衛星通信在智能電網中的應用分析

周寧寧

（黑龍江大學通信工程系，黑龍江 哈爾濱 150080）

經驗交流

衛星通信在智能電網中的應用分析

周寧寧

（黑龍江大學通信工程系，黑龍江 哈爾濱 150080）

隨著“智能電網”的提出和現代通信技術的迅猛發展，電網的發展與通信組網之間有著密切的關聯。以衛星通信系統在電網中的應用為例介紹了智能電網的有關概念和發展現狀，提出了需解決的電力通信網主要支撐問題；給出了電力衛星通信系統結構組成；研究了衛星通信系統的特點及需要突破的關鍵技術。

智能電網；衛星通信；業務需要；應用分析

通信技術經歷了從模擬信號到數字信號，從固定通信到移動通信，從有線到無線，從載波通信、微波通信到光纖通信、衛星通信的快速發展歷程［1］。現代通信技術是21世紀世界經濟增長和社會發展的重要動力，是多種技術的融合。隨著“智能電網”的提出，國家電網對通信的需求逐步增加，形成以信息通信平臺為支撐，具有信息化、自動化、互動化特征的智能電網。事實上，國家電網早已開始組建通信網，早期的通信網只用于信息采集。但由于國家電網缺乏統一的通信標準，導致了集中器無法準確無誤地采集信息，阻礙了電網與通信的結合。

智能電網，就是將現代迅猛發展的信息通信和控制技術與傳統的輸配電網網絡相結合。它需要解決以下問題：該智能電網能否利用可再生能源接入傳統電網，提高能源的利用率；能否實現與用戶的實時交互，滿足用戶與日俱增且多樣化的電力需求；在電網發生較大波動和故障時，能否持續對用戶進行供電及在惡劣氣候條件下或外力破壞下能否保證電網的安全運行等［2］。應對上述問題，必須依靠組建一張強有力、靈活而又穩定的通信網絡來實現。

1 智能電網的業務需求

電網在組建、運行和發展復雜的通信網時需要技術支撐，包括不同的傳輸介質、網絡協議、網絡設備及通信技術［3］。通信技術是實現電網智能化的重要基礎，主要包括信息和通信。信息技術側重于信息的編碼和解碼，是有關信息的收集、提取、存儲、傳遞、處理、分析和利用等。通信技術是側重于信息傳播的傳送技術，主要包含網絡交換、移動通信、無線通信、光纖通信、衛星通信等。

為將電網真正實現全球化，需要在各個領域考慮組網的問題及安全運行，智能電網電力流與信息流如圖1所示。在將可再生能源接入電網，實際上存在極大困難，要求電網具有分析調度功能，即電網可以依據負荷的變化進行能源管理，也可依據變化進行資源管理，這里所說的調度是指電網在通信網絡中的部署和管理［4］。在節約能源方面，通信網絡通過統計各點用電信息及其變化量，實現合理分配。在電網安全和可靠性方面，通信網絡通過采集用電信息，可分析故障點的位置，并迅速自愈。

圖1 智能電網電力流與信息流

2 衛星通信技術

衛星通信技術是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用人造地球衛星作為中繼站通過轉發無線電波進行通信。衛星通信由衛星和地球站2部分組成，衛星電波覆蓋范圍內的任何2點只需開通地球站電路即可進行通信，且電路配置靈活快捷，同一信道可用于不同方向或不同區間，能夠經濟地實現廣播、多址通信、多處接收。因此，相比于地面通信網絡，衛星通信具有通信距離遠、覆蓋范圍大、獨立性強、可靠性高、組網靈活、受陸地災害影響較小等優點。

衛星通信其獨特的優勢，彌補了電網在突發事件的缺陷，因此衛星通信在電網中迅速發展。衛星通信中的各個站點根據業務需求相互間組成星狀網、網狀網等結構進行通信，具有極高的靈活性，極大地滿足了電網在應急需求機動性的空間［5］。當出現地震、海嘯、臺風、洪水、人為破壞等自然或人為的突發性緊急情況時，原有變電站通信設施已出現故障甚至癱瘓的情況，衛星通信可以在原正常通信系統癱瘓情況下第一時間恢復通信。

3 衛星通信在智能電網中的應用

電力衛星通信系統是一個具有多樣性、功能上互補、業務上綜合、性能較優良的通信平臺。該系統由指揮中心、固定衛通站、衛星通信車、單兵電臺和無人機組成，如圖2所示，為電力的搶修和維護提供著強大支撐。衛星通信系統需定期檢查、維護和調試，具體包括衛星便攜站、通信車的運維調試等，確保衛星通信能夠對電網實時保護。

當衛星通信的車載移動站處于自然災害現場時，可立即對災害情況進行第一時間定位，將接地裝置進行安裝固定并輸入發電機、設置電力通信設備的參數、開通衛星的通信線路等多項工作，完成中心站的衛星通信鏈路建立和保持，衛星使用動態功率、帶寬管理等多項技術，根據天氣的變化自動調整衛星上的功率分配，衛星鏈路的調制和糾錯編碼方式能自適應地調整，以保證特殊天氣狀況通信鏈路的暢通。讓電網內的各個通信站之間完成持續通信，完成傳送音頻、視頻、語音等任務。

