1无线通信技术在智能电网中的应用
智能电网系统架构中，其前提为高速、集成双向通信网络。其中，智能电网系统综合运用先进的测量方式、控制手段、设备技术、ICT以及决策支持系统等，有助于推动电网朝着更加安全、友好、高效的方向发展。其对应特点具体包括：用户激励、资产高效运转、抵御攻击以及启动电力市场等各个方面[5]。可将智能电网看作为一种交互式平台，该交互式平台具体包括通信层、系统层、应用层、控制层以及安全层等不同方面。智能电网全部功能中，最为关键的一层便为通信层。
在通信层中，拥有高速双向的、集成通信网络，能够有效的确保智能电网不同需求的实现。目前通信网基础设施建设中，广域网（WAN）层面的通信组网一般能够运用光纤通信来完成。广域网发展中，WMAX技术以及蜂窝网技术有着一定的应用，但其应用场景在很大程度上将会受到带宽、传输距离等因素的制约。同时，广域网下WSNs一般是作为末梢网络状态存在的。邻域网（NAN）以及家域网（HAN）则具有较高灵活性、覆盖范围广、用户规模大等优势。
其中，由于光纤网较高的成本，其很难能够覆盖所有电力设备。因此，不同无线通信技术下，与家域网、邻域网的通信需求存在很大的相符之处。广域网能够在变电站、输电网以及电力企业之间起到通信作用。此外，广域网也能够将控制器到邻域网间予以连接对应跨度应该涉及到全部电力存储设施、分布式发电站、远距离输电网络和邻域网网络等。广域网通信功能大多能够运用光纤来完成。
不过，在采集数据，以及监控变电站、发电站、输电网过程中，依然需要相关无线通信技术作为保障，从而能够更好的发挥对应应用场景下，不同仪器和输电线路均能够实现与控制中心的信息交互。其中，WSNs网络结构是以末梢网络的方式存在的。这里，远距离无线通信技术能够与骨干通信网相连接。不过，其自身与光纤网络相比，在可靠性、通信速率、传输距离等不同方面，均存在较大的距离。配电网内，领域网作为一种通信网络，具体由控制设备以及配电自动化两个方面构成。其工作原理主要是运用部分远距离通信网络连接达到和电力公司予以通信的目的。邻域网下，在配电站、分布式发电站以及变电站内，部署大量智能节点，从而能够实现对相关电力设备的数据收集和远程操控。其中，不同节点将连接到数据汇集单元，同时通过广域网，最终传送到控制中心。邻域网通信技术选择中，应注意到不同智能电网的实际需要。
2智能电网通信系统及PON网络
2.1智能电网通信系统
智能电网的发展需要通信系统的可靠性保证。在目前的电力通信系统中需要实现语音、数据和视频图像业务的融合，同时智能电网的运行需要通信系统的实时性和不间断性的保证。智能电网对通信系统的性能提出了极高的要求。智能电网对信息通信通道的时延要求是：变电站内部小于1ms，其他小于500ms；同步时间偏差小于1ms。同时根据IBM对带宽需求的预测，每个先进的变电站需0.2～1.0Mbit/s带宽，连续抄表每百万先进的电表需1.85～2.0Mbit/s带宽，每万个智能传感器需0.5～4.75Gbit/s带宽。
高质量的通信性能都需要先进的通信技术的支持，鉴于实现智能电网的技术大多已经应用于其它行业的通信系统，所以需要将这些先进的技术应用到智能电网的建设中。面对智能电网对通信系统的性能要求，结合我国电力通信网络发展现状，目前的接入技术已经不能满足智能电网对通信性能的要求，在这种需求下，PON网络以其高带宽和组网的灵活性，使其应用于智能电网通信系统的建设已经成为一种趋势。
2.2PON系统
