無線通信技術在智能電網中的應用

全源

（廣東電網有限責任公司東莞供電局，廣東東莞，523000）

0 引言

我國的電力行業在發展過程中廣泛應用了無線通信技術，這也是智能電網未來的發展趨勢。所謂無線通信技術，是指信息基于電磁波信號實現互換，突出了創新性。目前階段，我國無線通信技術高速發展，且向多個行業延伸，提高了人們的生活水平。通過分析網絡環境情況可知，在智能電網建設中應用5G技術，有利于我國電力企業的可持續發展。

1 無線通信技術與智能配電網技術

1.1 無線通信技術

無線通信技術相較于有線通信，它存在比較顯著的安全問題，但無線通信技術的優勢不可忽略，即施工靈活，便于擴展等。在無線傳輸數據加密技術可持續發展中，它借鑒應用了無線通信技術的原理。近年來，開始應用的GPRS/CDMA公網網絡技術，無法可靠傳輸網絡數據，相應增加了應用成本，降低了網絡信息的安全水平。而寬帶無線接入BWA技術可以解決上述問題。

1.2 智能配電網技術

配電網與用戶直接聯系，提高了電網的運行效率，保證了供電質量。我國對配電網的投入長期不足，降低了自動化效率。供電用戶停電的主要原因是配電系統故障，其也是影響供電質量的關鍵因素，而電力系統近一半的損耗來自于配電網，故電網接入的分布式電源影響了配電網的正常運行。基于此，發展智能電網具有巨大的現實意義。

2 無線通信技術在智能電網建設中的應用優勢

無線通信技術應用的典型代表是藍牙、WiFi、5G網絡等，它們促進了智能電網的建設與發展。當前，在智能電網建設中無線通信技術發揮了重要作用，可以遠程監控與定位網絡設備，有利于智能電網穩定運行。無線通信技術的應用優勢表現為以下幾點。

2.1 無線通信技術應用范圍廣、信號覆蓋面積大

我國建設智能電網的時間比較滯后，其所需的技術、設備與發達國家存在明顯的差距，一定程度威脅了我國智能電網的建設效率。因此，為實現智能電網的可持續發展，有必要盡快縮短這部分差距。我國的無線通信技術初步滿足了智能電網的建設要求，且應用效果良好。無線通信技術憑借大面積覆蓋的優勢，消除了網絡線路的不良影響，為用戶使用網絡提供了便利。另外，無線通信技術在創新發展過程中，帶來了無線接收器、信號放大器等設備。目前，人們的日常生活無法離開無線通信技術，其借助較快的通訊速率、廣泛的覆蓋范圍提高了人們的生活水平，且在規定信號區域內完成網絡全面覆蓋。各種設備，如手機、PC等通過藍牙技術達到信號覆蓋，藍牙設備對數據實現連接和傳遞，以單向或多向的方式交互處理不同的信息。

2.2 無線通信數據傳輸速度快

智能電網廣泛應用無線通信技術，不僅擴大了智能電網的覆蓋區域，還提升了智能電網的運行效率。無線通信技術決定了無線通信數據的傳輸速度。其中，WiFi技術應用范圍十分廣泛，提高了數據的傳輸效率。智能電網利用無線通信技術實現建設，智能化管理用電、檢測電路等，且對數據實時傳輸，如此保證了電力企業的工作質量，第一時間解決線路故障。

2.3 無線統計應用成本低、技術發展快

智能電網建設應用無線通信技術，節省了網絡線路，避免了網絡設備占用大量的空間，減輕了線路維護人員的工作壓力。當前，我國的無線通信技術應用范圍廣泛，且深入到人們生活和工作的各方面，為我國建設現代化城市創造了條件。智能電網建設利用現有的無線通信技術，不需要研發與創新技術，一定程度節省了建設智能電網所需的費用。

3 無線通信技術（5G）的應用

5G技術的核心是可以滿足用戶多樣化的要求，其特點是節省了成本、提高了可靠性，技術架構具有開放性。5G技術的通信特點與電力系統的需求實現互補，且在電力系統的數據測量、精確控制與寬帶通信業務中廣泛應用。5G通信系統包含宏基站、微基站與核心網。其中，核心網可以指揮通信系統運行，對數據信息實現傳遞；不同區域的宏基站利用無線通信傳輸用戶信息，憑借光纖與核心網完成連接。

