智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡通信架構以及其關鍵技術解析

本文從網(wǎng)絡通信協(xié)議棧的角度出發(fā)，把用于智能電網(wǎng)的智能結點分為兩類： (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的 IED、智能家居中 的家庭網(wǎng)關等。這類智能結點通常作為 IP 網(wǎng)絡中可訪問的常規(guī)結點，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)無需端到端IP傳輸?shù)模喝缱冸娬局械默F(xiàn)場層用于數(shù)據(jù)采集和控制的IED設備，智能 家居中的被控設備結點等。這些結點通常只對本地提供訪問，因此MAC層的尋址和接入控制 功能就夠用了，可采用精簡的協(xié)議棧，將應用層直接映射到數(shù)據(jù)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)精簡協(xié)議棧模型 圖2 智能結點的協(xié)議棧 在完整協(xié)議棧中，建議IP層選用IPv6 協(xié)議，以利用其帶來的豐富的地址資源、自動編址能 力、硬件地址到IP地址的自動轉(zhuǎn)換和簡化的協(xié)議首部處理等優(yōu)點?？梢栽谇度胧狡脚_上采用簡 化的IPv6 方案——6LowPAN (IPv6 over Low Power WPAN) ，這是針對無線傳感器網(wǎng)絡、無 [3] 線個人區(qū)域網(wǎng)絡(WPAN)的IPv6 優(yōu)化方案 。已有 27 個公司發(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 可以和主流廠商的協(xié)議?；?操作，輕量級的代碼只需要 11.5kB的內(nèi)存。 6 結論 高性能和高安全可靠的網(wǎng)絡通信體系是智能電網(wǎng)的關鍵支撐平臺，為了應對智能電網(wǎng)的 挑戰(zhàn)，必須增強網(wǎng)絡端到端的健壯性，本文針對這個需求，梳理了適用的網(wǎng)絡技術體系，體 系覆蓋了從網(wǎng)絡核心和網(wǎng)絡邊緣的技術及其標準，文中所提出的骨干網(wǎng)業(yè)務隔離和流量工程 的部署策略，以及智能傳感結點協(xié)議棧的實現(xiàn)模式，對智能電網(wǎng)通信平臺的建設具有一定的 參考價值，在實踐中，也還需要圍繞具體的應用來選擇實現(xiàn)方案并在具體實施中細化。