多媒體通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用論文
多媒體通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用
盧超
（華北電力大學(xué) 電氣與電子工程學(xué)院 通信1201）
摘要: 智能電網(wǎng)（Smart Grid）的實(shí)現(xiàn)，必須以集成的、高速雙向的通信網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。作為一種實(shí)時(shí)、綜合、高速的現(xiàn)代通信技術(shù)，多媒體通信技術(shù)的許多特點(diǎn)都可以應(yīng)用于智能電網(wǎng)的建設(shè)。文章先引入了智能電網(wǎng)的概念及其對通信技術(shù)的要求，隨后分析了多媒體通信技術(shù)的特點(diǎn)，最后給出對于多媒體通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用的可行性分析和具體的應(yīng)用方向和建議。 關(guān)鍵字：多媒體通信 智能電網(wǎng)
1智能電網(wǎng)的概念
“家庭用電的電價(jià)會根據(jù)一天中不同時(shí)段來自動定價(jià)；不必為停電而擔(dān)心，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的自愈功能可以在最短的時(shí)間內(nèi) 實(shí)現(xiàn)自動恢復(fù)；用戶在電能富裕時(shí)還能把電賣出去，如同炒股一樣�！� 這是智能電網(wǎng)應(yīng)用在生活中形象的描述。傳統(tǒng)的電力分配方式，類似于經(jīng)濟(jì)學(xué)上的計(jì)劃經(jīng)濟(jì)，電力資源沒有被合理配置，這造成了能源的浪費(fèi)和財(cái)富的損失。而智能電網(wǎng)將基本杜絕此類的浪費(fèi)，它會把暫時(shí)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(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信技術(shù)的基礎(chǔ)之上，通過先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法支持系統(tǒng)技術(shù)的應(yīng)用。智能電網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)讀取的實(shí)時(shí)、高速、雙向，并通過廣泛應(yīng)用的分布式智能和寬帶通信，以及自動控制系統(tǒng)的集成，保證市場交易的實(shí)時(shí)進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接和實(shí)時(shí)互動。廣義上來說，智能電網(wǎng)包括可以優(yōu)先使用清潔能源的智能調(diào)度系統(tǒng)，可以動態(tài)定價(jià)的智能計(jì)量系統(tǒng)，以及通過調(diào)整發(fā)電、用電設(shè)備功率優(yōu)化負(fù)荷平衡的智能技術(shù)系統(tǒng)。
2智能電網(wǎng)對通信技術(shù)的要求
就目前對智能電網(wǎng)的研究而言，利用先進(jìn)的.通信、信息技術(shù)提高電網(wǎng)的智能化程度已經(jīng)成為一種共識。因此，構(gòu)建高速、雙向、實(shí)時(shí)、安全的新一代智能電網(wǎng)信息通信技術(shù)（ICT）平臺是電網(wǎng)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(wǎng)的特征都無法實(shí)現(xiàn)，因?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的數(shù)據(jù)獲取、保護(hù)和控制都需要先進(jìn)的通信技術(shù)強(qiáng)大的通信系統(tǒng)來支持。
·高速：以一個(gè)城市為例，每個(gè)智能電表采集數(shù)據(jù)后，都將數(shù)據(jù)傳至小區(qū)的匯聚中心，小區(qū)的
匯聚中心將信息處理后再傳送到城區(qū)，再到城市總處理中心，到變電站，發(fā)電廠。雖然每個(gè)電表回傳的數(shù)據(jù)量并不多，但經(jīng)過層層匯聚和處理分析后，數(shù)據(jù)流對帶寬的要求將變高，這就需要高速的網(wǎng)絡(luò)來承載。
·雙向：智能電網(wǎng)的每一個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)可以向中心節(jié)點(diǎn)發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，一旦傳感器發(fā)生故障，處理中心必須能夠?qū)收线M(jìn)行遠(yuǎn)程分析或排除。
