現代通信技術在電力系統中的應用研究

摘 要：隨著我國電力系統建設的快速發展，現代電力通信業務需求呈現了新的特點，文章在分析當前我國電力系統通信業務需求特點的基礎上，對ASON技術、TD-LTE技術和WiMAX技術在我國電力系統中應用的背景、可行性及實現方式進行了分析，對該領域的研究具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：電力系統；現代通信技術；ASON技術；TD-LTE技術；WiMAX技術

1 現代電力通信業務需求的新特點

隨著我國“十二五”期間特高壓電網、智能配電網以及電網信息化建設的飛速發展，電網通信的業務需求呈現出了新的特點，對電力通信的網絡架構、業務多元化以及通信可靠性和智能化的要求越來越高，主要體現在可靠性要求高，電網運轉各環節的全覆蓋以及通信服務的多元化等幾個方面。

2 現代通信技術在電力系統中的應用研究

現代通信技術在電力系統中的應用有多種，文章以自動光交換網絡技術、高速4G無線通信技術、無線局域網（WiMax）技術為例，對上述三種技術在電力通信系統建設中的應用可行性進行研究。

2.1 自動光交換網絡（Automatically Switched Optical Network，即ASON）在電力系統中的應用

2.1.1 ASON 引入當前電力系統SDH光網絡的可行性研究

ASON可以支持網絡物理層交換顆粒的接入以及傳統SDH組網的1+1，1：N環網，這就可以通過引入ASON控制平面，對傳統的SDH組網方式進行智能化改進，實現電力系統光網絡的動態管理，并對系統的業務進行動態的維護和配置。ASON網絡中的節點要求具有相互關聯的3個以上的光路由，以滿足ASON多路由選擇和動態組網的需要。ASON主要支持VC-4（155M）級別以上大顆粒SDH業務，對VC12以下的低帶寬業務，需要進行底層的電路整合才能進行應用。在對現存的SDH光網絡進行時隙優化和業務重組時主要的方法有：（1）將SDH網絡的底層電路進行低階信號整合，然后利用ASON智能電網進行高階交叉后進行通信傳輸；（2）利用網絡隧道技術進行信息傳送，通過網絡隧道協議，用SDH網絡的協議實現ASON網絡的組網和信息傳送。

2.1.2 基于ASON 網絡的電力系統SDH光網絡規劃原則

一是在光纜資源方面，在進行ASON網絡改進時，根據MESH 網絡建立的基本要求，網絡中的每一個節點至少要有三個可選擇的路由，這就保證了ASON網絡路由的冗余備份，保證在網絡中的故障少于2處時，可以提供可靠的業務處理能力，大大降低斷網概率；二是在智能光網絡節點選擇方面，在進行網路節點選擇時，要根據其物理和地理位置科學選擇；三是在路徑分配時，要根據路徑代價最小的原則，依據節點跳數、傳送距離、負載均衡參數，進行路徑代價計算，公式如下：

2.2 TD-LTE在電力系統中的應用

TD-LTE技術在電力系統中的應用主要集中在動態調度上，利用動態調度技術，能夠有效提高電力業務的QoS需求，提高系統的數據吞吐量。TD-LTE 230電力無線專網系統主要基于信道質量動態監測、信道衰減及質量匹配、資源分配等。信道質量動態監測就是對系統中的時域和頻域資源，進行干擾強度、傳輸狀況、信噪比等指標的動態監測。信道衰減及質量匹配就是將用戶對信道資源的需求和當前的空閑信道資源進行整合和匹配，保證用戶獲得需要的數據服務。資源分配就是為了能夠保證最佳的頻率利用率，調度方通過發送相應的授權指令，為用戶分配最佳匹配的頻段進行數據傳輸。

2.3 WiMAX在電力系統中的應用

WiMAX無線網絡是解決“最后一公里”通信的有效方法，在無線網絡規劃過程中，應主要考慮以下幾個問題。一是無線接入的業務模式。根據電力系統的業務需求，選擇合適的無線接入模式，不同的QoS級別，對應的數據傳輸需求不同，在進行WiMAX網絡規劃時，需要綜合考慮用戶的需求，結合網絡的覆蓋范圍和業務類型科學確定。二是調制方式和編碼速率的選擇。目前的WiMAX支持主流的編碼方式，比如單邊帶支持的調制方式有如下幾種：二進制（BPSK）調制、正交相移調制（QPSK）、16進制和64進制的正交振幅調制（16QAM、64QAM）等。三是無線資源管理方面。WiMAX技術能夠通過功率控制減少系統的干擾和串擾，同時可以通過串并轉換，延長子載波的存在時間，這就可以根據無線資源的實際情況進行無線網絡規劃管理，適應不同的上、下行業務需要。

基于WiMAX無線網絡的電力系統通信網絡規劃流程要求在滿足通信能力要求的前提下，盡量低兼顧低成本要求，規劃的流程一般分為三個階段：調研階段-規模估算階段-詳細規劃設計階段。在估算無線傳輸模型時，可以選用自由空間傳播模型的路徑損耗計算公式：

上式中，f 為發射頻率，d 為傳輸距離。對于有障礙物的非自由空間，可采用SUI模型公式進行計算：

上式中，λ為發射波長，d0=100m，s為衰落系數，？酌=a-b·hb+c/hb，hb為天線高度。圖1是基于WiMAX的省級電力系統典型通信網絡結構圖

3 結束語

隨著我國電力系統建設的高速發展，電力系統中的通信需求越來越高，通信業務的多樣化和通信速率的自適應化成為必然的發展趨勢，這就要求將現代先進的通信技術應用在現代電力系統中，文章重點對ASON技術、TD-LTE技術和WiMAX技術在電力系統中的應用進行了研究，對該領域的研究和發展具有一定的參考價值。

參考文獻

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作者簡介：馮黎兵（1972-），男，四川都江堰人，本科，副教授，主要研究方向：電力系統自動化技術。