智能電網應急通信技術的研究與應用

王湛文，沈歡樂

（華潤電力江蘇檢修有限公司化工園項目部，江蘇 南京 210047）

0 引 言

智能電網覆蓋地域廣泛，工作人員眾多，野外工作面臨的突發事故多，包括人為故障、設備故障、自然災害等。因此，在處理突發事件時，需要保障任務執行人員的通信需求，以便能夠快速定位故障位置，將設備運行狀態傳輸給監控中心，分析產生故障的原因，實現設備的緊急修復[1]。目前，智能電網各個設備之間相互獨立，沒有統一的接口，無法滿足應急事件突發解決，導致分離的業務平臺不能滿足應急處置、協同指揮、信息共享的需求[2]。因此，智能電網引入應急通信功能非常必要，可以利用移動設備、監控中心實現便捷的應急通信系統，從而增強應急處置行動能力，提高智能電網監控中心的指揮效率。

1 智能電網應急通信需求分析

智能電網應急通信不是一般意義上的數據信息交互，更重要的是幫助電網指揮中心匯總整合信息，指揮調度人、物等資源。因此，智能電網的服務層需要安裝到移動設備上，如平板電腦、移動終端等。在這些設備上部署統一應急指揮通信平臺，根據電力應急通信的應用場景分析可以獲知，應急通信需要實現移動終端之間的緊急呼叫，實現通訊內容的強拆、轉接、監聽、錄音等操作[3]。應急通信最關鍵的是即時通信，準確記錄應急指揮人員的命令，通過文字、圖片、視頻等進行通信，實現應急處置人員之間的快捷、可靠交流。應急通信還要能夠為用戶提供事件、位置、時間等信息，將這些現場的信息經過加工，能夠在指揮中心實現信息加工和處理操作。智能電網應急通信管理系統的主要業務是監控、分配、優化通信資源，從而實現應急通信指揮。

智能電網組成設備眾多，應急通信管理系統需要在設備網管操作服務的基礎上，擴大網絡監控范圍，實時整合通信設備的日志數據，然后將這些數據進行加工和分析，為通信運行、管理操作提供更加全面、完整的視頻監控圖，實現對電網多廠商設備的集中運行監控，從而面向智能電網實現告警分析，強化故障處理的時效性。通信的實時監控能夠為用戶提供調度分析手段，采用強大的網絡狀態自動分析工具，構建設備故障自動化預警功能，將電網設備和故障記錄關聯在一起，針對告警信息進行智能化分析，進而提高網絡故障定位的精準性。實時監控還需要采用可視化的服務界面，然后利用可視化的服務為用戶提供更加直觀、形象的信息展示，便于電網應急通信監控人員的管理、操作。應急通信管理系統不僅需要為電網提供通信傳輸服務，還需要適應電網通信的集約化、扁平化管理需求，從而面對日益龐大和復雜的骨干通信網絡，快速定位電網的故障位置，實現告警信息自動化分析、故障設備自動捕捉，為通信提供可視化、集中化的服務功能，實現資源優化調配，故障及時處理響應，高效保證電網的正常、可靠運行。同時，利用故障決策定位服務，可實現對信息的加工和處理，也可以為用戶提供強大的應用支撐。

2 智能電網應急通信關鍵技術應用

智能電網應急通信采用的技術很多，最關鍵的是TD-LTE通信技術、GPS技術和傳感器技術[4]。

2.1 TD-LTE通信技術

TD-LTE是第四代移動通信技術。它在TD-SCDMA的基礎上長期演進得到，有效提高了射頻通信的覆蓋范圍，引入了更加先進的技術，將無線網絡劃分為接入層、傳輸層、控制層和應用層。接入層可以將電網設備、傳感器、移動終端、控制中心連接在一起，實現用戶數據的交換和傳輸。傳輸層能夠將視頻流、網絡信令進行正交頻分，實現數據通信。TD-LTE采用正交頻分多址接入，使用離散傅里葉變換將OFDM作為上行多址接入，以便能夠有效提高頻率，進一步改善頻率利用率。TD-LTE采用QAM技術。QAM是一種針對振幅和相位進行聯合鍵控的二維調制模式。利用二者聯合傳輸比特，不同的幅度和相位代表不同的編碼符號，擁有較高的調制效率，也擁有較好的利用功率。目前，QAM常用的狀態數包括16、32、64等。狀態數越低，調制效率越低，攜帶信息量越小。

2.2 GPS技術

智能電網發生故障后，為了能夠快速定位設備位置，可以通過GPS進行定位，及時判斷智能電網的發生現場。GPS是一個全球衛星定位系統，可以采集定位儀所在經緯度信息，并將這個信息傳輸到利用經緯度建立的移動網格中，將其嵌入到衛星地圖上，查看智能電網故障設備，實現信息加工和處理。GPS能夠部署于智能電網的每一個設備上，將智能設備的位置信息、運算速度、運行軌跡等數據傳回到監控中心。監控中心接收到這些數據后，會立即進行分析、比對等處理，并將處理結果以正常信息或者報警信息兩類形式顯示給管理員，由管理員決定是否要對故障設備采取必要措施。

2.3 傳感器技術

傳感器是一種電子設備。這種設備可以部署于智能電網的設備上，利用傳感器采集智能電網設備數據，將這些數據發送給TD-LTE網關，最后發送給服務器。服務器分析后，可以將結果反饋給管理人員。傳感器不需要繁瑣的接線、拆線等操作，接線過程非常簡單，共享性也非常強。通常，可以通過關鍵的接口設備實現即插即卸。I/O輸入輸出采用標準的接口模式，連接外部設備通用性也非常強，用戶界面交互性好。目前，隨著單片機、微程序等技術的發展，傳感器已經得到了極大改進，傳感器的控制能力、運算能力、處理能力等均有很大提升。常用的傳感器技術通常采用兩種操作形式，一種是現場總線控制系統，一種是集散控制系統。但是，隨著傳感器技術的發展，它已經不僅僅是一種控制系統，還是一個分布式管理系統，具有數字通信、智能傳感、遠程控制、Web服務等功能。

3 結 論

智能電網的多數線路、設備均處于野外環境，自然條件比較惡劣，如果遇到暴風驟雨、寒流大雪等，均可能對智能電網造成不可逆的損害。因此，智能電網需要構建一個應急通信功能，保障現場與指揮中心能夠清晰地進行語音、視頻交流，判斷、分析、描述智能電網故障現場情況，及時做出準確決策，進一步改進智能電網的可靠運行。

參考文獻：

[1] 馬 翔，郭 瑜，歷立鋒，等.基于移動互聯網的電力應急通信系統設計[J].電力信息與通信技術，2016，（7）：17-22.

[2] 宋凱誠，李干林，孫 鵬，等.基于IEC61850的智能電網通信仿真技術探討[J].通訊世界，2017，（16）：112-114.

[3] 王 曉，張瑩瑩，公海云，等.關于智能電網信息與通信技術關鍵問題的研究[J].數碼世界，2015，（9）：13-14.

[4] 王作棟.智能電網時代信息通信技術的應用和研究[J].通訊世界，2017，（3）：134-135.