本文首先探究了能源互联网中智能配用电业务对电力通信网络的新需求。分析了现有电力通信系统对智能化电力业务和智能化电力终端监控开展的局限性。结合SDN技术特点及优势，提出了利用SDN技术改进当前通信网络以适应智能化电力终端监控开展的基本方案，为未来智能化电力业务的开展创造有利条件。
智能电力业务对监控系统的需求分析
1.电网监控系统的架构
电网监控系统主要构成为变电站的电力终端监控设备和信息传输线路。电力终端设备可以进行监控参数调节和修改，可以向上级电力调度系统发送监控数据、向中心监控系统上传数据。电力综合监控系统的架构分为多级机构，包括调度中心、集控中心(巡检中心)和变电站等各级监控中心。各中心负责查看、管理辖区范围内的监控信息，以满足各级管理部门权限管理的需要。单独的一套电力监控专网中充分融合了各个功能模块，能够有效进行日常监控、应急分析和现场决策，提高电量供应的可靠性以及电网设备运行维护的效率，同时提高系统的自动化运行水平，减少管理成本。系统架构如图所示。
电力监控系统架构
在变电站、集控中心和调度中心分别组建监控中心局域网络，并且各级监控中心之间设计成松耦合方式，满足变电站监控信息上报给集控中心和调度中心，接受上级监控中心业务指导，同时，变电站监控中心具有远端存储机制，在上级监控中心设备故障或通信链路中断时，变电站监控中心能够独立运行，避免造成基础监控数据丢失，确保变电站设备安全可靠地运行。
2.智能化电力终端对监控技术的需求分析
传统的变电站监控系统受技术发展、地理位置、维护能力的局限，只能进行现场监视和简单的报警信息传输，无法实现远距离传输视频信号，而电力终端对数据的采集能力和感应错误数据的灵敏度低，无法预估故障产生、完成故障检测。使维护人员对于前端的具体情况的了解和事件的确认变得相当困难，无形中降低了电力系统的稳定性和安全性。
基于软件定义的智能化电力综合监控系统可以对电力终端监控实现集中控制，提高信息的处理速度，并综合传统监控的优点，将远程实时图像信息通过现有的电力通信网传输到巡检中心等相关部门，进行日常监控、应急分析和现场决策，提高电能供应的可靠性以及电网设备运行维护的效率，同时提高系统的自动化运行水平，减少管理成本。通过联动设备，对各类突发事件及治安案件进行预防或录像抓拍取证，有助于电力企业真正实现监控现场的无人值守和安全保卫。
3.智能化电力终端监控模块与通信模块的关系
电力终端的通信模块和监控模块的软件在逻辑上是隔离的，其主要原因是为了防止两部分的相互影响。通信模块由于需要参与调度通信、满足无人值守和检测传输数据的需求，需要高可靠性、高实时性和高灵敏度的数据传输;监控模块则需要支持人机交互、画面展示、报表统计、操作票预演、程序化操作仿真等功能，有很多数据处理的 需求，并且要求使用方便，但对实时性和可靠性的要求较低。
通信模块和监控模块所采用的数据库也是分开的，通信模块的用户是变电站数据调度与业务调度人员，监控模块的用户是变电站运维人员，两类人员关心的信息及操作对象可能不同，如果采用相同的数据库，就有可能产生冲突。
4.通信模块和监控模块相互独立带来的问题
电力终端通信模块和监控模块分开，可能带来两者数据源不统一的问题，解决的方法可以通过变电站一次拓扑结构和多数据源进行错误数据的辨识，也可以提高软件设备和硬件设备的质量，从而尽量避免此类问题的产生。
还有一种方法就是采用通信模块和监控模块不分开的技术方案，这样可以避免数据源不统一的问题，也可以使得软件架构和功能分布变得简单，但存在两模块之间相互影响的缺点。
至于分开好还是统一好，给您个官方答案：各有优劣
智能电力业务对通信技术的需求分析
