北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)在電網(wǎng)中的應(yīng)用

劉陸洋 郜亞軒

(國網(wǎng)烏魯木齊供電公司，新疆 烏魯木齊 830011)

1 北斗衛(wèi)星通信技術(shù)介紹

目前國內(nèi)對于北斗衛(wèi)星的運(yùn)用已經(jīng)到第三代的應(yīng)用，主要應(yīng)用在可在全球范圍內(nèi)各種氣候、各時(shí)段為各類用戶提供高精度、高可靠定位、導(dǎo)航、授時(shí)服務(wù)，北斗衛(wèi)星具備區(qū)域?qū)Ш?、定位和授時(shí)能力，定位精度為10m，測速精度可達(dá)0.2m/s，授時(shí)精度為10ns[1]；在數(shù)據(jù)通信運(yùn)用方面，具有短報(bào)文通信能力。

1.1 多通信模塊集成

可實(shí)現(xiàn)具有衛(wèi)星通信、公網(wǎng)、集群對講三合一網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急指揮終端。根據(jù)對目前市面的深入調(diào)研和技術(shù)分析可知，有很多廠商實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)終端中集成、綁定了上述3種通信模塊，其優(yōu)勢是1個(gè)終端可當(dāng)3個(gè)不同類型終端用，方便、簡單、功能多，可以實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信、公網(wǎng)、集群對講的切換使用，在使用時(shí)可以根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際環(huán)境情況和條件選擇其中一種通信方式使用。但因?yàn)槿咧g網(wǎng)絡(luò)制式及通信協(xié)議各不相同，集群語音無法通過衛(wèi)星或公網(wǎng)上傳下達(dá)，這是三合一網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急指揮終端目前存在的一點(diǎn)缺點(diǎn)，但隨著北斗衛(wèi)星應(yīng)用的更深入研究，這一缺點(diǎn)也將會被改善。

1.2 信道資源自適應(yīng)分配運(yùn)用

電網(wǎng)在開展電力應(yīng)急搶修工作時(shí)，由于搶修地點(diǎn)的局限性，傳統(tǒng)的電力通信網(wǎng)往往無法實(shí)現(xiàn)通信支撐。比如，公網(wǎng)雖有信號，但公網(wǎng)信號強(qiáng)度較差，傳輸速率有可能低于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)，而公網(wǎng)不同網(wǎng)絡(luò)間，移動(dòng)、電信、聯(lián)通等3大運(yùn)營商的公網(wǎng)信號強(qiáng)度也很難界定網(wǎng)速差異，所以在同一應(yīng)急終端中采用信道資源自適應(yīng)分配技術(shù)，實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選，進(jìn)行網(wǎng)速自甄別，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分包、多通道并行傳輸，是解決室外電力應(yīng)急搶險(xiǎn)中數(shù)據(jù)通信的優(yōu)選手段。

1.3 長報(bào)文傳輸

“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以在服務(wù)區(qū)域內(nèi)任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，為用戶提供雙向短報(bào)文通信服務(wù)[2]。當(dāng)前，移動(dòng)通信和無線電臺通信的覆蓋范圍有一定的局限性，利用北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以成功解決那些偏遠(yuǎn)地區(qū)連公網(wǎng)無線信號都無法實(shí)現(xiàn)覆蓋的數(shù)據(jù)通信難題，將北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)作為傳統(tǒng)通信網(wǎng)傳輸?shù)囊环N補(bǔ)充，投資少、接入靈活且實(shí)現(xiàn)方便快捷，切實(shí)解決了傳統(tǒng)光纖傳輸網(wǎng)的一些弊端。目前為止，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、海洋、電網(wǎng)、氣象水利、森林等領(lǐng)域，利用北斗衛(wèi)星手段傳輸各類采集、觀測數(shù)據(jù)[3]。

