摘要：本文简要地介绍了智能电网的概念和历史，并以智能电网的核心：通信部分的建设为切入点，通过分析现有的商业智能电网技术和当前互联网技术中新兴和有用的网络技术，综合比较，提出了一种新的网络架构，并阐述了其原理、实用性和演进方式。最后对基于这种架构的智能电网前景进行了展望。
关键词：智能电网 分布式网络 云计算 近场通信 对等网
0 引言
2009年初，我国国家电网启动了“坚强智能电网体系研究报告”、“坚强智能电网综合研究报告”和“智能电网关键技术研究框架”等项目的研究。4月15日华北电网向社会公布了智能电网规划。5月21日在北京召开的“2009特高压输电技术国际会议”上，国家电网公司正式宣布将建设“坚强的智能电网”。至此，我国的智能电网建设步入了正式的发展时期。[1-3]
本文将把重点放置在智能电网信息化建设中的信息和通信部分，这一部分是智能电网和核心和灵魂所在，也是与其他电网系统的重要区别之处。
1 现有的智能电网方案和网络技术
1.1 SmartMeter系统
SmartMeter系统是世界领先的智能电网解决方案提供者SmartSynch公司的核心产品。这个系统基于IP协议接入和处理电网计量仪器信息，对电网进行控制，向企业和用户提供电网监控服务。
目前许多智能电网的技术方案都涉及到对电网的物理结构做出较大改变，这些过于理想化的模型很难应用于实际的大规模部署中，因此，尽量保持现有电网的物理结构对于设计智能电网系统来说是十分重要的[4]。
1.2 分布式网络技术
所谓分布式网络，顾名思义，即网络中各个节点并非集中在一起，而是分散在网络各处。这里的节点可以是物理上的节点，即主机，传感器和具有联网功能的各类终端设备，当然也可以是逻辑上的概念，即应用程序或者协议驱动等。在分布式网络中，对等节点可以直接相互通信，并不需要服务器进行中转，这种对等也可以是硬件上的或者逻辑上的。
1.3 云计算技术
云计算是在网格计算，集群计算的基础上发展而来的概念。其核心是使用集中在一起的廉价计算设备和存储设备提供可伸缩的，按需分配的通用或专用的计算和存储服务的形式。
目前云计算技术按照其架设的层次可分为：SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）、IaaS（基础设施即服务），其中SaaS主要用于专业应用，在电网中可用于计量统计，决策等电网专业应用。PaaS和IaaS可以自由地装入各种应用软件和操作系统提供给用户和企业进行更为通用的应用[5]。
1.4 近场通信技术
所谓近场通信，是指一种有效距离10cm左右的高频无线通信技术。这种通信技术向消费者提供了一种简便，直观的信息交换方式，非接触和内置芯片的实现方式使得其应用范围比较传统磁卡和接触式芯片设备更加广泛。同时，近场通信的实现方案价格十分低廉，将其搭载在移动设备上还能够和移动设备进行交互，实现更加高级和定制化的服务。
近场通信可用于身份识别、金融支付、票务等消费应用，通过结合手机也可以实现智能钱包等综合性应用。
2 基于雪片结构的分布式智能电网网络
智能电网是传统电网的升级产物，它是对传统电网阶段性的，循序渐进的改造，因此在大胆使用新技术的同时，最大限度地保持老线网也是非常重要的。这里将探讨一种架构方式，充分将现代互联网通信技术融合到电网中，取长补短，以较小成本来升级智能电网。
本文中提到的雪片结构是一种网络的逻辑结构，它不同于典型的分布式网络，这种结构顾名思义就像雪片一样：具有区域性的中心节点;非中心相邻节点间具有链路;区域性中心节点也符合上述条件;具有一个根节点[6]。一言以概之，这个网络是分布式和传统网络的结合体。
2.1 P2P和C/S模式结合的通信网组网方式
P2P网络，即对等网，是一种典型的分布式逻辑网络的形式，信息在网络中直接交换。在雪片结构中，P2P网络组成整个结构的同级节点对等通信部分。
