淺析電力無線專網在電網調度的應用

張青仁 馬梟輝

摘要：近年來，隨著人們對能源需求的增加，大量存在資源枯竭、環境污染、能源分布不均的問題，發展能源互聯網應運而生，但是能源互聯網必須依托于性能良好的智能電網，智能電網是能源互聯網的資源配置平臺。因此為了支撐智能電網的多業務和高通信質量需求，以及克服光纖通信和無線公網通信方式的缺點，開展電力無線專網規劃研宄顯得尤為重要。但是，當前電力無線專網尚缺乏合適的無線專網規劃工具，導致基站布點和終端部署不恰當、不合理，最終使得整個無線專網網絡存在覆蓋性能不佳、在線率不高、通信質量低下等諸多問題。本文主要研宄了電力無線專網規劃核心問題一基站部署規劃方案，提出了一種基于實際測量數據修正的基站規劃策略，該策略運用貪心算法可在較短的時間內計算出近似最優的基站部署方式，并形象地將基站部署位置和覆蓋情況展示在地圖上。該基站部署方案以最少的經濟成本最大程度地擴大覆蓋面積和提高通信質量，并且可以運用于任何需要建設電力無線專網的城市進行基站規劃。

關鍵詞：電力無線專網；電網調度；應用

引言

隨著無線通信技術的不斷進步，新一代無線帶寬通信技術無論在帶寬速率還是誤碼率方面都有了極大的提高，且具有成本造價低廉、設備靈活性高、施工周期短等特點。相比有線光纖連接，新一代無線通信技術能有效地避免因光纖老化從而導致連接上的失效，出現問題時也能可以通過節點的自組織和自配置功能迅速搭建成有效的通信網絡。因此，利用先進的無線通信技術建設電力無線專網成為當前智能電網電力通信研究的熱點。在智能電網的發展中引入先進的無線通信技術，建立基于無線傳感網絡和智能電網結合的電力設備/線路/塔桿等智能監控防護、實時動態智能計量、電網與用戶智能交互系統等，對于提高高壓輸電線效率、保障線路和桿塔安全以及在提高電網的發、輸、變、配、用等環節的智能化程度、保障電網的穩定性、經濟性和安全性、降低損耗等各方面均具有極其重要的意義，同時無線技術在保障安全前提下可以降低電力傳輸的設計裕度，在建設中可以充分利用電網現有主網通信網、自有物業樓面、通信機房等資源，可節省大量成本，帶來巨大的經濟效

益。

1電力業務需求及無線通信技術分析

1.1輸電業務需求分析

輸電業務是電力系統的重要組成部分，是實現負荷中心與電源中心電能傳輸的重要環節。然而由于輸電線路基本暴露在外，容易受到環境和人為因素的影響，因此對輸電線路進行狀態監測對智能輸電的實現意義重大。

1.2變電業務需求分析

變電是對經過遠距離傳輸的高電壓進行降壓處理，以達到最終被電力設備使用的必需過程。變電的通信業務包括對變電站設備監視的信息運行類業務、對變電站設備控制的運行控制類業務，以及高級量測類業務三大類。具體來講，主要包含設備運行狀態檢測、故障錄波、分布式電源監控、繼電保護、調度電話、電量采集、負荷需求管理等業務。

1.3配電業務需求分析

配電是電力系統中經變電降壓處理后向用戶分配電能的重要環節。配電設備大多運行在戶外，因此，配電通信系統在覆蓋全部配電自動化終端的基礎上，應充分考慮并滿足配變監測、電能質量監測、配電監控運行等業務的高可靠性需求。其中，配變監測業務主要實現柱上開關、柱上變壓器、開關站等設備信息的采集；電能質量監測業務主要是對10KV線路中三相電壓和電流波形信息的監測；配電監控運行業務則是對開閉站等重要配電設備的運行進行監控。未來智能電網的配網自動化業務包括高級配電運行、高級量測體系、高級資產管理等組成部分，其業務主要目的為通過配網運行監測的過程達到自動控制和保護配電設施。

