多媒體通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用論文
多媒體通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用
盧超
�。ㄈA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，必須以集成的、高速雙向的通信網(wǎng)絡(luò )為基礎。作為一種實(shí)時(shí)、綜合、高速的現代通信技術(shù)，多媒體通信技術(shù)的許多特點(diǎn)都可以應用于智能電網(wǎng)的建設。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)中的應用的可行性分析和具體的應用方向和建議。 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(huì )根據一天中不同時(shí)段來(lái)自動(dòng)定價(jià)；不必為停電而擔心，因為智能電網(wǎng)的自愈功能可以在最短的時(shí)間內 實(shí)現自動(dòng)恢復；用戶(hù)在電能富裕時(shí)還能把電賣(mài)出去，如同炒股一樣�！� 這是智能電網(wǎng)應用在生活中形象的描述。傳統的電力分配方式，類(lèi)似于經(jīng)濟學(xué)上的計劃經(jīng)濟，電力資源沒(méi)有被合理配置，這造成了能源的浪費和財富的損失。而智能電網(wǎng)將基本杜絕此類(lèi)的浪費，它會(huì )把暫時(shí)不用的電賣(mài)給其他需要電力的人，供或需都由電力資源市場(chǎng)決定。
具體來(lái)說(shuō)，智能電網(wǎng)是建立在集成的、高速雙向通信技術(shù)的基礎之上，通過(guò)先進(jìn)的傳感和測量技術(shù)、先進(jìn)的設備技術(shù)、先進(jìn)的控制方法支持系統技術(shù)的應用。智能電網(wǎng)能夠實(shí)現數據讀取的實(shí)時(shí)、高速、雙向，并通過(guò)廣泛應用的分布式智能和寬帶通信，以及自動(dòng)控制系統的集成，保證市場(chǎng)交易的實(shí)時(shí)進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無(wú)縫連接和實(shí)時(shí)互動(dòng)。廣義上來(lái)說(shuō)，智能電網(wǎng)包括可以?xún)?yōu)先使用清潔能源的智能調度系統，可以動(dòng)態(tài)定價(jià)的智能計量系統，以及通過(guò)調整發(fā)電、用電設備功率優(yōu)化負荷平衡的智能技術(shù)系統。
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(méi)有這樣的通信平臺，任何智能電網(wǎng)的特征都無(wú)法實(shí)現，因為智能電網(wǎng)的數據獲取、保護和控制都需要先進(jìn)的通信技術(shù)強大的通信系統來(lái)支持。
·高速：以一個(gè)城市為例，每個(gè)智能電表采集數據后，都將數據傳至小區的匯聚中心，小區的
匯聚中心將信息處理后再傳送到城區，再到城市總處理中心，到變電站，發(fā)電廠(chǎng)。雖然每個(gè)電表回傳的數據量并不多，但經(jīng)過(guò)層層匯聚和處理分析后，數據流對帶寬的要求將變高，這就需要高速的網(wǎng)絡(luò )來(lái)承載。
·雙向：智能電網(wǎng)的每一個(gè)傳感器節點(diǎn)可以向中心節點(diǎn)發(fā)送實(shí)時(shí)數據，一旦傳感器發(fā)生故障，處理中心必須能夠對故障進(jìn)行遠程分析或排除。
·實(shí)時(shí)：用電系統只有實(shí)時(shí)地反映用電負荷的變化，配電系統才能做出正確的電力分配決策，做到電價(jià)動(dòng)態(tài)化，平衡供求關(guān)系，形成電力的市場(chǎng)經(jīng)濟。
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):數據量龐大、突發(fā)性強、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(lái)多媒體通信的支撐網(wǎng)發(fā)展迅速，各類(lèi)協(xié)議也相當成熟，以多媒體通信技術(shù)為傳輸手段的各類(lèi)多媒體應用層出不窮，如IP電話(huà)，視頻點(diǎn)播VOD，這些應用充分發(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(lái)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(jiàn)，多媒體通信技術(shù)的特點(diǎn)契合了智能電網(wǎng)的要求，在與傳統電力線(xiàn)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）和資源預定協(xié)議（Resource Reserve Protocol）。
