3G 通信技術在智能電網中的應用探討

引言：隨著無線通信技術的不斷發展，利用移動通信技術實現電力系統中的數據傳輸，將是智能電網的重要發展方向。本文介紹了3G 通信技術的特點，分析了3G技術在智能電網運行中的優勢及具體應用。

一、電力通信系統的3G技術發展

電力通信系統是電力生產的保障。通過有效的通信手段，將控制中心的命令準確快速地傳送到遠方終端，并將遠方設備運行情況的信息收集到控制中心。目前常用的通信方式有Internet、光纖通信，微波通信等。而這些通訊方式普遍存在的問題是要自建專用信道，工程投資大，維護工作繁重。隨著無線通信技術的不斷發展，利用移動通信技術實現電力系統中的數據傳輸，將是智能電網的重要發展方向。

二、3G技術基本特點

目前已確立的3G標準分析，其網絡特征主要體現在無線接口技術上。蜂窩移動通信系統的無線技術包括小區復用、多址/雙工方式、應用頻段、調制技術、射頻信道參數、信道編碼及糾錯技術、幀結構、物理信道結構和復用模式等諸多方面。縱觀3G無線技術演變，一方面它并非完全拋棄了2G，而是充分借鑒了2G網絡運營經驗，在技術上兼顧了2G的成熟應用技術，另一方面，根據IMT-2000確立的目標，未來3G系統所采用無線技術應具有高頻譜利用率、高業務質量、適應多業務環境，并具有較好的網絡靈活性和全覆蓋能力。3G在無線技術上的創新主要表現在以下幾方面：

（一）采用高頻段頻譜資源

為實現全球漫游目標，按ITU規劃IMT-2000將統一采用2G頻段，可用帶寬高達230MHz，分配給陸地網絡170MHz，衛星網絡60MHz，這網絡為3G容量發展，實現全球多業務環境提供了廣闊的頻譜空間，同時可更好地滿足寬帶業務。

（二）采用寬帶射頻信道，支持高速率業務

充分考慮承載多媒體業務的需要，3G網絡射頻載波信道根據業務要求，可選用5/10/20M等信道帶寬，同時進一步提高了碼片速率，系統抗多徑衰落能力也大大提高。

（三）實現多業務、多速率傳送

在寬帶信道中，可以靈活應用時間復用、碼復用技術，單獨控制每種業務的功率和質量，通過選取不同的擴頻因子，將具有不同QoS要求的各種速率業務映射到寬帶信道上，實現多業務、多速率傳送。

（四）快速功率控制

3G主流技術均在下行信道中采用了快速閉環功率控制技術，用以改善下行傳輸信道性能，這一方面提高了系統抗多徑衰落能力，但另一方面由于多徑信道影響導致擴頻碼分多址用戶間的正交性不理想，增加了系統自干擾的偏差，但總體上快速功率控制的應用對改善系統性能是有好處的。

（五）采用自適應天線及軟件無線電技術

3G基站采用帶有可編程電子相位關系的自適應天線陣列，可以進行發信波束賦形，自適應地調整功率，減小系統自干擾，提高接收靈敏度，增大系統容量，另外軟件無線電技術在基站及終端產品中的應用，對提高系統靈活性、降低成本至關重要。

三、3G技術在智能電網運行中的優勢

為了適應未來智能電網的發展，通信網應具有以下條件：①高速率；②高帶寬；③高覆蓋；④高可靠。而3G技術無疑是一個很好的選擇。

3G應用到智能電網中的優勢主要表現在：①數據傳輸速度快，電力系統大量信息數據的傳輸和高速可靠的數據交互為智能電網開放性地兼容各類設備提供了可靠的通信機制；②3G的視頻功能將大大的方便電網與需求側、發電商、環境和諧相處，為其提供完成交易的信息處理平臺和物理載體；③3G具有高安全性和高可靠性，智能電網為了防御信息攻擊，提高信息安全，提高自愈能力，需要3G技術，同時它也為智能控制、電力搶修、智能需求側管理提供了準確可靠、實時的數據信息[4～5]。

四、3G技術在智能電網中的具體應用

（一）網視頻監控

隨著電力系統保護技術及自控技術的提高，無人值班變電站已成為電力系統的主流，實現調度中心對變電站的遠程控制與調節，僅僅有“四遙”是遠遠不夠的，還必須了解變電站的一次，二次設備的外觀監控與變電站的防火防盜情況。將視頻監控系統運用到電力調度自動化系統上，即第五遙——遙視，巡檢中心、集控中心等相關部門通過現有的電力通信網對所屬變電站實現遠程實時圖像監控、遠程故障和意外情況告警接收處理，可提高變電站運行和維護的安全性和可靠性，并可逐步實現電網的可視化監控和調度。而這些對傳輸通道的可靠性和帶寬提出更高的要求。采用固定寬帶與移動3G通信技術相結合，可實時傳送清晰的動態視頻信息，滿足電力網絡利用視頻進行實時監測的要求。

（二）線路巡檢

隨著國家電力輸送網絡迅速擴大，電力部門對電力系統的安全穩定運行、監控及保護提出了更高的要求。當輸電線路發生故障時，為了找出故障點，要組織大量的人力和物力，耗資巨大，而且精度不高，給電力系統帶來巨大的經濟損失和社會影響。基于3G的輸電線路故障定位及維修系統可使電力部門調度人員實時獲得輸電線路故障信息，提高了故障處理的科學性和可靠性，對電網的穩定運行起到了重要的促進作用。同時，搶修人員通過GIS與GPS可以迅速找到故障地點，通過應用正確的處理手段快速恢復輸電線路供電，對減小因輸電線路故障引起的經濟損失和所造成社會影響將起到重要的作用。

（三）應急搶險指揮

由于一些突發情況造成電力網絡故障或電力系統損壞的情況時有發生，需要提高應急搶險的能力，快速恢復電網的正常運行。在電力應急搶修車中加裝3G移動通信終端，通過音頻和視頻傳輸遠程現場信息，將搶修現場情況與電網運行情況等系統互聯。以保證各部分信息迅速流通、互動。使遠端指揮人員實時了解電網的現場狀況，做出正確判斷和指揮。這對提高現場的指揮調度能力，縮短搶險時間，提高應急能力，減少災害造成的影響有這重要的作用。

（四）電力通信系統的安全

隨著互聯電網的不斷擴大，電力通信的安全成為了很重要的問題。3G技術是要借助于網絡技術的，而網絡的安全性是我們所擔憂的，所以我們要應用3G技術要特別注意其安全性能的提高。

五、3G技術在智能電網中應用的展望

移動通信的發展，特別是3G網絡的建成，有力的促進了電力行業的發展。基于以上對3G以及通信技術在電力工業的應用，針對3G技術在智能電網的應用提出如下建議：首先，要努力結合GPRS和各種通信技術與3G技術，建設智能電網通信體系。其次，要在國家電網“面向應用、立足創新、形成標準、建立示范”的指導思想下，在3G通信的系統開發、標準體系、信息安全、軟件平臺等方面進行了重點技術研究，力求在“電力3G”的核心技術上取得突破。

參考文獻

[1] 高鵬.3G技術問答（第2版）.人民郵電出版社；第2版，2011-8.

[2] 余南華，陳云瑞.通信技術.中國電力出版社；第1版，2012-3.

[3] 馮垛生，王飛，張淼，楊鈞.智能電網技術知識解讀.人民郵電出版社；第1版，2013-01.

（作者單位：朔州供電公司）