智能电网光载无线通信的初步研究

学号_ 密级_ 武汉大学东湖分校本科毕业论文智能电网光载无线通信的初步研究学 院： 电子信息工程 专 业： 通信工程 学 号： 20090402601009 姓 名： 童健 指导老师： 王宝华 二一三年五月BACHELORS DEGREE THESISOF DONGHU COLLEGE WUHAN UNIVERSITYPreliminary study of smart grid in optical wireless communicationCollege ：Electronic information engineeringSubject ：Communication engineeringName ：Jian Tong Directed by ：Baohua Wang Senior engineer May 2013郑 重 声 明本人呈交的学位论文，是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日 期： 摘 要智能电网的核心在于构建具备智能判断与自适应调节能力的多种能源统一入网和分布式管理的智能化网络系统，可对电网与用户用电信息进行实时监控和采集，且采用最经济与最安全的输配电方式将电能输送给终端用户，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。适用于智能电网的通信技术需具备以下特征：一是具备双向性、实时性、可靠性特征，出于安全性考虑理论上应是与公网隔离的电力通信专网。二是具备技术先进性，能够承载智能电网现有业务和未来扩展业务。三是最好具备自主知识产权，可具有面向电力智能电网业务的定制开发和业务升级能力。本文在实践中探讨光载无线通信技术在智能电网通信信息网络部分的实际运用以及重大意义。首先将对国内外智能电网的发展形势进行全面的阐述。接着对光载无线通信技术进行初步分析，指出其实现电网智能化的需求性，目前实现电网的智能化已经成为了我国的一项长期规划。最后通过小范围铺设、测试、记录光载无线通信网络在智能电网通信部分的各项指标，初步研究和分析光载无线通信系统在智能电网中的可行性。关 键 词 ： 智能电网 无线宽带技术 通信网 光纤通信IIIABSTRACTThe key of smart grid lies in building a intelligent network system which has a intelligent judgment and adaptive adjustment.Accomplish unified network of various sources and distributed management.Through the real-time control and collection of power grid and users electrical information, transmitting the electric energy to end user with the most economical and safest way,we can get the optimal disposition and use of electric energy,improve the operation reliability of power grid and energy efficiency as well.The communication technology adopted for smart grid should consist of following standards:first,it is bidirectionality ,real-time,reliability;consideration for security it should be electric power communication special network isolated from the public network. Second, it is advanced techniques;contribute to the development of power grid ,present and future.Third,it is better to own independent intellectual property rights,geared to the service of power grid intelligent electric grid and its development and upgrade.This text discussed that optical carrier wireless communication technology plays an important role in the application of smart grid information communication network.First,it expatiates on the development situation of smart grid at home and abroad.Then makes a preliminary analysis of optical carrier wireless communication technology,point out that realizing power grid intelligent is in great demand.At present,it has become a long-term plan in our country.Finally,give a preliminary research and analysis. Though a small scale examination tests and collections in smart