PON系统采用点到多点，无源光纤传输方式的网络拓扑结构。PON系统有由分配网络（ODN）、光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）组成，在下行方向由ODN将OLT的光信号分到各个ONU，在上行方向采用点到点的通信方式。OLT是一个多业务提供平台，同时支持IP业务和传统的TDM业务。放置在城域网边缘或社区接入网出口，收敛接入业务并分别传递到IP网。OLT除了提供业务汇聚的功能外，还是集中网络管理平台。在OLT上可以实现基于设备的网元管理和基于业务的安全管理和配置管理。不仅可以监测、管理设备及端口，还可以进行业务开通和用户状态监测，而且还能够针对不同用户的QoS/SLA要求进行带宽分配。ONU（光网络单元）是PON系统的用户侧设备，通过PON（无源光纤网络）用于终结从OLT（光线路终端）传送来的业务。与OLT配合，ONU可向相连的用户提供各种宽带服务。ODN的作用是为OLT和ONU之间提供光传输通道。
2.3PON常用组网方式
由于PON系统的可扩展性和经济节约性，其常用的网络拓扑结构为树型和总线型。
（1）树状结构
是光纤接入网中常见的结构，其分光器实现点与多点的分合功能，如图1所示。
图1PON树形网络结构
（2）总线型
可以看成是一个特殊的树型结构，其优点是使用的光纤最少而且部署灵活，容易增加新的ONU节点，其结构如
图2所示。
图2PON总线形网络结构
3网络架构可靠性分析
3.1网络架构系统的可靠性
系统的可靠性对于整个支撑网络的可靠运行起着至关重要的作用，定义PON网络系统的可靠性为：OLT、POS、主干光纤同时正常运行时不间断的性能指标。为便于比较，采用系统的不可用性来衡量系统的可靠性指标。
3.2网络业务的可靠性
用户体验对于网路业务的可靠性比较敏感，在网络架构系统的可靠性提供保证的情况下，定义PON网络业务的可用性为：OLT、POS、主干光纤、分支光纤、ONU均正常运行的情况下，用户获得的网络体验性能。采用业务的不可用性来衡量网络业务的可靠性。
3.3保护网络架构
PON网络的组网方式灵活，除了以上提出的常用组网方式外，为了提高系统的可靠性，PON还提供以下几种常用的网络保护模型，常用PON网络保护构架如图3所示。
图3常用PON网络保护架构
3.4保护架构可靠性计算
通过对不同网路架构及保护架构的描述，其评价方法如下：在此采用设备的故障率作为不同网络架构可靠性计算的基础，一般性计算规律如下所示。
设:U为某设备的不可用性、MTTR(MeanTimeToRestoration)平均恢复时间、故障率R，其中FIT=R×10h/(365天/年×小时/天)，U=FIT×MTTR/10/h根据PON设备的故障率来计算系统及业务的不可用性，从而来衡量网络的可靠性。
其中，故障率就是单位时间内出现的失效次数，即失效速率。从一定意义上讲失效率是时间的函数。但是对于大量电子元件组成的电子设备来说，经过一段老化以后，失效率是一个常数，从理论上可得到证明。
(常用FIT（Failure-InTime）=10h或%/h为单位),PON设备的故障率如表1所示。
表1PON设备的故障率
其中：Trank代表主干光缆、Tranch代表分支光缆、POS代表分光器、OLT_tx代表OLT的发送机、OLT_rx代表OLT的接收机、ONU_rx代表ONU的接收机、ONU_tx代表ONU的发送机。
系统的不可用性计算方法为：1-(1-uolt)(1-uPOS)(1-u主干光纤）根据公式对各个网络模型计算结果如表2所示。
表2各个网络模型计算的结果
表3各个网络模型计算结果
4结语
随着国家智能电网建设的规模进一步加大，对通信系统的要求会越来越高，新的通信技术的出现应该为智能电网的发展提供新的方案。通过对目前主流的接入网PON技术及其组网架构的可靠性研究，为智能电网通信系统的建设提供一个具有实际意义的参考值，网络构架的建设必须针对不同的网络需求提供最合理的网络构架模式，同时也为我国智能电网的建设打下坚强的基础。
参考文献
[1]冯春柳,罗芳.跨层多域电力通信网的弹性光网络架构研究[J].电气应用,2019,38(08):111-115.
[2]毕文瑾,李亚龙.柔性直流换流阀控制系统架构与通信安全性设计[J/OL].电测与仪表:1-5.
[3]魏伟.基于SDN的电力通信网的安全防护架构设计研究[J].通讯世界,2019,26(07):94-95.