·RTP/RTCP RTP是為滿(mǎn)足音頻和視頻這類(lèi)連續媒體數據的實(shí)時(shí)通信要求而開(kāi)發(fā)的。獨特的時(shí)間戳控制機制，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)，監視RTP的傳輸質(zhì)量，使得實(shí)時(shí)數據的傳輸可以可靠、高效地進(jìn)行。近年來(lái)隨著(zhù)AMR(自動(dòng)抄表)的發(fā)展和大面積應用，我國電力通信技術(shù)取得了長(cháng)足的進(jìn)步，已經(jīng)開(kāi)始了部分的商業(yè)應用，但離AMI(自動(dòng)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的標準外，另一重要原因就是傳統電力通信的實(shí)時(shí)性還不夠好，AMI得到的數據若無(wú)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，那么基本上外設的傳感器都能夠實(shí)時(shí)地、可靠地回傳數據。在現有電力網(wǎng)絡(luò )還不夠完善的背景下，這對協(xié)議的實(shí)現還可以基于IP網(wǎng)絡(luò )。
·RSVP RSVP是一個(gè)資源預留協(xié)議，可以在IP網(wǎng)上為流媒體傳輸預留一部分帶寬，專(zhuān)供此類(lèi)
數據的傳輸。RSVP遵循“用時(shí)分配，不用回收”的原則，可以動(dòng)態(tài)適應成員關(guān)系變化和路由變化。當智能電網(wǎng)的某個(gè)匯聚節點(diǎn)的業(yè)務(wù)量突增，使得原來(lái)分配的帶寬不夠用時(shí)，或者又有新的用戶(hù)入住，新增了智能電表時(shí)，RSVP可以為之預約傳輸資源。
4.2多媒體通信的寬帶交互用于智能電網(wǎng)遠程修復與調度
智能電網(wǎng)作為一張遍布用電區域的網(wǎng)絡(luò )，一旦出現故障，人工現場(chǎng)修復是不切實(shí)際的，首先開(kāi)支將會(huì )增加，其次一些小的問(wèn)題實(shí)際上不需要專(zhuān)業(yè)人員到場(chǎng)修復。這就要求智能電網(wǎng)能夠自愈，或者可以遠程修復和更新，多媒體通信提供的寬帶寬可以滿(mǎn)足這個(gè)要求。對于一些偏遠的地區，當智能電網(wǎng)終端出現故障時(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的問(wèn)題，并直接發(fā)送指令解決；或者調用傳感器回傳實(shí)時(shí)畫(huà)面，評估故障的嚴重程度。
目前電力調度通信主要基于電路交換技術(shù)，實(shí)現以語(yǔ)音為主的調度指揮功能。隨著(zhù)現代多媒體通信技術(shù)的高速發(fā)展，電力調度通信正向寬帶數字化、網(wǎng)絡(luò )化、多媒體化的方向發(fā)展�；贗P網(wǎng)絡(luò )構建語(yǔ)音、視頻和數據于一體的多媒體調度代表了現代通信技術(shù)發(fā)展的潮流。多媒體調度可以為智能電網(wǎng)提供更直觀(guān)、更豐富、更及時(shí)的調度。事實(shí)上，多媒體作為一種新型通信技術(shù)，早已廣泛應用于遠程醫療、遠程教學(xué)和遠程實(shí)時(shí)會(huì )議。不夸張地說(shuō)，多媒體調度必將是智能電網(wǎng)管理資源、維護設備中不可或缺的一環(huán)。
4.3多媒體數據的分布式處理技術(shù)
隨著(zhù)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(chǎng)并不十分歡迎這些新客，原因之一是火電已經(jīng)長(cháng)期霸占市場(chǎng)并形成主導，而新能源電力的價(jià)格比較低廉，這導致了傳統火電對它的排擠。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(lái)協(xié)調火電與新能源電力的競爭關(guān)系，平衡供應和需求的市場(chǎng)關(guān)系。受自然環(huán)境和社會(huì )因素的影響，發(fā)電廠(chǎng)，尤其是新能源電廠(chǎng)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(chǎng)的地理位置及其周邊的用電負荷，合理地分配電力資源優(yōu)先供給最近或最需要的用戶(hù)使用，這樣既有效節省了電力在傳輸過(guò)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?
多媒體數據分布式處理技術(shù)就可以滿(mǎn)足這個(gè)需求。分布式多媒體系統（DMS）是一種融合了通信、計算機和信息技術(shù)的綜合系統。它通過(guò)網(wǎng)絡(luò )連接多媒體通信終端、多媒體服務(wù)器以及交換設備的系統，能夠實(shí)現同步的多媒體信息處理，提供QoS服務(wù)。DMS提供了一個(gè)應用平臺，在此平臺上，應用之間可以互操作，方便了應用開(kāi)發(fā)、設計與交換信息。DMS會(huì )將供電站系統有機地連接成一體，由中央控制系統根據子系統傳上來(lái)的數據進(jìn)行云計算分析，根據相關(guān)規則協(xié)調各子系統工作。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)現電力供應部分的智能化。
5．結論
通過(guò)以上分析可見(jiàn)，智能電網(wǎng)的建設離不開(kāi)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所追求的目標，智能電網(wǎng)自然也包括在內；而分布式多媒體系統更是智能電網(wǎng)集成化的基石。有理由相信，隨著(zhù)智能電網(wǎng)的發(fā)展，相應的需求和挑戰也會(huì )不斷涌現，還會(huì )有更多的多媒體通信技術(shù)會(huì )以不同的形式影響或參與智能電網(wǎng)的建設。
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