無線專網在電力通信中的應用

周宇波，付誠，吳佩洪，王艷琦

(1.中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051；2.云南電網有限責任公司迪慶供電局，云南 香格里拉 674400)

無線專網在電力通信中的應用

周宇波1，付誠1，吳佩洪2，王艷琦1

(1.中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051；2.云南電網有限責任公司迪慶供電局，云南 香格里拉 674400)

結合當前電力系統需求，提出了5.8 GHz無線通信技術在輸電線路監測以及應急通信等2個領域的應用方案，選擇位于高海拔地區的迪慶供電局作為試點，利用仿真軟件選擇設備部署位置，實地搭建小型無線專網，對無線專網的各項技術指標進行了測試。通過對測試結果進行分析，驗證了利用5.8 GHz無線通信技術構建電力通信專網的可行性，總結了無線專網建設的一些經驗。

5.8 GHz通信技術；無線專網；輸電線路監測；應急通信

0 前言

隨著智能電網建設的推進，需要構建覆蓋全網直至用戶側的高速實時、支持多業務靈活接入的電力通信網絡。若將現有的電力骨干光纖通信網絡向下延伸，存在短時間內無法大面積覆蓋、光纖布放難度大、投資高、運維工作量大等問題。因此，單一的光纖通信方式已經不能滿足智能電網業務全覆蓋要求，需要開展以光纖通信為主、無線通信為輔相結合的復合通信網絡建設與應用嘗試，以更好地開展配電自動化、輸電線路監測、無人值守可視化管理、應急搶險、視頻監控等業務。近年來電力企業對于供電質量提出了更高的需求，輸電線路在線監測系統應運而生。該系統通過各種傳感器技術，通信技術，信息處理技術實現輸電線路運行狀態的感知、預警、分析、評估，以保障電力輸電線路的安全運行。輸電線路在線監測系統中視頻監控是最重要、最直觀的手段，而實現視頻監控最核心的問題就是如何解決系統的通信。

應急通信系統是電力系統必不可少的組成部分，在特殊情況、突發事件下，常規電力通信網絡很可能已經失效，導致搶修指揮中心、相關部門不能及時、充分地了解相關情況而無法下達指令。因此，建設一套電力應急通信系統，將事故現場的視頻、語音回傳至指揮中心，確保對突發事件做出有序、快速、高效的反應，對于電力企業提高生產安全水平意義重大。

1 5.8 GHz無線通信技術簡介

1.1 開放頻段

頻率對于無線通信來說是非常寶貴的資源，通常需要經過國家無線電管理機構嚴格審批才可使用某一頻段。而5.8 GHz頻段主要開放給工業、科學、醫學三類機構使用，無需授權許可，只需在無線電管理機構備案，遵守發射功率要求，并且不要對其它頻段造成干擾即可使用。因此，5.8 GHz頻段的開放性是5.8 GHz無線通信技術的最大優勢。

5.8GHz是一個純凈寬闊的無線傳輸頻段，目前使用該頻段的設備較少，可使用的信道帶寬較大，傳輸速率也有保障。尤其是在一個頻率干擾極小的環境下，5.8 GHz設備可以穩定在一個頻段，無需頻繁調頻，從而也降低了設備的能耗。

1.2 信道劃分及載波帶寬

從頻率規劃和業務帶寬綜合考慮，既要能很好進行頻率規劃又要有較寬的業務帶寬，5.8 GHz系統信道帶寬采用15 MHz到25 MHz比較合理。

1.3 調制方式及業務帶寬

5.8GHz頻段沒有規定上下行信道范圍，多數5.8 GHz系統采用TDD方式，上下行共用一個信道。其業務帶寬指標一般指上下行業務帶寬之和。5.8 GHz無線系統主要采用 BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM等調制方式，業務帶寬從6 Mbps到105 Mbps不等。

1.4 傳播特性及覆蓋距離

對于單載波5.8 GHz系統，無線設備之間通常要求視距傳輸；對于采用 OFDM技術的5.8 GHz系統，無線設備之間可以不要求視距傳輸。5.8 GHz點對多點系統覆蓋距離通?？梢赃_到5 km～10 km。5.8 GHz點對點系統使用拋物面定向天線，最遠傳輸距離可達到80 km。

1.5 協議標準及QoS

5.8GHz無線通信系統采用的協議有802.11a、私有協議。目前還沒有完全依據802.16標準開發的5.8 GHz系統。QoS方面，5.8 GHz系統支持限制最大帶寬、保證最小帶寬及按業務流優先級傳輸。系統通過判別IP包的TOS字段識別不同的業務流，對視頻、VoIP等業務流進行優先傳輸。