雪片结构中还有一种重要的类型，即区域中心节点。这个概念继承于传统的中心网络。因为完全的分布式结构并不适宜进行通用的网络应用，实际上很多具有逻辑中心应用在中心网络中具有更高的执行效率和敏捷的部署，同时中心节点还可以像网络中提供富裕的资源，分担瘦节点终端的压力。因此，作为一个实用网络，应该部署一些中心节点。
在对等网中基于不破坏对等网的基本特性的前提，我们设置一种称为区域中心节点的节点类型，与它直接相连的次级节点被认为在同一个区域中。同时，区域节点的设置造成了客观上的网络分级（分层），同级的区域中心节点又构成了一级并与上级相连。最后整个网络收敛于一个根节点处。在网络中的高一级的节点一般地要比低级的节点拥有更加富裕的资源，这包括计算资源，网络资源，存储资源等，这些资源可以通过服务的形式向下级提供或者供运行一些特定的管控应用。
2.2 通信网与电力网的融合方式
现在已有的电力网络是采用典型的总线结构。但是总线结构的网络中，支线并不是集中在一个节点处连接到干线上的，实际上，支线都似乎分散地连接在干线各处的，这种连接方式和一般的通信网络并不一致。这种传输方式较传统的通信网络而言，无疑是比较昂贵的，但是，其好处是节约了基础网络线路的建设成本。
除了电力调制以外，还可以比照电力网络线路的部署，在沿线建立纯数据线路网络。这种传输方式在保证线路主要节点可以相互重合的基础上，充分利用了成熟的电信技术，减小了电力调制大规模部署的风险性和电力调制复用路数的限制问题，当然重新部署通信线路将耗费较大的成本[7]。
综上我们在实际建设者中应当采用折衷的方案，譬如在骨干网上建立电力专用数据线路，同时支持公共电信网络的接入，这种接入可以通过发布服务的方式实现，另外在偏远地区，可以采用电力调制方式，避免向偏远地区二次架设网络的昂贵支出。
2.3 网络应用的部署和应用前景
智能电网其智能来源于强大的计算和信息存储能力和无处不在的终端和传感器，因此云计算和近场通信技术就显得尤为关键了。
这种智能电网还能够很好地支持目前方兴未艾的微电网架构[8]，微电网和主干电网的层级关系与雪片模型相当吻合，只需在微电网中设立区域中心节点并与其他区域中心节点和上级节点连接，微电网的监控、计量和管理便可以很好地和主电网相容。
智能电网的终端设备由于其可具有计量，物理位置确定等特性，因此无疑会是所有网络基础设施中分布最广，覆盖最全的设备，在智能电网的应用中可以充分利用这种设备的先天优势。通过在设备中搭载或者存储地理信息记录，整个网络就能形成一个覆盖所有通电地区的地理信息系统，这个系统可向网络和云服务发布精确的地理位置信息，进而帮助维修人员进行故障定位，或者帮助无线智能设备的持有用户定位当前位置并根据服务提供者的发布获得相应社会服务信息。
参考文献：
[1]郭东亮，张铁军，戴宪华.智能电网:电信服务新领域[J].中国新通信，2009(12):50~53
[2]曾祥滏.智能电网建设框架及主要建设内容研究[J].新材料产业，2010(02):37~39
[3]潘睿，刘俊勇，郭晓鸣.面向智能电网的电力系统云计算[J].四川电力技术，2009(12):6~10，37
[4]SmartSynch官方网站.
[5]陈忠林，孙雁，干静.分布式网络环境下的负载平衡原理及算法[J].四川大学学报，2003(11):97~100
[6]S.Deering，Cisco，R.Hiden，Nokia.Internet Protocol Version6(IPv6)Specification(RFC2460)[S].IETF Network Working Group，1998.12.
[7]T.Narten，E.Nordmark，W.Simpson.Neighbor Discovery for IP Version 6(IPv6)[S]. RFC，1998.
[8]林小茶，李光，金爽.嵌入式可信计算机研究[J].计算机工程与设计，2009(16):3730~3734