圖2 電力衛星通信系統

智能電網中衛星通信系統的作用包括4個方面。

a.衛星通信受外部環境的影響較小，覆蓋面積廣、不易受地質災害、部署機動靈活、通信距離遠等特點，適合于應急、救援通信。

b.衛星通信覆蓋區實現任意2點間通信，且實現車載、船載等各種裝載平臺的快速部署，自身保障能力強。可以實現語音、數據、圖像等多種業務傳輸，滿足視頻采集、信息發布及指揮調度、數據等各環節需求。在各種惡劣環境下能高效運行工作，通信信號質量得到保證。

c.衛星通信實現了通信保障、指揮調度，圖像采集傳輸等功能，在緊急突發事件現場保障通信指揮任務；突發事件的應急處理、重大活動的通信保障、施工現場的通信支持；實現單向視頻、雙向語音傳輸；滿足車輛無論在行駛中還是到達應急現場的任何時刻保持與后方指揮中心的通信暢通；衛星通信的視頻會議系統，通信車隨時隨地都可以與前方、后方建立視頻會議，便于即時指揮；指揮人員隨時掌握動態車輛位置和搶險人員分布情況。

d.電力通信通過衛星通信能夠保證電力通信的正常運行，為救災指揮人員提供精準的數據和信息，決策更具可靠性，用戶可得到快速救援，也為用戶的用電提供便利。

隨著衛星通信技術不斷地發展，衛星通信的應用范圍越來越廣，雖然衛星通信系統存在傳輸時延長、高緯度地區難以應用、效果差、太空輻射等缺點，但隨著衛星通信的IP化，衛星通信終端通過互聯網式接入方式進行靈活應用，未來如何獲得更高頻段頻譜的利用率及進一步實現衛星通信網的小型化、智能化、經濟化將成為衛星通信技術的前進方向。

4 結束語

電網的發展要適應全球能源互聯網的發展、信息通信的范圍大幅擴張、信息通信內容的飛速增長［6］，對信息通信的安全性、實時性、可靠性要求提出更高要求，這迫切需要電網在通信技術領域有進一步創新和突破，不僅是通信網組建，更是信息通信的全面施行。本文在智能電網的業務需求必要性分析的基礎上，給出了電力衛星通信系統的主要框架和結構，概述了衛星通信系統的獨特優勢，并結合電力應急通信的要求，對衛星通信系統應用前景進行展望。

［1］劉振亞.全球能源互聯網［M］.北京：中國電力出版社，2015.

［2］韓 鵬.智能電網中電動汽車充電的優化調度研究［D］.沈陽：東北大學，2012.

［3］劉 文，揚慧霞，祝 斌.智能電網技術標準體系研究綜述［J］.電力系統保護與控制，2012，21（5）：9－12.

［4］李劍峰，張婷婷.東北電網無功電壓多層協調控制研究［J］.東北電力技術，2013，34（8）：15－18.

［5］李建德，馮建民，劉 鋒，等.應急通信在國網應急系統中的應用［J］.衛星與網絡，2010，28（12）：16－20.

［6］翁 爽.未來電網需滿足“兩個代替”的要求——專訪國網能源研究院院長張運洲［J］.國家電網，2015，15（10）：5－9.

圖3 系統主菜單

4 結束語

蓄電池遠程監控系統可將采集到的實時電壓、充放電電流、內阻、溫度、蓄電池容量、健康等級及各告警量等信息傳輸到設備狀態評價大廳PMS系統的狀態監測模塊，建立統一的變電站蓄電池遠程監控系統框架，可統籌考慮現有變電站蓄電池在線監測系統的特點、科學布點、逐步應用、分階段穩步推進系統建設，降低遼寧省現有在線監測裝置接入工作量，有效保護已有投資的效益。

參考文獻：

［1］陳 曦，張曉東，耿宇缽.蓄電池在線監測系統的設計［J］.東北電力技術，2005，26（7）：38－41.

［2］馬 勇，王艷慧.電廠廠用蓄電池組的選型［J］.東北電力技術，2005，26（10）：45－47.

［3］王秀霞.固定型閥控式鉛酸蓄電池組充放電試驗與運行狀況分析［J］.東北電力技術，2009，30（1）：31－33.

［4］蘇鵬聲，王 歡.電力系統設備狀態監測與故障診斷技術分析［J］.電力系統自動化，2003，27（1）：61－65.

［5］田 娟，王 成.蓄電池在線檢測系統的設計與實現［J］.微計算機信息，2010，26（17）：103－104.

［6］劉忠勇，鄺劍昆，劉根才.變電站新型蓄電池遠程監控系統的研發與應用［J］.科技資訊，2012，30（12）：131－132.

作者簡介：

包 蕊（1981—），女，碩士，高級工程師，從事二次設備研究。

（收稿日期 2016－06－25）

Application and Analysis on Satellite Communication in Smart Grid

ZHOU Ning?ning
（Heilongjiang University Communication Engineering Department，Harbin，Heilongjiang 150080，China）

According to the development of smart grid and modern communication technique，the relationship between grid and com?munication network is more closer，especially the application of satellite.Not only the concepts of smart grid and communication sys?tem，but also the multiple needs of the satellite services are considered.This paper reveals the new characteristic and motivation of sat?ellite communication.It also researches the key breakthrough point of the development.

Smart grid；Satellite communication；Requirement of services；Application analysis

TM76；TM73

A

1004－7913（2016）09－0032－03

周寧寧（1994—），女，主要從事通信工程技術研究。

2016－06－26）