3.1 低時延、高可靠業務場景

電力系統中，電力傳播主要由光速實現，只有對其精準控制，才能對電力傳播的變化積極適應。如精確負荷控制系統，主要負責處理電網初期故障頻率迅速跌落、主干通道潮流越限及省際聯絡線功率超用等一系列問題。綜合控制目標，科學設計負荷控制的毫秒級控制系統、友好互動的秒級、分級控制系統。前者有效聯系了頻率緊急控制的要求，針對可能中斷的負荷，第1時限迅速切除，而后者則在第2時限迅速切除，從而保持了發用電的平衡狀態。圖1代表了精準負荷控制結構。

圖1 精準負荷控制結構

毫秒級控制系統的處理時間分別是指采集故障時間、通道傳輸時間、轉接用戶站點裝置延遲時間等，時延應小于650ms。

3.2 廣覆蓋、大連接業務場景

電力系統包含了各種電力設備，這部分電力設備互相聯通，在戶與戶、小區與小區之間完成智能集群用電，提高了智慧城市的建設水平。在未應用5G技術之前，最后1km電力設備的接入難度大；當大量設備通過5G通信實現聯通，便徹底完成萬物互聯。大數據時代，應基于數據采集科學分析數據，傳統的電力系統應用傳感設備，其形成的通信壓力丟失了大量數據。而5G技術提高了數據采集的效率，5G技術的通信速率更有利于用電數據分析。如對用電信息進行采集。用電信息采集系統包含了主站、遠程設備、本地通道、集中器與采集器等設備，具體結構見圖2。一般來講，采集主站與采集終端使用一步傳輸幀格式，數據幀包含了起始字符、報文頭、控制域、結束字符等。用電信息采集2種類型的數據流向，分別是上行與下行。前者指低壓工商業、居民用戶通過采集器傳輸電能表數據至集中器，再由集中器向采集主站傳遞上行通信通道數據。后者指用電信息采集系統主站分別向集中器與專變終端傳遞指令，最終由電能表實行控制作業。目前，集中抄表將配變臺區作為基本單元，集中器使用運營商無線公網傳輸數據。通常用戶用電數據采集頻率是天、小時。

圖2 用電信息采集結構

電力用戶用電采集系統主站與采集終端應用了專業的無線數據傳信道。主站采集數據分為自動采集、隨機召測與主動上報三部分。其中，定時自動采集的應用最多，主站與終端每天進行1次數據集中采集。專變三相智能電能表間隔15min登記1次終端數據，且對其有效存儲。集中抄表終端采用集中器對單相、三相智能電表數據進行記錄與存儲。

3.3 大容量、高帶寬業務場景

電力業務在發展中提高了對寬帶的應用要求，在視頻監控中利用無人機巡檢的方式，由主站接收無人機拍攝的視頻，為主站判斷電力運行情況提供依據。視頻數據以5G技術進行傳播，且提高了傳播效率。配電業務借助視頻監控對配電系統實現管理。及時傳輸診斷數據。虛擬現實業務快速更新了高清畫面，從而獲取配電網的全景圖。例如智能巡檢業務，是指全程監控現場作業的安全狀況，包括了主站、通信通道與終端，見圖3?；谝惑w化的營配調，移動巡檢是指圍繞配電工區開展移動巡視和檢修等業務。

圖3 智能巡檢系統結構

機器人主要對戶內外的設備進行巡檢，機器人安裝了車載與軌道，對可見光、紅外與局部放電檢測設備實現搭載，智能診斷設備存在的缺陷，達到系統管理的目標；生產管理系統根據自主生成線路、設備運行狀態檢測報告對配電網進行管控。機器人利用智能巡檢技術，減輕了運維人員的工作壓力，獨立完成常規巡視與缺陷記錄等工作。機器人主要巡檢傳輸的信息涉及圖像、設備診斷等，保證了通信的可靠性。

無人機巡線技術廣泛應用于電力線、桿塔巡線和線路施工測繪，其在地面控制站的拍攝作業中發揮了重要作用，進而對拼接圖像完成實時傳輸，在復雜的環境內精確獲取數據。無人機搭載可見光攝像機，形成無線圖像傳輸系統，得到清晰的圖像，滿足了巡檢要求。

4 結束語

社會的穩定、和諧建設，需將智能電網作為重要基礎，滿足了國家提出的能源戰略發展的要求。電力通訊網應用無線通信技術，有利于智能電網全面采集信息，方便電網調控人員開展作業?；诖?，有關人員應注意有效結合通信技術和智能電網技術，保證智能電網的健康發展。