1、引言
建設信息化、自動化、互動化為特征的堅強智能電網(wǎng)(Smart Grid，SG)要求健壯的網(wǎng)絡通信支撐平臺，分布式狀態(tài)可感知能力、先進的電表計量基礎設施(AMI)以及實時的需求響應等功能，這些都對現(xiàn)有的網(wǎng)絡平臺提出了更高的要求。智能電 網(wǎng)的網(wǎng)絡通信平臺為電力行業(yè)的生產(chǎn)運行、輸電、 配電、市場業(yè)務等多個領域提供服務，需求的多樣 性決定了其構成的復雜性，智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡支撐體系將是一個融合了多種網(wǎng)絡技術的綜合平臺，有多種網(wǎng)絡成分構成，既需要骨干網(wǎng)，又需要接入網(wǎng)和 多種駐地網(wǎng)，既依賴于企業(yè)專網(wǎng)，也離不開公共的 因特網(wǎng)，在技術上，將融合成熟的TCP/IP、MPLS、工業(yè)以太網(wǎng)和新型的無線傳感器網(wǎng)絡和物聯(lián)網(wǎng)，涉及多種網(wǎng)絡協(xié)議。 因此，有必要對智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡通信架構進行研究，明確不同應用領域的關鍵網(wǎng)絡技術。
2 、智能電網(wǎng)的框架與概念參考模型
中國的智能電網(wǎng)建設提出了以特高壓電網(wǎng)為骨干網(wǎng)架，以堅強智能電網(wǎng)為基礎，以通信信息平臺為支撐，以智能控制為手段，包含電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、變電、配電、用電和調(diào)度各個環(huán)節(jié)的發(fā)展路線，強調(diào)各個領域電力流、信息流和業(yè)務流的融合，因此，智能電網(wǎng)的框架中各個關鍵領域的溝通，必然是由網(wǎng)絡通信為橋梁實現(xiàn)的。
2009 年9月，美國國家標準與技術研究所 (NIST)提出了關于智能電網(wǎng)互操作標準的框架與路線圖，明確了推進標準化工作的8 個優(yōu)先發(fā)展領 域：廣域網(wǎng)狀態(tài)可感知、需求響應、電能存儲、電力交通、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡通信、先進的計量基礎設施和配網(wǎng)管理。其中，有三個領域與網(wǎng)絡技術直接相關。
網(wǎng)絡安全(Cyber Security) ：為保證電子信息系統(tǒng)的保密性、完整性和可用性采取的措施，是保護和管理智能電網(wǎng)中的電能、信息和通信設施必須的。
網(wǎng)絡通信(Network Communication) ： 要求針對智能電網(wǎng)各個關鍵領域的應用和操作器的網(wǎng)絡通信需求，實施和維護合適的安全和訪問控制手段。該領域覆蓋電力專網(wǎng)和公共網(wǎng)絡。
先進的計量基礎設施(Advanced Metering Infrastructure，AMI) ：能夠提供雙向通信，既能為多個功能系統(tǒng)所使用，也能使授權的第三方與用戶設備和系統(tǒng)**信息，AMI 系統(tǒng)能為用戶提供透明的實時電價感知功能，也能幫助供電方實現(xiàn)必要的減負目標。
為了有助于智能電網(wǎng)的規(guī)劃，最終建立一個能夠互操作的網(wǎng)絡集合，NIST 提出了智能電網(wǎng)的概念參考模型，將智能電網(wǎng)劃分為7 個領域，這7 個領域是： 用戶、 電力市場、 電力市場的運行和操作者、供電、運行、輸電和配電。
其中，供電部門為終端用戶提供供電服務；用戶不僅是電力系統(tǒng)的終端用戶，也能夠參與發(fā)電、輸電和管理電能的使用，主要分為三類：居民用戶、商業(yè)用戶、工業(yè)用戶；大容量發(fā)電單位既能發(fā)電也可儲電。 這7 個領域覆蓋電力行業(yè)的各個環(huán)節(jié)， 每個領域和子領域中的執(zhí)行單元(軟件、硬件設備和系統(tǒng))通 常需要通過網(wǎng)絡與其他域的執(zhí)行單元進行交互。因此，網(wǎng)絡平臺在智能電網(wǎng)中起著關鍵的支撐作用，它用于連通智能電網(wǎng)各個領域。 圖1為智能電網(wǎng)的概念圖參考圖，該圖只是一個概念參考模型，并不是實際的系統(tǒng)結構圖，因此，雖然圖中網(wǎng)絡連接的7 個域跨越 不同的安全區(qū)，但并沒有指明網(wǎng)絡隔離元素。
圖1 智能電網(wǎng)的概念參考模型
3 、智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡技術架構
需求，結合當前網(wǎng)絡技術的發(fā)展和應用現(xiàn)狀，對智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡技術體系進行了梳理。智能電網(wǎng)是復雜系統(tǒng)的互聯(lián)，這也決定了其網(wǎng)絡支撐平臺是多種網(wǎng)絡技術的集成，在網(wǎng)絡結構上具有復雜性，在網(wǎng)絡技術上具有多樣性，在安全管理、端到端的一致性等方面具有挑戰(zhàn)性。智能電網(wǎng)的不同域因為業(yè)務需求的不同，對底 層網(wǎng)絡通信的要求也有不同，因此，迫切需要從智能電網(wǎng)不同領域的網(wǎng)絡與通信需求出發(fā)，對各種網(wǎng)絡技術進行分析和定位。
表 1 針對智能電網(wǎng)各領域