【摘要】 smart grid with wireless communications 1
先进的信息/通信基础设施是成功运营智能电网（smart grids，SGs）的关键，为客户提供高效、可靠和可持续的电力。本文在介绍 SGs 通信范式的背景后，对 SG 通信基础架构的主要问题、关键技术和需求进行了全面的分析。
并讨论了云计算（Cloud computing，CC）和物…

smart grid with wireless communications 1

先进的信息/通信基础设施是成功运营智能电网（smart grids，SGs）的关键，为客户提供高效、可靠和可持续的电力。本文在介绍 SGs 通信范式的背景后，对 SG 通信基础架构的主要问题、关键技术和需求进行了全面的分析。

并讨论了云计算（Cloud computing，CC）和物联网在SGs中的作用。最后，对SGs通信基础设施的标准化、潜在应用和未来的研究成果进行了分类和讨论。

定义

智能电网 (SG) 是指电力系统与通信、信息和控制基础设施的结合，能够对电力系统各部分的运行进行监控、管理和优化。

它旨在提高电力系统的

• economic performance
• efficiency
• flexibility
• reliability
• resiliency
• safety
• security

包括在

• 可再生和分布式能源（renewable and distributed energy resources，DERs）
• 插电式混合动力汽车（plug-in hybrid electric vehicles，PHEVs）
• 插电式电动汽车（plug-in electric vehicles，PEVs）
• 需求侧管理（demand-side management，DSM）
• 需求响应（demand response，DR）

里面的

• generation 发电
• transmission 输电
• distribution 配电
• consumption operation 消费操作

为了实现这些目标，需要一个先进的信息和控制基础设施，配备适当的双向通信和电力基础设施，能够交换和交付实时信息和电力 SG 的不同组成部分。
智能电子设备 (IEDs) 是 SG 的关键部件，包括传感器、智能仪表、保护继电器、断路器、重合闸和相位测量单元(PMUs)。需要通信基础设施以自动化的方式有效交换信息和控制指令。

SG 通信架构

SG 通信基础设施通常由各种层次结构组成，每个层次负责促进电网组件之间的信息交换。从体系结构上看，可分为三个级别

• 短程网络
• 中程网络
• 远程网络

基础设施的每一级都是不同标准下的有线和无线技术的异构组合，适用于各种 SG 应用程序和特定需求，如带宽、覆盖区域、数据速率、频率范围、延迟、可靠性和安全性。

在 SG 的不同领域中有许多类型的对象用于监视、分析和控制整个系统，它们的连接性、自动化和互操作性是一个关键的挑战。为此，物联网(IoT)是指可用的智能对象之间的通信，可以促进SG的发电、传输、分发和客户级的功能。

SG 的异构体系结构提供了利用先进技术在不同级别解决各种挑战的能力。SG 基础设施需要在公用事业和客户之间进行实时和双向通信，并让软件程序管理生产者和最终用户双方的电力消耗。新兴的云计算 (CC) 技术被认为是一种以可靠、安全和可扩展的方式通过许多物联网智能设备管理 SG 的适当技术。

CC 技术借助物联网技术，通过物联网智能设备，在任何地点、任何时间提供对不同存储、计算资源和应用的访问。另一方面，由于 SGs 产生的大数据，传统的通信和信息管理方式是不够的，CC 应用可以帮助处理如此庞大的数据。

综述

现有的综述讨论了 SGs 和相关标准的通信技术和要求的某些方面。本文对 SGs 中信息和通信基础设施的应用进行了全面综述，重点介绍了物联网和 CC 等新兴技术，并讨论了这些领域的最新成果。

在该领域现有的调查中，主要集中在网络技术问题上，而在本文中，考虑联合面向 SG 和面向网络的方法，而不是单纯研究网络技术问题。本文对 SGs 通信和信息基础设施的几乎所有技术和方面进行了全面的综述。讨论了不同技术之间的相互作用和相互关系，以及 SGs 中信息与通信技术 (ICT) 的组成部分。

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