多媒体通信技术在智能电网中的应用论文

2021-06-12 论文

　　多媒体通信技术在智能电网中的应用

　　卢超

　　（华北电力大学电气与电子工程学院通信1201）

　　摘要: 智能电网（Smart Grid）的实现，必须以集成的、高速双向的通信网络为基础。作为一种实时、综合、高速的现代通信技术，多媒体通信技术的许多特点都可以应用于智能电网的建设。文章先引入了智能电网的概念及其对通信技术的要求，随后分析了多媒体通信技术的特点，最后给出对于多媒体通信技术在智能电网中的应用的可行性分析和具体的应用方向和建议。关键字：多媒体通信智能电网

　　1智能电网的概念

　　“家庭用电的电价会根据一天中不同时段来自动定价；不必为停电而担心，因为智能电网的自愈功能可以在最短的时间内实现自动恢复；用户在电能富裕时还能把电卖出去，如同炒股一样。” 这是智能电网应用在生活中形象的描述。传统的电力分配方式，类似于经济学上的计划经济，电力资源没有被合理配置，这造成了能源的浪费和财富的损失。而智能电网将基本杜绝此类的浪费，它会把暂时不用的电卖给其他需要电力的人，供或需都由电力资源市场决定。

　　具体来说，智能电网是建立在集成的、高速双向通信技术的基础之上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法支持系统技术的应用。智能电网能够实现数据读取的实时、高速、双向，并通过广泛应用的分布式智能和宽带通信，以及自动控制系统的集成，保证市场交易的实时进行和电网上各成员之间的无缝连接和实时互动。广义上来说，智能电网包括可以优先使用清洁能源的智能调度系统，可以动态定价的智能计量系统，以及通过调整发电、用电设备功率优化负荷平衡的智能技术系统。

　　2智能电网对通信技术的要求

　　就目前对智能电网的研究而言，利用先进的通信、信息技术提高电网的智能化程度已经成为一种共识。因此，构建高速、双向、实时、安全的新一代智能电网信息通信技术（ICT）平台是电网智能化的根本保障和必然趋势。没有这样的通信平台，任何智能电网的特征都无法实现，因为智能电网的数据获取、保护和控制都需要先进的通信技术强大的通信系统来支持。

　　·高速：以一个城市为例，每个智能电表采集数据后，都将数据传至小区的汇聚中心，小区的

　　汇聚中心将信息处理后再传送到城区，再到城市总处理中心，到变电站，发电厂。虽然每个电表回传的数据量并不多，但经过层层汇聚和处理分析后，数据流对带宽的要求将变高，这就需要高速的网络来承载。

　　·双向：智能电网的每一个传感器节点可以向中心节点发送实时数据，一旦传感器发生故障，处理中心必须能够对故障进行远程分析或排除。

　　·实时：用电系统只有实时地反映用电负荷的变化，配电系统才能做出正确的电力分配决策，做到电价动态化，平衡供求关系，形成电力的市场经济。

　　3.多媒体通信技术的特点

　　多媒体通信技术是多媒体技术和通信技术的融合，其目的是为了传送多媒体信息。多媒体信息的三大特点:数据量庞大、突发性强、实时性要求高，使得多媒体通信技术必须能够随时、随地提供高速的传输速率和实时的服务效果。近年来多媒体通信的支撑网发展迅速，各类协议也相当成熟，以多媒体通信技术为传输手段的各类多媒体应用层出不穷，如IP电话，视频点播VOD，这些应用充分发挥了多媒体通信技术的优势，在人们的生活中扮演了越来越重要的角色。

　　4.多媒体通信技术用于智能电网通信

　　由上可见，多媒体通信技术的特点契合了智能电网的要求，在与传统电力线通信（PLC）相融合后，各自的协议和体系互相兼容，多媒体通信技术能够在某些方面胜任这份职能，为国家的智能电网发展发挥所能。

　　4.1多媒体通信协议用于智能电网实时性通信

　　为支持流媒体的传输，多媒体通信技术采用了实时传输协议（Real-time Transport Protocol）、实时传输控制协议（Real-time Transport Control Protocol）、实时流协议（Real-Time Streaming Protocol）和资源预定协议（Resource Reserve Protocol）。