2 在輸電線路監測中的應用

2.1 無線和光纖混合式接入方式

在輸電線路中采用無線方式將就近的多個桿塔監控節點進行匯聚，然后利用OPGW光纜或ADSS光纜實現光纖匯聚點到變電站的連接，變電站到監控中心之間利用現有電力光纖通信網進行數據傳送。

圖1 無線和光纖混合式接入方式系統框圖

2.2 全無線接入方式

在輸電線路中全部采用無線方式，將就近多個桿塔監控節點進行點到多點的匯聚，然后采用無線點到點方式將匯聚信號傳到變電站，變電站到監控中心之間利用現有電力光纖通信網進行數據傳送。

圖2 全無線接入方式系統框圖

3 在電力應急通信中的應用

5.8GHz無線通信技術用于電力應急通信系統，克服了現有應急通信系統中存在的通信距離短、通信帶寬低、設備運輸不便、無法傳輸視頻及其它高帶寬業務等缺點。

基于5.8 GHz無線專網的電力應急通信系統中，應急現場的通信設備與作為中繼節點的某個變電站通過無線專網進行通信，變電站通信系統與主控和指揮中心通過已有光纖通信網絡進行通信，從而快速、精確地完成遠程應急指揮任務。

圖3 電力應急通信系統框圖

4 結束語

通過實際測試，可以確定基于5.8 GHz無線專網的視頻監控系統在易用性、功能完善性以及可靠性方面均具有優勢，能夠較好地滿足實際項目中的應用。無線視頻遠程控制系統能夠傳輸多路視頻，且均能夠以720p/1080p的標準實時回傳，保證控制端可遠程操作攝像頭進行變焦、轉向等調整。

另一方面，也應看到，5.8 GHz屬于超高頻頻段 (3～30 GHz)，無線信號波長很短，為厘米波，繞射能力較差。因此，今后在進行5.8 GHz無線專網建設時，利用仿真軟件初步選點之后，還必須對每一個設備部署位置進行實地踏勘，只有確定鏈路具有視距條件，且設備周圍沒有樹木，未來也無建設較高建筑物的規劃時，才可開展建設。

[1] 李中年.電力通信 [M].北京：國防工業出版社，2009.

[2] 紀越峰，等編著.現代通信技術 [M].北京：北京郵電大學出版社，2004.

[3] 曹惠彬.電力通信發展的回顧與展望 [J].電信技術，2001(7)：1-5.

[4] 王成林.智能電網信息和通信技術關鍵問題探討 [J].科技風，2013(18)：8.

[5] 張濤，雒宏禮，王倩.無線專網在輸電線路視頻監控的應用探討 [J].電力信息化，2013，11(9)：119-123.

[6] 啜鋼，常永宇.移動通信原理與系統 [M].北京：北京郵電大學出版社，2009.

[7] 李永亮，張濤，雒宏禮，等.無線專網在寧夏330 kV輸電線路監控的應用 [J].電氣自動化，2014，(2)：39-42.

[8] 常棟棟，羅靜，王喆.5.8GHz無線通信在城市軌道交通中的應用研究 [J].信息通信，2012，(6)：42-43.

[9] 張巍，肖文斌，閻立.無線網橋在視頻監控中的研究與應用 [J].現代電子技術，2011，34(17)：47-50.

[10] 王海濤.應急通信發展現狀和技術手段分析 [J].電力系統通信，2011，32(2)：1-6.

[11] 楊洪.關于電力應急通信體系建設的幾點建議 [J].電力系統通信，2009，30(6)：6.

Research on Application of 5.8 GHz Wireless Network in Electric Power Telecommunication System

ZHOU Yubo1，FU Cheng1，WU Peihong2，WANG Yanqi1
(1.Yunnan Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，CEEC，Kunming，650051，China；2.Diqing Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.，Ltd，Xianggelila，Diqing 674400，China)

This article proposes the application scheme of transmission line monitoring and emergency communication using the 5.8 GHz wireless communication technology.A small communication system is established according to the simulation results.The main technical indicators of the 5.8 GHz wireless network is tested.The test results verify the feasibility of the electric power communication network based on 5.8 GHz wireless communication technology.Experience in wireless network construction is also summarized.

5.8 GHz wireless communication；wireless communication；transmission line monitoring；emergency communication

TM73

B

1006-7345(2015)05-0105-02

2015-04-29

周宇波 (1964)，女，高級工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，從事電力通信、調度自動化設計工作(e-mail)zhouyubo＠vip.sina.com。

付誠 (1986)，男，碩士，工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，從事電力通信、調度自動化設計工作(e-mail)fc1236＠139.com。

吳佩洪 (1982)，男，助理工程師，云南電網有限責任公司迪慶供電局，從事電力通信系統運行、維護工作。