什么是智能电网信息与通信技术？
智能电网信息与通信技术是利用现代通信、计算机、网络、传感和控制等技术，构建一个覆盖发电、输电、变电、配电、用电和调度等所有环节的，高速、双向、实时、集成的通信网络，它的目标是实现电网信息流与能量流的高度融合，使电网能够“看得见、听得清、想得明、控得住”。
（图片来源网络，侵删）
传统电网是“单向广播”式的（电力从电厂到用户），而智能电网通过ICT技术，变成了一个“双向互动”的复杂网络系统。
智能电网对信息与通信技术的要求
智能电网的业务场景非常复杂，对ICT技术提出了极高的要求,可以概括为以下几个关键特性：
- 高速率: 支持海量数据的实时传输，如广域测量系统（PMU）的数据、高清视频监控、大规模传感器数据等。
- 低时延: 对控制指令的响应要求极高，尤其是在故障隔离、继电保护等场景,延迟必须控制在毫秒级。
- 高可靠: 电网是关系国计民生的关键基础设施，通信网络必须具备极高的可靠性,不能出现单点故障。
- 大连接: 智能电网需要连接数以亿计的设备，包括智能电表、传感器、智能开关、分布式能源（光伏、储能）等。
- 高安全: 电网信息是核心资产，必须防止黑客攻击、数据泄露等安全威胁,确保物理电网和信息网络的双重安全。
- 双向互动: 不仅能将数据从电网传到控制中心，也能将控制指令、电价信息等从控制中心传送到用户端,实现需求侧响应。
核心技术体系
智能电网的ICT技术体系是一个多层次、异构化的复杂系统,通常可以分为以下几个层面：
感知与测量层
这是电网的“五官”,负责采集电网的实时状态数据。
（图片来源网络，侵删）
- 智能电子设备: 智能电表、断路器、保护继电器、故障指示器等,内置了强大的计算和通信能力。
- 高级量测体系: 包括智能电表、数据集中器、通信网络和主站系统，实现用户用电信息的自动采集、管理和分析。
- 广域测量系统: 通过相量测量单元，以极高的精度（同步采样）和速度（通常每秒几十次）采集电网的电压、电流相角等关键信息,为电网的动态安全监控和稳定分析提供数据基础。
传输网络层
这是电网的“神经网络”，负责将感知层采集到的海量数据高速、可靠地传输到处理中心，它是一个“多技术融合”的网络,没有单一技术能覆盖所有场景。
| 技术类型 | 主要应用场景 | 优点 | 缺点 |
|---|---|---|---|
| 光纤通信 | 骨干网、变电站通信 | 带宽极高、可靠性极强、抗电磁干扰、时延极低 | 成本高、部署灵活性差、施工复杂 |
| 电力线载波 | 低压配电网（智能电表通信） | 利用现有电力线，无需额外布线 | 易受噪声干扰、带宽有限、组网能力弱 |
| 无线公网 | 分散、广域的监测点（如输电线路巡检） | 覆盖广、部署快、成本低 | 时延不确定、安全性较低、依赖运营商 |
| 无线专网 | 对可靠性要求高的场景（如配电自动化） | 可控性强、可靠性高、时延低 | 频谱资源有限、建设成本高 |
| 卫星通信 | 偏远地区、应急通信 | 覆盖全球、不受地理限制 | 带宽窄、时延高、成本昂贵 |
主流趋势： 采用“光纤为主，无线为辅，多种技术融合”的混合组网策略，在变电站和主干网用光纤，在配电网用无线Mesh网络,在用户端用电力线载波或微功率无线。
平台与应用层
这是电网的“大脑”，负责数据的存储、处理、分析和决策。
- 云计算与边缘计算:
- 云计算: 负责全局性的大数据分析、长期数据存储、复杂模型计算（如负荷预测、电网规划）。
- 边缘计算: 在靠近数据源的设备（如变电站、路由器）上进行实时计算和处理，这对于需要低时延的应用（如故障快速定位与隔离）至关重要。
- 大数据分析: 处理来自电网各个层面的海量异构数据（结构化、非结构化），挖掘数据价值，用于状态评估、故障预警、优化调度等。
- 物联网平台: 提供设备接入、管理、监控和应用使能的能力,是连接物理设备和上层应用的桥梁。
- 人工智能与机器学习: 应用于负荷预测、新能源出力预测、故障诊断、网络拓扑优化、智能调度等,提升电网的智能化水平。
- 数字孪生: 构建一个与物理电网实时映射的虚拟电网模型，可以在虚拟模型中进行仿真、测试和优化，再将最优方案应用到物理电网，实现“虚实结合，以虚控实”。
关键应用场景
SG-ICT技术支撑了智能电网的各项核心业务：
（图片来源网络，侵删）
- 高级配电自动化: 通过高速通信网络，实现故障的快速定位、隔离和恢复,将停电时间从小时级缩短到分钟级甚至秒级。
- 需求侧响应: 通过智能电表和通信网络，将实时电价信息发送给用户，引导用户在用电高峰期主动减少用电或转移到低谷期，实现“削峰填谷”。
- 新能源接入与消纳: 对大规模分布式光伏、风电等波动性电源进行实时监控和功率预测，并通过智能调度技术，平稳地将它们接入电网,提高清洁能源的利用率。
- 智能电表与用电信息采集: 实现自动抄表、线损分析、窃电监测、能效管理等,为精细化管理提供数据支撑。
- 电网状态全景感知: 利用WAMS等系统，实时监控电网的动态安全状态，提前预警潜在风险,防止大面积停电事故。
- 电动汽车与电网互动: V2G（Vehicle-to-Grid）技术允许电动汽车在电网需要时向电网反向送电，成为移动的分布式储能单元,这需要强大的通信和控制技术支持。
面临的挑战与未来趋势
挑战：
- 标准不统一: 不同厂商、不同技术的设备互联互通存在障碍。
- 网络安全风险: 网络的开放性带来了更大的攻击面,安全防护体系复杂。
- 投资与回报: 前期建设成本高,商业模式尚不成熟。
- 异构网络融合: 如何高效管理、协同调度多种通信技术是一个难题。
未来趋势：
- 5G与6G的深度融合: 5G的三大特性（eMBB, uRLLC, mMTC）与智能电网的需求高度契合，将在配电自动化、差动保护、海量传感器接入等方面发挥巨大作用,6G将进一步提供空天地海一体化通信能力。
- AI与通信的深度融合: AI将用于优化网络资源分配、预测网络故障、实现自愈网络；通信网络则为AI提供数据管道,两者相辅相成。
- TSN（时间敏感网络）的普及: 在工业以太网基础上发展起来的TSN技术，能为确定性业务提供微秒级的时延和确定性保障,有望成为变电站自动化的下一代主流通信技术。
- 量子通信的应用: 利用量子密钥分发等技术，构建“不可破解”的通信安全体系,保障电网核心控制指令的绝对安全。
智能电网信息与通信技术是一个庞大而前沿的技术领域，它不再是传统电力通信的简单升级，而是信息通信技术与电力系统深度融合的产物，它构建了智能电网的“神经网络”和“智慧大脑”，是实现电网安全、高效、绿色、互动的根本保障，随着5G、AI、物联网等新技术的不断演进，SG-ICT将持续推动电网向更加智能化、数字化的方向迈进。
