关键通信技术在智能电网中的应用

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1、万方数据Ⅵ诎裂●-【技术应用】关键通信技术在智能电网中的应用王若黎(山东核电有限公司山东烟台265116)摘要：分辑关键通信技术在智能电网中的应用。论述IPv6应用在智能电罔中的必要性。简要介绍zigbee及其在智能电网中的应用，并对通信技术在智能电网}；的发展前景进行展望。关键词：IPv6：智能电网；通信技术；Zigbee：中图分类号：TP91文献标识码：A文章编号：1571—7597(2010)1010158—01O5I■智能电网是世界电网未来的发展趋势，国内外均寄予极大关注。自2006年美

2、国IBM公司提出“SmartGrid”即智能电网解决方案后，国家电网公司提出以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，利用先进的通信信息和控制技术，构建信息化、自动化、数字化、互动化为特征的中国特色的坚强智能化电网[1]。智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2．0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上．通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用．实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。随着奥巴马上任后提

3、出的能源计划的实施，美国每年将投入数十亿美元用于智能电网的建设，包括智能电表、自动化公用事业子站和新的传感器网络等方面，所有这些都将利用IPv6提供的充裕的地址空间和内置的安全功能。IPv6是人们期待已久的互联网主要通讯协议的升级。同时．作为一种新兴的低复杂度、低功耗、低数据速率、低成本的短距离无线通信技术，Zigbee有望借助IPv6／“泛应用的契机与其联手打造智能电网用户端的最佳解决方案。1IP、，6在■奠电嘲中的应用1，1什么是IPv6现有的互联网是在IPv4协议的基础上运行。IPv6是下

4、一版本的互联网协议，它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将影响．可．联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间[2]。IPv4采用3z位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在2005～2010年间将被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球每平方米面积上可分配1000多个地址。具体来说，IPv6的特点有：1)IPV6地址长度为128比特．地

5、址空问增大了2的96次方倍；2)灵活的IP报文头部格式。使用一系列固定格式的扩展头部取代了IPV4中可变长度的选项字段。IPV6中选项部分的出现方式也有所变化，使路由器可以简单路过选项而不做任何处理，加快了报文处理速度；3)IPV6简化了报文头部格式，字段只有7个，加快报文转发，提高了吞吐量：4)提高安全性。身份认证和隐私权是IPV6的关键特性：5)支持更多的服务类型；6)允许协议继续演变，增加新的功能，使之适应未来技术的发展。1．2IPv6的重要地位IPv6是智能电网等重要应用的基石，其商用将

6、决定性的推动物联网，智能电网，云计算等新兴应用的发展。将来的智能电网，就是可以做到每～个相关设备，有一个自己的IP地址，用户可以通过网络访问设备。目前的IPV4受铜于资源空间耗竭，已经无法提供更多的IP地址，而IPv6可以让人们拥有几乎无限大的地址空间．这使得从发电、输电、变电、配电、用电和调度的整个过程中所有参与的设备，如智能变压器，智能电表等，包括用户所使用的家用电器都可以有自己的IP地址并且共同纳入到智能电网中，实现电网的双向通信。2Zigbee在智麓电罔中的应用2，I什么是ZigbeeZ

7、igbee是IEEE802．15．4协议的代名词。这个协议规定的是一种短距离、低功耗的无线组网通信技术。作为一种面向自动化和无线控制的低速率、低功耗、低价格的无线网络方案，Zigbee的通信速率低于蓝牙，且由电池供电设备提供无线通信功能。Zigbee支持mesh网络拓扑结构。其无线设备工作在公共频段上(全球2．4GHz，美国915唧z，欧洲868删z均为免执照频段)。采用Zigbee技术的产品可以在2．4GHz上提供250Kb／s(16个信道)、在915MHz提供40Kb／s(10个信道)和在8

8、68MHz上提供20Kb／s(1个信道)的传输速率。传输范围依赖于输出功率和信道环境，介于10～lOOm之间。由于ZigBee使用的是开放频段，已有多种无线通信技术使用。因此为避免被干扰，各个频段均采用直接序列扩频技术。同时，PHY的直接序列扩频技术允许设备无需闭环同步。具体来说，Zigbee的技术特点有：1)成本低：目前符合ZigBee的SoC／SIP单价已经降到3美元以下，未来更有机会达到2美元。这有效地降低了无线感测网络的建置成本：2)功耗低：ZigBee在休眠状态下耗电量仅仅只有luW，