通过物联网实现更智能的电网

标准保证多个厂商产品之间的通用性，让大规模部署成为可能，并让智能电网成为现实。例如，今天的窄带OFDM输电线通信标准，PRIME联盟在西班牙和波兰推出全智能电表(重要的试验项目)，而G3-PLC联盟则在法国、荷兰、日本和其他国家做同样的事情。就流量表而言，无线MBus 169MHz通信标准现在在欧洲已成熟，并正在法国和意大利实施大规模气表部署计划。

与此同时，各种标准不断发展并且获得实现(硬件和软件)，而紧跟发展的步伐至关重要。例如，为了促进输电线通信在全球范围的发展，并为智能电网开发商们提供面向未来需求的设计，TI利用其丰富的专业知识和现场试验，开发出业界首款PLC器件，在同一块芯片上实现了对PRIME、G3和试行版IEEE P1901.2窄带OFDM PLC的支持。

在RF方面，英国能源与气候变化部(DECC)现正致力于其第二版《智能计量设备技术规范》(SMETS)。根据第二版SMETS，建议把2.4 GHz和868 MHz(ZigBee SEP v1.x为气表建议应用层)作为英国的RF通信标准，同时继续开发和部署2.4GHz计量表，因此未来另外还需支持868MHz计量表的可能性增加了面向未来需求的智能计量表的设计复杂度。

今天，为了让智能电网成功联网，必须符合规定标准。作为主要PLC联盟的创立成员之一，TI正积极参与各种标准组织，包括ZigBee、WISUN、IEEE 802.15.4g等，目的是为客户提供领先的硬件和软件解决方案。各种标准和规定，让软件和通信堆栈可用性变得对智能电网和物联网至关重要。

今天，数百万的计量表已经联网，并且网络型电网的发展动力正不断增长。但是，为了发挥其最大潜力，构建网络型智能电网的第一步是从机械计量表转变为智能电子计量表，以在计量表和公共服务供应商之间建立起双向通信。不断变化的规定和标准正推动这一发展趋势，但同时也强调了硬件和软件灵活性的重要性。第二步是，电网基础设施的自动化，通过在配电站之间建立通信网络，连接输电和配电。

问题转向智能配电站：网络接入是自动化的关键

电网拓扑正在改变，从放射状集中拓扑转变为拥有多种能源分布的网状拓扑。

从发电到用电，配电站是电网设备的关键一环，它连接电力部门、家庭和楼宇。配电站负责变压，传送电力，根据需要隔离和变更输电通路，管理和协调分布式太阳能和风能，并处理断电故障和恢复供电(见图3)

图3 电网和配电站自动化通信网络

能够动态地定位、标出地图、监控和控制城市、州或者全国级别的配电站，是确保电网更好运行的自动化配电的重要目标之一。同样，使用联网配电站来建立起一个电力信息网络便是解决方案。首先，配电系统正不断发展，从多铜有线专有总线转向以太网通信。这种通信功能通过安装在配电站内部的智能设备器件(IED)来实现，其可以是新安装的器件，也可以是对现有设备进行改装。其次，与其他计量表一样，配电站内部不同设备厂商提供的产品需具备通用性，并且共享采集数据，从而实现大规模部署。IED内部实现的IEC 61850工业标准可解决这个问题。利用IEC 61850，如断路器、变压器和发电机等配电站内部设备共同建立起一个时间敏感型网络，在中央工作中心采集所有配电站信息，并同样也建立起双向通信。通过接入型智能电表和配电站，我们正向着一个完整的联网智能电网前进(图3)。

作为配电站设备的组成部分，在配电站和变压器层面安装通信数据集中器，其部署步伐与智能电表相同。图4显示了TI最新推出的智能数据集中器的结构图。它拥有最高的灵活性和可扩展性，以及各种性能、成本和网络接入选项，这样开发商便可设计出适应于世界上任何智能电网标准的数据集中器。智能数据集中器可实现先进电表基础设施(AMI)和传感器网络自动化应用，让电力部门可以同时连接和管理超过2000部智能电表。智能数据集中器包含TI高度可扩展的Sitara™ AM3359处理器和许多灵活的外围器件，可实现多种有线和无线网络接入方法，包括Sub-1 GHz、2.4 GHz ZigBee、Wi-Fi、NFC和多PLC标准(G3、PRIME、IEEE P1901.2、PLC-Lite™)。配套PLC模组上系统与TI的PLC软件栈一起，让智能电网开发人员可以在10分钟以内轻松地建立起PLC网络接入的数据集中器演示。

图4 TI网络数据集中器结构图

同样，利用同时集成硬件和软件的完整系统级解决方案，TI的智能电网解决方案降低了复杂程度，缩短了产品上市时间，并促进了物联网的发展。从计量和管理到能源信息通信，TI都提供辅助补充软件，从而为智能电网和物联网开发人员提供一整套解决方案。