·實(shí)時(shí)：用電系統(tǒng)只有實(shí)時(shí)地反映用電負(fù)荷的變化，配電系統(tǒng)才能做出正確的電力分配決策，做到電價(jià)動態(tài)化，平衡供求關(guān)系，形成電力的市場經(jīng)濟(jì)。
3.多媒體通信技術(shù)的特點(diǎn)
多媒體通信技術(shù)是多媒體技術(shù)和通信技術(shù)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(diǎn):數(shù)據(jù)量龐大、突發(fā)性強(qiáng)、實(shí)時(shí)性要求高，使得多媒體通信技術(shù)必須能夠隨時(shí)、隨地提供高速的傳輸速率和實(shí)時(shí)的服務(wù)效果。近年來多媒體通信的支撐網(wǎng)發(fā)展迅速，各類協(xié)議也相當(dāng)成熟，以多媒體通信技術(shù)為傳輸手段的各類多媒體應(yīng)用層出不窮，如IP電話，視頻點(diǎn)播VOD，這些應(yīng)用充分發(fā)揮了多媒體通信技術(shù)的優(yōu)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(shù)用于智能電網(wǎng)通信
由上可見，多媒體通信技術(shù)的特點(diǎn)契合了智能電網(wǎng)的要求，在與傳統(tǒng)電力線通信（PLC）相融合后，各自的協(xié)議和體系互相兼容，多媒體通信技術(shù)能夠在某些方面勝任這份職能，為國家的智能電網(wǎng)發(fā)展發(fā)揮所能。
4.1多媒體通信協(xié)議用于智能電網(wǎng)實(shí)時(shí)性通信
為支持流媒體的傳輸，多媒體通信技術(shù)采用了實(shí)時(shí)傳輸協(xié)議（Real-time Transport Protocol）、實(shí)時(shí)傳輸控制協(xié)議（Real-time Transport Control Protocol）、實(shí)時(shí)流協(xié)議（Real-Time Streaming Protocol）和資源預(yù)定協(xié)議（Resource Reserve Protocol）。
·RTP/RTCP RTP是為滿足音頻和視頻這類連續(xù)媒體數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信要求而開發(fā)的。獨(dú)特的時(shí)間戳控制機(jī)制，使得它可以支持各種實(shí)時(shí)通信。與RTP聯(lián)合工作的RTCP則可以提供流量控制和擁塞避免服務(wù)，監(jiān)視RTP的傳輸質(zhì)量，使得實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸可以可靠、高效地進(jìn)行。近年來隨著AMR(自動抄表)的發(fā)展和大面積應(yīng)用，我國電力通信技術(shù)取得了長足的進(jìn)步，已經(jīng)開始了部分的商業(yè)應(yīng)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(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)外，另一重要原因就是傳統(tǒng)電力通信的實(shí)時(shí)性還不夠好，AMI得到的數(shù)據(jù)若無法實(shí)時(shí)傳輸、綜合分析，將失去意義。如果將RTP/RTCP用于智能電網(wǎng)的傳輸層，那么基本上外設(shè)的傳感器都能夠?qū)崟r(shí)地、可靠地回傳數(shù)據(jù)。在現(xiàn)有電力網(wǎng)絡(luò)還不夠完善的背景下，這對協(xié)議的實(shí)現(xiàn)還可以基于IP網(wǎng)絡(luò)。
·RSVP RSVP是一個(gè)資源預(yù)留協(xié)議，可以在IP網(wǎng)上為流媒體傳輸預(yù)留一部分帶寬，專供此類
數(shù)據(jù)的傳輸。RSVP遵循“用時(shí)分配，不用回收”的原則，可以動態(tài)適應(yīng)成員關(guān)系變化和路由變化。當(dāng)智能電網(wǎng)的某個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)的業(yè)務(wù)量突增，使得原來分配的帶寬不夠用時(shí)，或者又有新的用戶入住，新增了智能電表時(shí)，RSVP可以為之預(yù)約傳輸資源。
4.2多媒體通信的寬帶交互用于智能電網(wǎng)遠(yuǎn)程修復(fù)與調(diào)度
智能電網(wǎng)作為一張遍布用電區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)，一旦出現(xiàn)故障，人工現(xiàn)場修復(fù)是不切實(shí)際的，首先開支將會增加，其次一些小的問題實(shí)際上不需要專業(yè)人員到場修復(fù)。這就要求智能電網(wǎng)能夠自愈，或者可以遠(yuǎn)程修復(fù)和更新，多媒體通信提供的寬帶寬可以滿足這個(gè)要求。對于一些偏遠(yuǎn)的地區(qū)，當(dāng)智能電網(wǎng)終端出現(xiàn)故障時(shí)，維修人員可以在基于多媒體技術(shù)通信的網(wǎng)絡(luò)上查看終端軟件出現(xiàn)的問題，并直接發(fā)送指令解決；或者調(diào)用傳感器回傳實(shí)時(shí)畫面，評估故障的嚴(yán)重程度。