1.网络实时性要求
在不断扩大和日趋复杂的智能电网及能源互联网中，保证电力通信网络的传输时延，保证电力业务故障发现与及时处理，对于配电自动化的可靠性和智能化配用电业务的用户体验是十分关键的。智能化的不同电力业务传输时延需求如表1和表2所示。
表1 智能化电力业务实时性指标
表2 电力监控系统时延性指标
2.网络可靠性要求
大多数运行在室外的通信设施，需要保证可以在恶劣天气下稳定运行，以提供高可靠性的信息传输通道。尤其是智能配用电业务的开展完全依赖于通信网络和监控模 块，一旦通信网络发生故障，全部业务就会处于瘫痪状态。因此，智能配用电业务要求通信网络具有灵活迁移与故障隔离能力，一旦部分物理网络发生故障，网络能够及时发现故障区并智能隔离故障区域，快速恢复网络服务。
3.网络可扩展性要求
随着智能电力业务种类的爆炸式增长，原有的模式已不能满足需求。这就要求通信网络架构及功能可以灵活扩展，以缩短新型电力业务部署周期。
4.网络兼容性要求
一句话：建立协议兼容统一、信息双向交互的新型配用电通信网络至关重要。
电力通信网络对于智能化电力终端监控装置的局限性分析
当前电力通信系统在骨干通信网络建设、管理和运维体系方面已较为完善，而各地10 kV通信接入网有EPON、载波、无线等多种方式，设备厂家众多，通信制式各异。在支撑未来能源互联网中的智能配用电业务开展方面，现有电力通信网络存在的局限性包括以下几个方面：
•在架构上网络复杂、灵活性差。
•在技术方面，新技 术开发复杂、网络扩展性不足。
•在网络建造与运行维护上，网络建设和运维十分复杂。
•在对配用电业务支撑方面，现有电力通信网络很难灵活配置，不能满足各种业务的个性化要求。
可见，传统通信网络难以有效解决智能配用电业务部署需求。因此，需要一种创新的电力通信网络，来克服现有通信网络无法集中管控、开放性与灵活性不足的缺陷。
SDN技术特点及其在电力通信中的应用优势
SDN是一种建立在软件基础上的创新网络模型，它最明显的特征是将网络的管理控制部分和数据转发层分离，支持网络的集中化管控，可以做到底层物理设施相对于上层网络应用的透明。它具有直接的可编程性，极大地提升了网络的自动化管理和控制能力。ONF发布的以OpenFlow为基础的软件定义网络架构包含三层，如图所示。
软件定义网络三层模型
SDN的关键技术之一是OpenFlow协议。
它是一份设备规范的协议，明确了基础网络设施层的OpenFlow标准交换机的组成部分与功能需求，以及用于完成远程控制器对交换机管控的OpenFlow协议。
1.OpenFlow交换机基本结构
OpenFlow交换机包括一个组表，单个或若干个流表，它们的功能是报文的流表匹配与数据转发。另外，交换机还有若干个同SDN控制器进行连接并支持OpenFlow协议的安全通道。交换机同控制器利用OpenFlow协议通信，控制器也利用OpenFlow协议管控交换机。
2.OpenFlow交换机中的流表
交换机利用数据包与流表进行匹配实现数据转发。流表项为OpenFlow中最关键的元素。流表项的内部组成如图所示。
OpenFlow交换机结构图
基于软件定义的电力终端监控业务的通信网络改进方案
针对新型智能化电力终端监控业务的需求，通过前面的分析可知，可以利用SDN这种新型的网络架构来代替现有的电力通信网络，使得电网运维人员可从全局上集中控制电力终端通信模块和监控模块，掌控网络资源并实现动态配置。当前电力通信网络的改进思路如图所示。
（谢明磊 甄冲）
本文是基于“智能化电力终端监控装置研究”的改编。
原标题：你不知道的智能电力业务，让我们一探究竟！
