電力無線寬帶通信新技術(shù)的研究與實踐應(yīng)用

國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)公司近年來開展了大量有關(guān)智能配電通信網(wǎng)和智能用電通信網(wǎng)的研究與實踐應(yīng)用工作，以推進配用電通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，特別是對電力無線寬帶通信新技術(shù)的研究與實踐應(yīng)用。

電力無線專網(wǎng)對涉及的通信業(yè)務(wù)及通信系統(tǒng)提出如下要求：

可靠性要求

電力所采集數(shù)據(jù)和管理對象所處環(huán)境復(fù)雜（如需求側(cè)配網(wǎng)自動化所涉及區(qū)域是分布區(qū)域廣的配電線路、一次設(shè)備和配電終端），運行溫度因素、電磁干擾因素、外力破壞因素多存在，因此要求通信系統(tǒng)必須能夠滿足業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的通信可靠性，外界干擾產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包平均丟失率應(yīng)控制在低水平。

安全性要求

電力通信系統(tǒng)要求能夠保證數(shù)據(jù)在通信網(wǎng)路中傳輸?shù)陌踩?，?yīng)該能夠抵抗惡意攻擊導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失，保證電力需求側(cè)通信數(shù)據(jù)的正常傳輸順利進行；比如保證采集數(shù)據(jù)不被惡意篡改以致影響電力系統(tǒng)經(jīng)濟效益，保證控制數(shù)據(jù)不被篡改以致影響電力系統(tǒng)運行安全等。

及時性要求

電力中既包括實時業(yè)務(wù)，也包括非實時業(yè)務(wù)，但即使是非實時業(yè)務(wù)，也有時間上的要求，即通信的及時性要求；比如自動抄表和臺區(qū)變壓器數(shù)據(jù)采集等領(lǐng)域，通信數(shù)據(jù)需要在特定的時間內(nèi)到達。

因此，所構(gòu)建的無線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具備專網(wǎng)專用的能力，可規(guī)模組網(wǎng)，全網(wǎng)采用統(tǒng)一技術(shù)制式，同時可保證業(yè)務(wù)高安全性及高精確控制性，解決輸電、配電、用電等多個環(huán)節(jié)的“最后一公里”接入的需求和通信需要。電力無線專網(wǎng)解決方案應(yīng)運而生。

應(yīng)用于配電自動化

配網(wǎng)是電力系統(tǒng)中直面客戶的最后一個環(huán)節(jié)，在配電網(wǎng)中實現(xiàn)自動化是提高供電可靠性，確保供電質(zhì)量，提升優(yōu)質(zhì)服務(wù)的重要手段，也是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要環(huán)節(jié)?？紤]到當(dāng)前在各地電網(wǎng)的配網(wǎng)自動化系統(tǒng)中，眾多的配變、用戶變、箱變、開閉所、配電變壓器、柱上開關(guān)等電氣設(shè)備地域分布廣、種類多、運行狀態(tài)復(fù)雜、自然條件惡劣，對大量的RTU、FTU、DTU、TTU等終端計量點進行覆蓋的通信接入手段嚴重不足，建議采用TD-LTE無線寬帶網(wǎng)絡(luò)接入這些設(shè)備，提高配電自動化能力。

RTU、FTU、DTU、TTU等終端計量點可以通過RS232/RS485/FE等連接到CPE設(shè)備上，通過TD-LTE網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)承載，完成和配電自動化系統(tǒng)子站的通信。

應(yīng)用于計量自動化

電力的計量自動化系統(tǒng)對各變電站、電廠、公變、專變及低壓用戶計量點電量實現(xiàn)自動采集，減少了人工抄表的時間誤差，并且極大的提高了抄表效率，變電站、電廠實現(xiàn)15分鐘數(shù)據(jù)讀取，主網(wǎng)可實時觀測到各變電站，各條線路的數(shù)據(jù)，配合調(diào)度系統(tǒng)，實時監(jiān)測主網(wǎng)絡(luò)運行的安全，有力保障了區(qū)域安全供電。對于專變用戶及配網(wǎng)也可實現(xiàn)實時監(jiān)測各瞬時量數(shù)據(jù)，能夠及時準(zhǔn)確地監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)運行，對于低壓用戶，除實現(xiàn)了日凍結(jié)電量抄讀，還可實現(xiàn)對重點用戶的小時電量讀取，有力的遠程監(jiān)測用戶用電情況。

用戶電表一般通過低壓載波方式將用戶用電信息等傳遞到集中器，通過在集中器內(nèi)置TD-LTE無線模塊或外置CPE的方式就可以實現(xiàn)用戶用電信息和電網(wǎng)營銷系統(tǒng)的互聯(lián)互通。

應(yīng)用于無線視頻監(jiān)控

在2G/3G時代，由于帶寬的受限，無線業(yè)務(wù)主要基于圖片等上傳、分享，但在有線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，視頻的分享、實時觀看已經(jīng)是熱門的業(yè)務(wù)應(yīng)用。在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，很多關(guān)鍵設(shè)備或者容易被盜取的設(shè)備，通常都由于有線覆蓋不到、帶寬受限等原因，沒有實現(xiàn)“遙視”功能。 而TD-LTE技術(shù)具備高帶寬、低延時的優(yōu)勢，將成為視頻類業(yè)務(wù)最好的承載方案。

通過在配變電重要設(shè)備、輸電線路和容易被盜取的設(shè)備等放置視頻攝像頭、通過TD-LTE方式就可以實現(xiàn)實時無線監(jiān)控。

應(yīng)用于日常巡檢通信和應(yīng)急通信指揮

電力在日常巡檢或應(yīng)急搶修管理中，無線專網(wǎng)可以把現(xiàn)場人員或車輛的位置的定位信息反饋到調(diào)度系統(tǒng)，還可以通過軌跡播放捕捉到現(xiàn)場人員的移動路徑，為后臺統(tǒng)一調(diào)度指揮、工作管理提供有力支撐。

在發(fā)生自然災(zāi)害、處置突發(fā)事件或保障重大活動時，可保證現(xiàn)場的語音、視頻、數(shù)據(jù)的接入能力，提供事故現(xiàn)場的多業(yè)務(wù)接入平臺和現(xiàn)場指揮系統(tǒng)。

實現(xiàn)語音、視頻、數(shù)據(jù)等多業(yè)務(wù)接入應(yīng)急后臺指揮中心，使搶修現(xiàn)場情況及時反饋指揮后臺，實現(xiàn)搶修各方資源得以及時協(xié)調(diào)，實現(xiàn)指揮中心的遠程協(xié)調(diào)。

與其他通信系統(tǒng)的組合應(yīng)用和針對電力行業(yè)的定制方案

針對電力的終端廣分布和業(yè)務(wù)多類型的特征，中興高達嘗試了將寬帶LTE1.8Ghz和窄帶LoRa470/230Mhz融合通信的解決方案，通過LoRa將多點、碎片數(shù)據(jù)（如抄表、告警指示器等）進行回傳，通過LTE將單點、大數(shù)據(jù)量、超低時延的數(shù)據(jù)（如集群、攝像頭、配電自動化終端）進行回傳，高效利用網(wǎng)絡(luò)資源。

此時LoRa的基站作為LTE網(wǎng)絡(luò)下的終端進行接續(xù)通信，使管理層次更加清晰。