目前電力調(diào)度通信主要基于電路交換技術(shù)，實(shí)現(xiàn)以語音為主的調(diào)度指揮功能。隨著現(xiàn)代多媒體通信技術(shù)的高速發(fā)展，電力調(diào)度通信正向?qū)拵?shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、多媒體化的方向發(fā)展�；贗P網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建語音、視頻和數(shù)據(jù)于一體的多媒體調(diào)度代表了現(xiàn)代通信技術(shù)發(fā)展的潮流。多媒體調(diào)度可以為智能電網(wǎng)提供更直觀、更豐富、更及時(shí)的調(diào)度。事實(shí)上，多媒體作為一種新型通信技術(shù)，早已廣泛應(yīng)用于遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教學(xué)和遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)會議。不夸張地說，多媒體調(diào)度必將是智能電網(wǎng)管理資源、維護(hù)設(shè)備中不可或缺的一環(huán)。
4.3多媒體數(shù)據(jù)的分布式處理技術(shù)
隨著新型發(fā)電技術(shù)的迅猛發(fā)展，風(fēng)能、水能、核能等新能源發(fā)電量已占我國總發(fā)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(jīng)長期霸占市場并形成主導(dǎo)，而新能源電力的價(jià)格比較低廉，這導(dǎo)致了傳統(tǒng)火電對它的排擠。在這種情況下，為鼓勵新能源電力的發(fā)展，除政策的幫扶外，還需要一個(gè)互聯(lián)的平臺來協(xié)調(diào)火電與新能源電力的競爭關(guān)系，平衡供應(yīng)和需求的市場關(guān)系。受自然環(huán)境和社會因素的影響，發(fā)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(shù)：它能夠充分考慮電廠的地理位置及其周邊的用電負(fù)荷，合理地分配電力資源優(yōu)先供給最近或最需要的用戶使用，這樣既有效節(jié)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(yè)的惡性競爭?
多媒體數(shù)據(jù)分布式處理技術(shù)就可以滿足這個(gè)需求。分布式多媒體系統(tǒng)（DMS）是一種融合了通信、計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的綜合系統(tǒng)。它通過網(wǎng)絡(luò)連接多媒體通信終端、多媒體服務(wù)器以及交換設(shè)備的系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)同步的多媒體信息處理，提供QoS服務(wù)。DMS提供了一個(gè)應(yīng)用平臺，在此平臺上，應(yīng)用之間可以互操作，方便了應(yīng)用開發(fā)、設(shè)計(jì)與交換信息。DMS會將供電站系統(tǒng)有機(jī)地連接成一體，由中央控制系統(tǒng)根據(jù)子系統(tǒng)傳上來的數(shù)據(jù)進(jìn)行云計(jì)算分析，根據(jù)相關(guān)規(guī)則協(xié)調(diào)各子系統(tǒng)工作。這樣，每個(gè)供電站都可以在此平臺上友好、及時(shí)地溝通，合理劃分自己的資源，優(yōu)化自己的供電體系，實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)部分的智能化。
5．結(jié)論
通過以上分析可見，智能電網(wǎng)的建設(shè)離不開先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的支撐。他山之石，可以攻玉，多媒體通信體系中的許多技術(shù)都可以應(yīng)用到智能電網(wǎng)中去。多媒體的實(shí)時(shí)通信協(xié)議RTP/RTCP等可在智能電網(wǎng)體系協(xié)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(tǒng)所追求的目標(biāo)，智能電網(wǎng)自然也包括在內(nèi)；而分布式多媒體系統(tǒng)更是智能電網(wǎng)集成化的基石。有理由相信，隨著智能電網(wǎng)的發(fā)展，相應(yīng)的需求和挑戰(zhàn)也會不斷涌現(xiàn)，還會有更多的多媒體通信技術(shù)會以不同的形式影響或參與智能電網(wǎng)的建設(shè)。
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