面向智能配用電網絡的電力無線專網技術分析

陳豪+陳杰

【摘要】 智能配用電網絡的一個很重要的構成部分就是其配用電通信網。配用電通信網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絡。因此我們需要設計出性能良好地電力無線通信系統。本文主要從滿足智能配用電需求出發，詳細分析了通信網對帶寬、時延和安全的需求，并針對現狀提出了新的電力無線寬帶解決策略。

【關鍵詞】 智能配用電網絡 無線 電力 系統 技術

一、智能配用電通信特點以及業務分析

1.1智能配用電通信特點

智能配用電通信網絡當前一般采用復合組網結構來實現。智能配用電網一體化通信平臺主要有四個層次。當前供電企業的光纖骨干傳輸網是第一層次，完成從光纖網到配電網開關站、環網柜、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，為系統提供高速信息數據傳輸通道為第四層次。一般配電自動化通信網可以通過有線網絡和無線通信聯合組網的通信方式，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，一般其數據傳輸需求要低于E類和F類用戶。其次是配電自動化方面，系統主要負責完成開關站、變電站、環網柜、柱上變壓器以及開關等設備數據的采控，系統配電終端同配電站間的通信適宜采用DL/T6345-101以及循環遠動協議等。

第二，時延需求。配電網系統業務不同則時延要求不同，如用電信息采集系統的反饋速度分別是：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。為了保障系統安全，一般配電自動化系統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。用電信息采集系統的不同站點系統間一般需要建構遠程安全加密信道、并輔以網絡邊界防護、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，系統一般會采用載波聚合技術。該技術能將非連續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。配電網系統一般要求實行雙向通信，不過當前的上下行業務通信量是非均衡的，而且上行業務量要大于下行業務量。不過時分雙工系統可以有效解決這個問題，該系統能通過上下行業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務，三個子幀負責上行業務，中間一個特殊子幀負責同步與上下行通信之間的轉換，進而滿足非對稱業務需求。

第三，安全結構。新的電力無線寬帶系統主要有兩層安全保護。第一層是通用陸基無線接入網的RRC協議，第二層是演進的分組核心網中的非接入層安全。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控模塊之間提供可靠性和安全性很高的數據傳輸通道，為遠程通信模塊和網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業務包括負荷管理、配電自動化、用電信息采集、應急搶修和檢修、智能電網用戶服務、移動資產可視化管理以及電力安全監控等。

新型電力無線寬帶網絡系統主要由饋線終端單元、配變終端單元、配電終端單元、業務平臺、核心網、接入設備以及終端設備構成。業務平臺負責業務數據采集和處理，核心網主要對數據進行傳輸和接入網的控制管理；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務信息數據的采集、上傳和下發。新的電力無線寬帶系統同當前系統設備的兼容性很高，影響很小，由于新系統在終端設備上使用的是統一接口，所以把當前終端設備里面的通用分組無線業務發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對現有系統的影響。基站屬于系統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，系統覆蓋面相對較大，能有效節約成本。

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務需求。實驗證明，新的電力無線寬帶系統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絡，是解決系統通信技術問題相對理想的方案。