智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )通信架構以及其關(guān)鍵技術(shù)解析

本文從網(wǎng)絡(luò )通信協(xié)議棧的角度出發(fā)，把用于智能電網(wǎng)的智能結點(diǎn)分為兩類(lèi)： (1)需要端到端 IP 連接的設備：如變電站中的一些提供核心服務(wù)的 IED、智能家居中 的家庭網(wǎng)關(guān)等。這類(lèi)智能結點(diǎn)通常作為 IP 網(wǎng)絡(luò )中可訪(fǎng)問(wèn)的常規結點(diǎn)，需要完整的 TCP/IP 協(xié) 議棧，但可以采用輕量級的 IP 協(xié)議。(2)無(wú)需端到端IP傳輸的：如變電站中的現場(chǎng)層用于數據采集和控制的IED設備，智能 家居中的被控設備結點(diǎn)等。這些結點(diǎn)通常只對本地提供訪(fǎng)問(wèn)，因此MAC層的尋址和接入控制 功能就夠用了，可采用精簡(jiǎn)的協(xié)議棧，將應用層直接映射到數據鏈路層，如圖 2(b) 。

后者 的典型應用如IEC61850 中定義的具有低延時(shí)要求(1~4ms)的變電站事件通用對象GOOSE 報文 [3] 。 (a)完整協(xié)議棧模型 (b)精簡(jiǎn)協(xié)議棧模型 圖2 智能結點(diǎn)的協(xié)議棧 在完整協(xié)議棧中，建議IP層選用IPv6 協(xié)議，以利用其帶來(lái)的豐富的地址資源、自動(dòng)編址能 力、硬件地址到IP地址的自動(dòng)轉換和簡(jiǎn)化的協(xié)議首部處理等優(yōu)點(diǎn)?？梢栽谇度胧狡脚_上采用簡(jiǎn) 化的IPv6 方案——6LowPAN (IPv6 over Low Power WPAN) ，這是針對無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )、無(wú) [3] 線(xiàn)個(gè)人區域網(wǎng)絡(luò )(WPAN)的IPv6 優(yōu)化方案 。已有 27 個(gè)公司發(fā)起了針對智能對象聯(lián)網(wǎng)的IP 標準協(xié)作組織——IPSO(The IP for Smart Object alliance) ，目前已有 45 個(gè)成員，包括Cisco、 SAP、SUN、Bosch、Intel等，該組織所提出的IPv6 協(xié)議棧?IPv6 可以和主流廠(chǎng)商的協(xié)議?；?操作，輕量級的代碼只需要 11.5kB的內存。 6 結論 高性能和高安全可靠的網(wǎng)絡(luò )通信體系是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵支撐平臺，為了應對智能電網(wǎng)的 挑戰，必須增強網(wǎng)絡(luò )端到端的健壯性，本文針對這個(gè)需求，梳理了適用的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)體系，體 系覆蓋了從網(wǎng)絡(luò )核心和網(wǎng)絡(luò )邊緣的技術(shù)及其標準，文中所提出的骨干網(wǎng)業(yè)務(wù)隔離和流量工程 的部署策略，以及智能傳感結點(diǎn)協(xié)議棧的實(shí)現模式，對智能電網(wǎng)通信平臺的建設具有一定的 參考價(jià)值，在實(shí)踐中，也還需要圍繞具體的應用來(lái)選擇實(shí)現方案并在具體實(shí)施中細化。