之相反的境況卻是電力市場并不十分歡迎這些新客，原因之一是火電已經長期霸占市場并形成主導，而新能源電力的價格比較低廉，這導致了傳統火電對它的排擠。在這種情況下，為鼓勵新能源電力的發展，除政策的幫扶外，還需要一個互聯的平臺來協調火電與新能源電力的競爭關系，平衡供應和需求的市場關系。受自然環境和社會因素的影響，發電廠，尤其是新能源電廠的分布較分散，那是否可以有這樣一種技術：它能夠充分考慮電廠的地理位置及其周邊的用電負荷，合理地分配電力資源優先供給最近或最需要的用戶使用，這樣既有效節省了電力在傳輸過程中的損耗，又能使資源的分配更加合理和智能，避免了電力企業的惡性競爭?

　　多媒體數據分布式處理技術就可以滿足這個需求。分布式多媒體系統（DMS）是一種融合了通信、計算機和信息技術的綜合系統。它通過網絡連接多媒體通信終端、多媒體服務器以及交換設備的系統，能夠實現同步的多媒體信息處理，提供QoS服務。DMS提供了一個應用平臺，在此平臺上，應用之間可以互操作，方便了應用開發、設計與交換信息。DMS會將供電站系統有機地連接成一體，由中央控制系統根據子系統傳上來的數據進行云計算分析，根據相關規則協調各子系統工作。這樣，每個供電站都可以在此平臺上友好、及時地溝通，合理劃分自己的資源，優化自己的供電體系，實現電力供應部分的智能化。

　　5．結論

　　通過以上分析可見，智能電網的建設離不開先進的網絡技術的支撐。他山之石，可以攻玉，多媒體通信體系中的許多技術都可以應用到智能電網中去。多媒體的實時通信協議RTP/RTCP等可在智能電網體系協議簇中占有一席之地；多媒體的寬帶寬幾乎是目前所有綜合通信系統所追求的目標，智能電網自然也包括在內；而分布式多媒體系統更是智能電網集成化的基石。有理由相信，隨著智能電網的發展，相應的需求和挑戰也會不斷涌現，還會有更多的多媒體通信技術會以不同的形式影響或參與智能電網的建設。

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