grid,get various parameter which determine weather optical carrier wireless communication technology could be used in smart grid. IKey words:smart grid ;wireless broadband technology ;communication network light communication目 录第一章 引言 .11.1 智能电网的含义 .11.2 智能电网的国内外发展状况 .11.3 电网智能化的意义 .21.4 实现智能电网的通信指标 .3第二章 光载无线通信技术 .42.1 光纤通信技术重大历史意义 .42.2 无线通信技术的发展 .62.3 光载无线通信的含义以及在智能电网的运用 .72.4 未来十年智能电网大发展 .11第三章 扬州智能电网光载无线测试 .123.1 概述 .123.1.1 测试项目简介 .123.1.2 测试原理 .133.1.3 测试环境 .153.1.4 测试时间 .163.1.5测试地点 .163.1.6 系统性能测试内容 .163.2 光载无线测试内容 .173.3 总结 .24第四章 结束语 .25参考文献 .26致谢 .270第一章 引 言1.1 智能电网的含义 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，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足 21 世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电网市场以及资产的优化高效运行。1.2 智能电网的国内外发展状况 智能电网概念的发展有 3个里程碑：第一个就是 2006年，美国 IBM公司提出的“智能电网”解决方案。IBM的智能电网主要是解决电网安全运行、提高可靠性，其在中国发布了建设智能电网创新运营管理中国电力发展的新思路白皮书，解决方案主要包括以下几个方面：一是通过传感器连接资产和设备提高数字化程度；二是数据的整合体系和数据的收集体系；三是进行分析的能力，即依据已经掌握的数据进行相关分析，以优化运行和管理。该方案提供了一个大的框架，通过对电力生产、输送、零售的各个环节的优化管理，为相关企业提高运行效率及可靠性、降低成本描绘了一个蓝图。是 IBM一个市场推广策略。 第二个是奥巴马上任后提出的能源计划，除了以公布的计划，美国还将着重集中对每年要耗费 1200亿美元的电路损耗和故障维修的电网系统进行升级换代，建立美国横跨四个时区的统一电网；发展智能电网产业，最大限度发挥美国国家电网的价值和效率，将逐步实现美国太阳能、风能、地热能的统一入网管理；全面推进分布式能源管理，创造世界上最高的能源使用效率。美国政府的智能电网有三个目的，一个是由于美国电网设备比较落后，急需进行更新改造，提高电网运营的可靠性；二是通过智能电网建设将美国拉出金融危机1的泥潭；三是提高能源利用效率。 第三个是中国能源专家武建东提出的“互动电网” 。 “互动电网”是指在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，以智能电网技术为基础，通过电子终端将用户之间、用户和电网公司之间形成网络互动和即时连接，实现数据读取的实时、高速、双向的总体效果，实现电力、电讯、电视、远程家电控制和电池集成充电等的多用途开发。它可以整合系统中的数据，优化电网的管理，将电网提升为互动运转的全新模式，形成电网全新的服务功能，提高整个电网的可靠性、可用性和综合效率。互动电网具备可靠、自愈、经济、兼容、集成和安全等特点，主要解决三个问题，一是以信息技术改造和提升现有的能源体系，特别提高集能源大成的传统电网体系的能源效率；二是要逐步建立以可再生能源替代化石能源的创新能源利用体系；三是要建造消费者和生产者互动的精巧、智慧和专家服务化的能源运转体系。1.3 电网智能化的意义 减少电网固定资产投资支出 据上海证券报报道，构建智能化的电网网络，可抑制电力高峰负荷需求增长，减少和延缓电网投资；通过设备状态监测，可实现对设备更好的管理和维护，延长设备寿命，延迟设备投资；通过对设备状态和用户负荷情况的详细掌握，可提高电网投资和改造的针对性、合理性。减少电网运行费用 利用新一代宽带无线技术平台自动计量管理能帮助电网企业缩短电费回收时间，减少窃电损失，减少客服成本；远程资产监控能够避免设备出现事故维修和更换；移动作业能有效地提高现场作业效率，减少作业人员和费用。 提高供电可靠性 通过新一代宽带无线网络平台实时控制，保证电力设施运行在额定范围内，减少停电发生；故障发生时，快速检测、定位和隔离故障，并指导作业人员快速确定停电原因，恢复供电，缩短停电时间。提高运营管理水平 通过实施智能电网，梳理和完善业务流程；提高资产运维和管理水平，逐步从传统检修模式向状态检修过渡；加强需求侧管理，提高客户服务水平。21.4实现智能电网的通信指标1.4.1 目前主要的通信技术1、第二代互联网目前的因特网协议是 IPV4，它的下一个版本就是 IPV6，这个新版协议就是第二代互联网的基础，可实现“产对产”连接，有庞大的地址数量，传输速度更快。如果说 IPV4 是“人机对话” ，那么 IPV6 可以扩展到任何物间对话，如家用电器、传感器等。这个功能是比较强大的。2、光纤以太网以太网是众所周知局域网通信协议标准。以太网的传输介质主要是双绞线和光纤。一般主干通信网络都使用光纤，电力系统也是如此。光纤至少有两大优点是双绞线铜缆暂时不可比拟的。一是通信容量非常大，传输距离远；二是能抗电磁干扰能力强，信号串扰小，传输质量佳。3、电力宽带顾名思义实现电力宽带的目标就是用电力线来传输信息，而电力线通信（PLC） 。PLC 具有极大的便捷性，只要连接到房间内任何的插座上，就可立刻拥有 4.545Mbps 的高速网络接入。PLC 利用 GMSK（高斯最小频移键控、移动全球通的调制方式）和 OFDM（正交频