面向智能配用電網(wǎng)絡(luò)的電力無(wú)線專網(wǎng)技術(shù)分析

陳豪+陳杰

【摘要】 智能配用電網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)很重要的構(gòu)成部分就是其配用電通信網(wǎng)。配用電通信網(wǎng)具有較大的覆蓋范圍、分散的信號(hào)等特點(diǎn)，可以彌補(bǔ)光纖通信的不足，以建構(gòu)完善的配用電網(wǎng)絡(luò)。因此我們需要設(shè)計(jì)出性能良好地電力無(wú)線通信系統(tǒng)。本文主要從滿足智能配用電需求出發(fā)，詳細(xì)分析了通信網(wǎng)對(duì)帶寬、時(shí)延和安全的需求，并針對(duì)現(xiàn)狀提出了新的電力無(wú)線寬帶解決策略。

【關(guān)鍵詞】 智能配用電網(wǎng)絡(luò) 無(wú)線 電力 系統(tǒng) 技術(shù)

一、智能配用電通信特點(diǎn)以及業(yè)務(wù)分析

1.1智能配用電通信特點(diǎn)

智能配用電通信網(wǎng)絡(luò)當(dāng)前一般采用復(fù)合組網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)。智能配用電網(wǎng)一體化通信平臺(tái)主要有四個(gè)層次。當(dāng)前供電企業(yè)的光纖骨干傳輸網(wǎng)是第一層次，完成從光纖網(wǎng)到配電網(wǎng)開(kāi)關(guān)站、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、公用配電變壓器、柱上開(kāi)關(guān)以及分布式能源站點(diǎn)等的通信覆蓋為第二層次，完成通過(guò)配電變壓器到用戶表計(jì)、分布式能源站點(diǎn)以及電動(dòng)汽車充電站等的通信覆蓋為第三層次，完成普通用戶家庭內(nèi)部組網(wǎng)，為系統(tǒng)提供高速信息數(shù)據(jù)傳輸通道為第四層次。一般配電自動(dòng)化通信網(wǎng)可以通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線通信聯(lián)合組網(wǎng)的通信方式，如第二層次可以考慮采用靈活易擴(kuò)充的無(wú)線通信方式。

1.2智能配用電業(yè)務(wù)需求分析

第一，帶寬需求分析。電力用戶息采集對(duì)象包括所有電力用戶，用戶一般可以劃分為A類大型專變用戶、B類中型專變用戶、C類三相一般工商用戶、D類單相一般工商用戶、E類居民用戶以及F類公用配變考核計(jì)量點(diǎn)，不同用戶的通信流量需求不同，前面四類的用電信息采集沒(méi)有集中器，一個(gè)終端模塊只負(fù)責(zé)一個(gè)用戶，一般其數(shù)據(jù)傳輸需求要低于E類和F類用戶。其次是配電自動(dòng)化方面，系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)完成開(kāi)關(guān)站、變電站、環(huán)網(wǎng)柜、柱上變壓器以及開(kāi)關(guān)等設(shè)備數(shù)據(jù)的采控，系統(tǒng)配電終端同配電站間的通信適宜采用DL/T6345-101以及循環(huán)遠(yuǎn)動(dòng)協(xié)議等。

第二，時(shí)延需求。配電網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)務(wù)不同則時(shí)延要求不同，如用電信息采集系統(tǒng)的反饋速度分別是：主站巡檢終端信息時(shí)間不超過(guò)15分鐘，而系統(tǒng)控制操作響應(yīng)時(shí)間則不能超過(guò)5秒。

第三，安全性需求。為了保障系統(tǒng)安全，一般配電自動(dòng)化系統(tǒng)站點(diǎn)的通信方式采用電力光纖通信為主，無(wú)線通信為輔的通信方式。公網(wǎng)通信APN與VPN一般要采用訪問(wèn)控制、安全隔離以及認(rèn)證加密等措施。用電信息采集系統(tǒng)的不同站點(diǎn)系統(tǒng)間一般需要建構(gòu)遠(yuǎn)程安全加密信道、并輔以網(wǎng)絡(luò)邊界防護(hù)、身份認(rèn)證以及隔離裝置等安全保障措施。

二、新型電力無(wú)線寬帶解決方案

2.1新型電力無(wú)線寬帶關(guān)鍵技術(shù)

