電力終端通信接入網通信技術匹配

陳葆杰

（國網河南省三門峽市陜州供電公司，河南 三門峽 472000）

一、相關概述

（一）系統采用的關鍵技術

對于這一定位系統和使用的移動終端來說，這一系統主要是嵌入式的，所以這一系統的終端設備有著多樣化的特點，例如筆記本電腦、手機都可以是這一系統的移動終端。在配電系統的接入網中，移動終端的作用主要是為人民提供所需信息的數字化內容，并對這一數據信息進行及時的反饋。受到當前生活模式的影響，嵌入式技術在各種應用技術方面有著自身的獨特性，且是人們日常生活中采用的比較常見的一種技術模式，并且這一技術在配電建設過程中操作相對簡單，能夠盡可能地避免后期返修工作。在移動通訊的領域中，無線接入的類型主要有兩個方面：一方面就是通過數字化的形式借助移動電話設備來實現，另一方面則是借助局域網絡來實現。受到當前配電通訊接入網絡的影響，所采用的接入形式，主要結合實際的配電情況，并對使用的用戶進行分析和選擇。就當前的發展趨勢來看，無線接入技術主要向第二種模式發展。在GIS 定位系統的基礎上，配電通信接入網絡采用的各種技術在不斷地發展創新，隨著科學技術的發展也逐漸演變出部分新型的應用技術，例如分布式空間數據管理技術就是其中的典型。這一應用技術是地理信息系統構建過程中比較關鍵的部分，主要分布于物理層面，并在邏輯中集中。在建設配電網絡的過程中，與通訊網絡不同的形式在于使用用戶在不斷地發生變化，且位置信息也是在不斷更替的，但是使用電量的用戶在位置的穩定性方面也比較突出，每個使用用戶產生的用電信息也是多樣化的，任何單一的數據信息都不能滿足系統數據分析的需求，因此，在地理信息系統的基礎上，對各種數據信息進行實時的搜集，才能實現分布式數據分析，才能保障居民用的安全性和穩定性，同時能夠地對電力資源分配更加合理化。

（二）分析檢測電力終端通信協議的重要意義

在當前時代背景下,落實新型數字基礎設施建設、推動傳統電網設備業務與信息通信新技術融合發展是電力公司發展的主要趨勢。我國大部分電力企業紛紛開展信息化轉型發展工作,但在實際過程中,由于互聯網技術的脆弱性,使得電力終端設備方面存在一定的安全問題,影響電力相關設備運作的安全性和穩定性,甚至極易造成電力數據的泄露及篡改,不僅影響電力供應質量,對電力企業的發展也具有一定的影響。但是,通過使用相關技術對電力終端通信協議進行檢測,能夠對邊緣側設備安全接入認證、網絡信息數據的傳輸等提供安全檢測保護,并強化邊緣代理、接入平臺、匯聚節點的安全防護測評能力,以檢測技術為基礎構建邊緣側整體網絡安全防護技術體系,從而加強對電力終端設備的安全保護,提高其運作的安全性和穩定性,促進電力企業健康、可持續發展。由此可見,采取相關技術檢測電力重點通信協議具有極強的現實意義,對該技術進行研究是十分必要的。

二、電力終端業務的通信需求

本文通過對某省電力公司的深入研究，完善了電力終端業務的七項重要指標：安全性、可靠性、實時性、帶寬、傳輸距離、技術成熟度、組織網絡靈活性和產業鏈成熟度。這七項指標是國家電網各級電力公司最感興趣的指標。（一）安全：對于區域電力生產和管理業務，專用光纖網絡主要通過部署兩套獨立的通信設備實現橫向物理隔離；對于同一地區的不同企業，橫向邏輯隔離主要由虛擬網絡技術實現，安全性高，低壓PLC 技術傳輸支持是電力線，因此其安全性與電力線相同。專用無線網絡也可以通過物理隔離劃分為安全區域，但其安全性取決于通信環境。公共無線網絡是與公共語音和數據服務部門共享頻帶的租賃運營商網絡，從而降低了安全性。表1 中的安全性由文件3“高”、“中”和“低”表示。從電力活動的角度來看，表2 的安全按生產區域和管理區域分為兩類。（二）網絡組織靈活性：今后對智能電力商務終端的訪問必須實現即插即用。因此，對網絡的組織靈活性有很高的要求。公共無線網絡和專用無線網絡具有靈活性和可擴展性。當專用光纖網絡增加節點以增加容量時，可通過光纖分離器靈活接入網絡，連接光纖終端(olt)，網絡組織靈活性高，中壓PLC 利用配電線路傳輸數據，信號必須切斷連接裝置的安裝條件限制了網絡的靈活性，從主載波衍生的載波數量相對較少。在表1 中，三種技術網絡的靈活性分別為：公共無線網絡和專用無線網絡、專用光纖網絡和中壓PLC3，分別處于高、中、低位置。（三）技術成熟度：光纖專用網具有完善的技術標準、產品成熟度、完整的產業鏈。中壓窄帶載波技術比較成熟，新載波技術正在開發和測試中。面向無線網絡運營商的無線公共網絡，綜合技術標準，成熟技術。無線網絡系統仍處于試驗階段，設備制造商及其產品有限，系統設備成本高存在問題，近期難以降低。在表1中，技術成熟度分為高、中、低三個層次。（四）經濟分析的局限性。要分析有組織網絡模型的經濟性，首先需要定義五個經濟條件。（五）活動類型。對某一地點業務的定量分析表明，自動收集和分發電子信息占所有業務的95%以上。鑒于商業終端的規模，本文選擇電子信息采集和分發自動化服務作為分析的代表。（六）統一行動區的分類和計量。統一活動區分類是確定每個活動終端規模的先決條件，而統一計量區則是比較不同通信方式組織網絡費用的先決條件。本文選擇a 級電源區（即中心城區）進行分析，無線網絡單基站復蓋區為估算單位區。（七）通信方法進行經濟分析比較。

