陳豪+陳杰

【摘要】 智能配用電網(wǎng)絡的一個很重要的構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、分散的信號等特點，可以彌補光纖通信的不足，以建構完善的配用電網(wǎng)絡。因此我們需要設計出性能良好地電力無線通信系統(tǒng)。本文主要從滿足智能配用電需求出發(fā)，詳細分析了通信網(wǎng)對帶寬、時延和安全的需求，并針對現(xiàn)狀提出了新的電力無線寬帶解決策略。

【關鍵詞】 智能配用電網(wǎng)絡 無線 電力 系統(tǒng) 技術

一、智能配用電通信特點以及業(yè)務分析

1.1智能配用電通信特點

智能配用電通信網(wǎng)絡當前一般采用復合組網(wǎng)結構來實現(xiàn)。智能配用電網(wǎng)一體化通信平臺主要有四個層次。當前供電企業(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)開關站、環(huán)網(wǎng)柜、配電室、公用配電變壓器、柱上開關以及分布式能源站點等的通信覆蓋為第二層次，完成通過配電變壓器到用戶表計、分布式能源站點以及電動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。一般配電自動化通信網(wǎng)可以通過有線網(wǎng)絡和無線通信聯(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充的無線通信方式。

1.2智能配用電業(yè)務需求分析

第一，帶寬需求分析。電力用戶息采集對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類公用配變考核計量點，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有集中器，一個終端模塊只負責一個用戶，一般其數(shù)據(jù)傳輸需求要低于E類和F類用戶。其次是配電自動化方面，系統(tǒng)主要負責完成開關站、變電站、環(huán)網(wǎng)柜、柱上變壓器以及開關等設備數(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)遠動協(xié)議等。

第二，時延需求。配電網(wǎng)系統(tǒng)業(yè)務不同則時延要求不同，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間不超過15分鐘，而系統(tǒng)控制操作響應時間則不能超過5秒。

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

二、新型電力無線寬帶解決方案

2.1新型電力無線寬帶關鍵技術

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

第二，更靈活的幀結構。配電網(wǎng)系統(tǒng)一般要求實行雙向通信，不過當前的上下行業(yè)務通信量是非均衡的，而且上行業(yè)務量要大于下行業(yè)務量。不過時分雙工系統(tǒng)可以有效解決這個問題，該系統(tǒng)能通過上下行業(yè)務的時隙的比例調整，從而調整上下行信道占用資源，如將一幀報文的五個子幀分別設計為：一個子幀負責下行業(yè)務，三個子幀負責上行業(yè)務，中間一個特殊子幀負責同步與上下行通信之間的轉換，進而滿足非對稱業(yè)務需求。

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

2.2實施方案

新型電力無線寬帶的實施方案原理大致如下：為后臺主站同遠程監(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，為遠程通信模塊和網(wǎng)絡設備提供管理和配置功能。新型電力無線寬帶支持的電網(wǎng)業(yè)務包括負荷管理、配電自動化、用電信息采集、應急搶修和檢修、智能電網(wǎng)用戶服務、移動資產(chǎn)可視化管理以及電力安全監(jiān)控等。

新型電力無線寬帶網(wǎng)絡系統(tǒng)主要由饋線終端單元、配變終端單元、配電終端單元、業(yè)務平臺、核心網(wǎng)、接入設備以及終端設備構成。業(yè)務平臺負責業(yè)務數(shù)據(jù)采集和處理，核心網(wǎng)主要對數(shù)據(jù)進行傳輸和接入網(wǎng)的控制管理；接入設備主要負責無線覆蓋以及終端控制接入；終端設備主要負責業(yè)務信息數(shù)據(jù)的采集、上傳和下發(fā)。新的電力無線寬帶系統(tǒng)同當前系統(tǒng)設備的兼容性很高，影響很小，由于新系統(tǒng)在終端設備上使用的是統(tǒng)一接口，所以把當前終端設備里面的通用分組無線業(yè)務發(fā)送模塊替換為新的遠程通信模塊就行了，這樣能盡可能地降低新系統(tǒng)對現(xiàn)有系統(tǒng)的影響。基站屬于系統(tǒng)建設中所占投資比重較大的部分，不過由于利用當前的電力專用230MHz頻段，其頻率相對較低，系統(tǒng)覆蓋面相對較大，能有效節(jié)約成本。

三、結束語

為了適應新的通信需求，文章提出了新型的電力無線寬帶設計方案，方案滿足了配電自動化、面向用電信息采集、應急通信以及負荷管理等智能配用電業(yè)務需求。實驗證明，新的電力無線寬帶系統(tǒng)是以電力專用頻譜資源為依托的，因此利用電力專用無線通信網(wǎng)絡，是解決系統(tǒng)通信技術問題相對理想的方案。