第一，載波聚合。為了適應(yīng)新型寬帶頻譜利用率的要求，系統(tǒng)一般會(huì)采用載波聚合技術(shù)。該技術(shù)能將非連續(xù)分配的子成員載波進(jìn)行聚合，聚合后的載波能分配給目標(biāo)用戶使用，從而有效提升帶寬傳輸效率。

第二，更靈活的幀結(jié)構(gòu)。配電網(wǎng)系統(tǒng)一般要求實(shí)行雙向通信，不過(guò)當(dāng)前的上下行業(yè)務(wù)通信量是非均衡的，而且上行業(yè)務(wù)量要大于下行業(yè)務(wù)量。不過(guò)時(shí)分雙工系統(tǒng)可以有效解決這個(gè)問(wèn)題，該系統(tǒng)能通過(guò)上下行業(yè)務(wù)的時(shí)隙的比例調(diào)整，從而調(diào)整上下行信道占用資源，如將一幀報(bào)文的五個(gè)子幀分別設(shè)計(jì)為：一個(gè)子幀負(fù)責(zé)下行業(yè)務(wù)，三個(gè)子幀負(fù)責(zé)上行業(yè)務(wù)，中間一個(gè)特殊子幀負(fù)責(zé)同步與上下行通信之間的轉(zhuǎn)換，進(jìn)而滿足非對(duì)稱業(yè)務(wù)需求。

第三，安全結(jié)構(gòu)。新的電力無(wú)線寬帶系統(tǒng)主要有兩層安全保護(hù)。第一層是通用陸基無(wú)線接入網(wǎng)的RRC協(xié)議，第二層是演進(jìn)的分組核心網(wǎng)中的非接入層安全。兩層安全保護(hù)可以有效提高電力無(wú)線寬帶系統(tǒng)的安全性。

2.2實(shí)施方案

新型電力無(wú)線寬帶的實(shí)施方案原理大致如下：為后臺(tái)主站同遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊之間提供可靠性和安全性很高的數(shù)據(jù)傳輸通道，為遠(yuǎn)程通信模塊和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供管理和配置功能。新型電力無(wú)線寬帶支持的電網(wǎng)業(yè)務(wù)包括負(fù)荷管理、配電自動(dòng)化、用電信息采集、應(yīng)急搶修和檢修、智能電網(wǎng)用戶服務(wù)、移動(dòng)資產(chǎn)可視化管理以及電力安全監(jiān)控等。

新型電力無(wú)線寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要由饋線終端單元、配變終端單元、配電終端單元、業(yè)務(wù)平臺(tái)、核心網(wǎng)、接入設(shè)備以及終端設(shè)備構(gòu)成。業(yè)務(wù)平臺(tái)負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集和處理，核心網(wǎng)主要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和接入網(wǎng)的控制管理；接入設(shè)備主要負(fù)責(zé)無(wú)線覆蓋以及終端控制接入；終端設(shè)備主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)的采集、上傳和下發(fā)。新的電力無(wú)線寬帶系統(tǒng)同當(dāng)前系統(tǒng)設(shè)備的兼容性很高，影響很小，由于新系統(tǒng)在終端設(shè)備上使用的是統(tǒng)一接口，所以把當(dāng)前終端設(shè)備里面的通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)發(fā)送模塊替換為新的遠(yuǎn)程通信模塊就行了，這樣能盡可能地降低新系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)的影響?；緦儆谙到y(tǒng)建設(shè)中所占投資比重較大的部分，不過(guò)由于利用當(dāng)前的電力專用230MHz頻段，其頻率相對(duì)較低，系統(tǒng)覆蓋面相對(duì)較大，能有效節(jié)約成本。

三、結(jié)束語(yǔ)

為了適應(yīng)新的通信需求，文章提出了新型的電力無(wú)線寬帶設(shè)計(jì)方案，方案滿足了配電自動(dòng)化、面向用電信息采集、應(yīng)急通信以及負(fù)荷管理等智能配用電業(yè)務(wù)需求。實(shí)驗(yàn)證明，新的電力無(wú)線寬帶系統(tǒng)是以電力專用頻譜資源為依托的，因此利用電力專用無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，是解決系統(tǒng)通信技術(shù)問(wèn)題相對(duì)理想的方案。