三、建立新型管理模式的總體思路

為了適應智能網絡中終端接入網絡運營的挑戰，網絡建設和維護管理模式需要從兩個方面進行修改。（一）從分散管理轉向相對集中的管理。從分散管理終端接入網絡轉向高度集中管理是一個漸進過程。在這一階段，首先必須進入相對集中的管理階段，主要目標是建立專業管理。目前，網絡省的信息和通信技術（信通技術）公司負責建設、運營和管理國家電網公司的基本通信網絡和信息網絡，以及信息和通信技術的研發和工業化以及電網智能配電今后，終端接入網的建設和維護管理應納入網絡的所有通信和信息業務，對整個網絡進行集中專業管理，盡快結束分散管理模式。具體而言，在現階段相對集中的管理模式中，信通技術公司負責統一規劃、建設和集中監測，規劃和管理整個終端接入網絡。通信公司還負責主站/副站主要設備的操作和維護，而分銷工作區、營銷中心和調度中心只負責與各自專業密切相關的業務接入和日常運輸檢查，同時還負責返回。（二）逐步從維修外包轉向維修外包，以提高維修效率，全面提供操作支持和用戶服務。從技術要求和維修人員需求來看，電力公司目前的自修運行模式將遠遠不能滿足維修部隊的需求，無助于維修隊的技術進步。因此，為了滿足維修團隊對未來終端接入網的要求，電力公司必須改變現有的維修模式，將維修外包為部分替換維度。公司自助服務人員專注于全面的網絡質量監控和客戶服務，利用外包力量解決簡單、重復性的耗時維護任務，而引進技術維護力量則解決了網絡的所有專業技術支持問題。

四、通信技術匹配算法構建

（一）主觀因素

主觀因素部分主要考慮偏好影響下通信技術的對比。

（二）客觀因素

客觀因素部分主要從數理統計的角度分析電網通信技術在電力應用場景中可充當角色的重要程度，客觀因素以不同屬性對不同業務場景的劃分能力為基礎，直觀和準確地反映了不同通信技術本身的可用性和適配性。基于不同通信屬性的劃分能力提出屬性衡量度概念，引入粗糙集理論以計算其具體數值，最后將屬性衡量度和不同通信技術在屬性上的歸一化取值可推導得出客觀度量值。

（三）業務通信技術匹配示例

在計算主觀因素時，配電自動化三遙業務以安全性為最高偏好屬性，強屬性集中包括實時性、可靠性、傳輸距離，弱屬性集中包括帶寬、組網架構、技術成熟度、成本。針對配電自動化三遙業務對業務的需求，得到幾種技術的不同屬性歸一化屬性值。1.安全性。安全性評估主要分析是否獨立物理鏈路、是否采用多種安防機制、加密方式是否安全、是否存在被監聽風險等。2.實時性。配電自動化三遙業務時延要求≤6s（包括2次主站到終端命令傳輸時間，2次終端到主站命令傳輸時間）。3.可靠性。配電自動化對終端月在線率、遙控成功率、遙信動作正確率等要求較高，均在95%以上。4.傳輸距離。主要考慮通信技術覆蓋范圍受電網公司自身把控的程度和傳輸的距離。5.帶寬。按配電自動化單個終端的實時數據傳輸速率10.2kbps 進行匹配。6.組網架構。配電自動化系統以地市為單位部署，主站位于地市調度中心，配電終端沿配電線路部署，終端與主站之間點對點雙向通信。7.技術成熟度。技術成熟度分析產品是否成熟、是否有完整產業鏈、是否已部署使用。8.成本。通信系統總成本包括通信設備及配套材料費用、工程施工費用和運維費用3部分。所以，求得配電自動化三遙業務中的不同通信技術匹配排序。如表3 所示。

通過定級排序可知，綜合考慮主客觀因素最適合配電自動化三遙業務的通信技術是EPON。

五、結語

綜上所述，本文主要對電力終端通信接入網通信技術匹配進行研究，基于某省電力系統通信接入情況，建立符合該業務預測的數學方法。然后從不同業務分區采用該方法估計該省的省會城市未來終端通信業務總量，從而得到了該省的省會城市不同區域通信終端業務總量預測值。希望這些結果能為該省電網未來幾年配電網規劃與建設提供可靠、有效的數值支撐。