2無線專網通信承載的業務需求分析

2.1配電自動化保障業務需求分析

2.1.1配電自動化及配變監測

配電自動化業務將現代計算機技術、通信網絡技術、自動化控制技術集于一體，對配電環節的設備進行遠方實時監視、協調及控制，是改進供電質量、提高供電可靠性、擴大供電能力、實現電網高效經濟運行的重要手段。配電自動化需要可靠的通信手段，在城區、郊區、農村地區等大量信息點光纜布放不到位的地方，無線專網的建設和擴容工程難度低于光纜，在需要快速提高覆蓋率的地方，采用無線專網可以縮短工程周期。根據能源局2015-2020年配電網建設改造行動計劃，對配電自動化建設的目標是：“根據可靠性需求、網架結構與設備狀況合理選擇故障處理模式、終端配置及通信方式。中心城市（區）及城鎮地區推廣集中式饋線自動化方式，在網絡關鍵性節點采用“三遙”終端，在分支線和一般性節點采用“二遙”終端，合理選用光纖、無線通信方式，提高電網運行控制水平；鄉村地區推廣以故障指示器為主的簡易配電自動化，合理選用無線、載波通信方式，提高故障定位能力。

2.2.1用電信息采集業務需求分析

對采用無線公網采集的采集終端，將目前的“2G”GPRS通信方式升級為“4G”LTE無線專網通信方式；對目前已建的采集系統進行優化，升級現有的II型集中器，設備下行通過485線連接電表，實現電表數據采集，設備上行，通過“4G”網絡或光纖通信，實現數據的高速、穩定傳輸。系統建成后，數據采集高速、穩定，實現供、購、售電環節的電能信息實時采集，達到準確實時抄表的要求，提高遠程費控效率，降低電費欠費風險；通過用電監測，實時提供異常用電、電能質量、線損分析等統計分析，實現故障及時搶修、信息實時互通、管控精確到位。終端（傳感器、采集裝置、移動設備等）所采集的數據可通過無線專網傳送至市公司或省公司后臺應用服務器。以變電站為斷面，每變電站用采終端需求大約2000個，為支持數據傳輸的固定終端，安全要求低，質量要求低（數據傳輸不允許誤差，時延要求<60s）。

2.2.2多媒體調度及移動巡檢需求分析

多媒體調度集語音、集群、寬帶數據、視頻調度、短信彩信等功能于一體。除了傳統的語音調度外，還可實現可視化調度、視頻監控調度、軌跡定位和文字調度。該業務系統可將手持終端、單兵、攝像頭等采集的數據發送到調度指揮中心?？赏ㄟ^給用戶發送文字消息指令下達，實現快速發布作業計劃，可隨時進行調閱。同時在強噪音干擾環境等不方便語音通信場合，文字指令調度可以作為語音，很好替代調度手段。移動巡檢通過手持終端將現場采集的音視頻、監測數據、地理位置等上傳調度平臺，接收/下載調度平臺的數據，與調度保持實時通信。

結語

當前無線專網主要解決了配網、計量使用GPRS在線率低；公網不可靠；配用電光纖通信成本過高等問題。未來無線專網[7]可廣泛應用于從發電、輸電、配電到用電、調度、信息化等整個智能電網業務環節中。如配網自動化、計量自動化（遠程抄表）、視頻傳輸（配電房監控）、移動巡檢、移動辦公（作業表單）、門禁監控、電動汽車充電樁遠程操作、作為IMS系統的無線接入部分實現IMS的移動化應用等。另外在新變電站建設時，無線專網可作為現場建設調度指揮系統并為自動化等設備調試提供臨時通信通道。總之，電力無線專網不僅可作為現階段配電自動化、計量自動化、移動辦公等電力業務的有效通信方式，還可以滿足未來智能電網通信網向電力物聯網發展的大數據通信需求。

參考文獻

[1]梅林常；王獻軍.4G技術在智能電網中的應用[A]；2013年中國信息通信研究新進展論文集[C]；2014年.

[2]李文偉；陳寶仁；吳謙，等.TD-LTE電力無線寬帶專網技術應用研究[J].電力系統通信，2012，33（11）：82-87.