　　·RTP/RTCP RTP是为满足音频和视频这类连续媒体数据的实时通信要求而开发的。独特的时间戳控制机制，使得它可以支持各种实时通信。与RTP联合工作的RTCP则可以提供流量控制和拥塞避免服务，监视RTP的传输质量，使得实时数据的传输可以可靠、高效地进行。近年来随着AMR(自动抄表)的发展和大面积应用，我国电力通信技术取得了长足的进步，已经开始了部分的商业应用，但离AMI(自动测量)的需求还有很大的距离。究其原因，除政府尚未制定相应的标准外，另一重要原因就是传统电力通信的实时性还不够好，AMI得到的数据若无法实时传输、综合分析，将失去意义。如果将RTP/RTCP用于智能电网的传输层，那么基本上外设的传感器都能够实时地、可靠地回传数据。在现有电力网络还不够完善的背景下，这对协议的实现还可以基于IP网络。

　　·RSVP RSVP是一个资源预留协议，可以在IP网上为流媒体传输预留一部分带宽，专供此类

　　数据的传输。RSVP遵循“用时分配，不用回收”的原则，可以动态适应成员关系变化和路由变化。当智能电网的某个汇聚节点的业务量突增，使得原来分配的带宽不够用时，或者又有新的用户入住，新增了智能电表时，RSVP可以为之预约传输资源。

　　4.2多媒体通信的宽带交互用于智能电网远程修复与调度

　　智能电网作为一张遍布用电区域的网络，一旦出现故障，人工现场修复是不切实际的，首先开支将会增加，其次一些小的问题实际上不需要专业人员到场修复。这就要求智能电网能够自愈，或者可以远程修复和更新，多媒体通信提供的宽带宽可以满足这个要求。对于一些偏远的地区，当智能电网终端出现故障时，维修人员可以在基于多媒体技术通信的网络上查看终端软件出现的问题，并直接发送指令解决；或者调用传感器回传实时画面，评估故障的严重程度。

　　目前电力调度通信主要基于电路交换技术，实现以语音为主的调度指挥功能。随着现代多媒体通信技术的高速发展，电力调度通信正向宽带数字化、网络化、多媒体化的方向发展。基于IP网络构建语音、视频和数据于一体的多媒体调度代表了现代通信技术发展的潮流。多媒体调度可以为智能电网提供更直观、更丰富、更及时的调度。事实上，多媒体作为一种新型通信技术，早已广泛应用于远程医疗、远程教学和远程实时会议。不夸张地说，多媒体调度必将是智能电网管理资源、维护设备中不可或缺的一环。

　　4.3多媒体数据的分布式处理技术

　　随着新型发电技术的迅猛发展，风能、水能、核能等新能源发电量已占我国总发电量的30%(截至2014年末)，但与之相反的境况却是电力市场并不十分欢迎这些新客，原因之一是火电已经长期霸占市场并形成主导，而新能源电力的价格比较低廉，这导致了传统火电对它的排挤。在这种情况下，为鼓励新能源电力的发展，除政策的帮扶外，还需要一个互联的平台来协调火电与新能源电力的竞争关系，平衡供应和需求的市场关系。受自然环境和社会因素的'影响，发电厂，尤其是新能源电厂的分布较分散，那是否可以有这样一种技术：它能够充分考虑电厂的地理位置及其周边的用电负荷，合理地分配电力资源优先供给最近或最需要的用户使用，这样既有效节省了电力在传输过程中的损耗，又能使资源的分配更加合理和智能，避免了电力企业的恶性竞争?

　　多媒体数据分布式处理技术就可以满足这个需求。分布式多媒体系统（DMS）是一种融合了通信、计算机和信息技术的综合系统。它通过网络连接多媒体通信终端、多媒体服务器以及交换设备的系统，能够实现同步的多媒体信息处理，提供QoS服务。DMS提供了一个应用平台，在此平台上，应用之间可以互操作，方便了应用开发、设计与交换信息。DMS会将供电站系统有机地连接成一体，由中央控制系统根据子系统传上来的数据进行云计算分析，根据相关规则协调各子系统工作。这样，每个供电站都可以在此平台上友好、及时地沟通，合理划分自己的资源，优化自己的供电体系，实现电力供应部分的智能化。

　　5．结论

　　通过以上分析可见，智能电网的建设离不开先进的网络技术的支撑。他山之石，可以攻玉，多媒体通信体系中的许多技术都可以应用到智能电网中去。多媒体的实时通信协议RTP/RTCP等可在智能电网体系协议簇中占有一席之地；多媒体的宽带宽几乎是目前所有综合通信系统所追求的目标，智能电网自然也包括在内；而分布式多媒体系统更是智能电网集成化的基石。有理由相信，随着智能电网的发展，相应的需求和挑战也会不断涌现，还会有更多的多媒体通信技术会以不同的形式影响或参与智能电网的建设。

　　参考文献

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