2 北斗衛(wèi)星通信在電網(wǎng)中的應(yīng)用

2.1 北斗衛(wèi)星通信在電力數(shù)據(jù)采集方面的應(yīng)用

隨著建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)的推進(jìn)，對于電能量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)“全覆蓋、全采集”更加必不可少。而對于極其偏遠(yuǎn)的地區(qū)，由于無線傳輸和光纖傳輸?shù)木窒扌裕瑹o線信號非常弱或根本沒有信號而光纖又難以延伸到達(dá)，采用無線的方式無法滿足電能量數(shù)據(jù)采集，采用光纖傳輸方式則不僅投資大而且維護(hù)困難、成本高，使用傳統(tǒng)的公網(wǎng)或電網(wǎng)光纖通信網(wǎng)都無法解決這一數(shù)據(jù)采集傳輸?shù)碾y題。

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的報(bào)文長度有一定的限制，通信數(shù)據(jù)數(shù)量如果超過最大長度報(bào)文，必須分包進(jìn)行發(fā)送[4]。利用北斗衛(wèi)星系統(tǒng)進(jìn)行大數(shù)據(jù)量數(shù)據(jù)通信時(shí)存在數(shù)據(jù)丟包現(xiàn)象，但電能采集數(shù)據(jù)量小，對于發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)量比較小的情況，我們可以通過重復(fù)發(fā)送等方式以保證通信的可靠性。

電能量數(shù)據(jù)采集使用北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)方式，則只需要設(shè)置一個(gè)主站系統(tǒng)和一個(gè)廠站端子系統(tǒng)就能實(shí)現(xiàn)。廠站端采集通信子站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，然后利用北斗衛(wèi)星將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)傳送給主站，數(shù)據(jù)傳輸通道使用的是北斗衛(wèi)星通信通道，實(shí)現(xiàn)簡單且方便靈活。只需在需要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集的站端配置一套北斗通信終端，就能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和傳輸。

2.2 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在授時(shí)、授頻中的應(yīng)用

2.2.1 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在電網(wǎng)授時(shí)方面的應(yīng)用

隨著世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)發(fā)展，通信傳輸網(wǎng)、調(diào)度自動(dòng)化、變電站雷電定位、功角測量單元、行波測距等裝置對時(shí)間精度提出了更加嚴(yán)格的要求。截至2016年底，在北斗授時(shí)方面，電網(wǎng)控制領(lǐng)域90%的調(diào)度主站自動(dòng)化系統(tǒng)和20%的變電站時(shí)間同步裝備均已接收北斗授時(shí)信號，而且近年來開始每年以約上千臺的速度，對僅GPS授時(shí)的裝置進(jìn)行改造，變電站時(shí)間同步裝置的升級改造。在管理信息領(lǐng)域，目前，國家電網(wǎng)公司在北京、上海、西安三地災(zāi)備中心分別建設(shè)完成了3個(gè)安全穩(wěn)定可靠的一級時(shí)間源節(jié)點(diǎn)，3個(gè)災(zāi)備中心均以北斗信號作為主時(shí)間源，對各個(gè)省、地市公司提供精準(zhǔn)的時(shí)間信息，現(xiàn)在覆蓋率已經(jīng)達(dá)到了100%。新建和改造調(diào)度主站自動(dòng)化系統(tǒng)/變電站時(shí)間同步裝置100%接收北斗授時(shí)信號；管理信息領(lǐng)域100%應(yīng)用北斗授時(shí)信號。

2.2.2 北斗衛(wèi)星系統(tǒng)在電網(wǎng)授頻方面的應(yīng)用

目前各省公司的基準(zhǔn)時(shí)鐘源全部接入了北斗授頻信號，而且在各個(gè)地市公司接入工作也在穩(wěn)步進(jìn)行中。授時(shí)授頻在國家電網(wǎng)公司的廣泛應(yīng)用，給電網(wǎng)公司的生產(chǎn)和管理提供了巨大的幫助，保證了時(shí)間的精確和一致，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高了管理信息時(shí)間的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)語

隨著通信新技術(shù)的不斷發(fā)展更新，為適應(yīng)能源互聯(lián)網(wǎng)對通信網(wǎng)的要求，傳統(tǒng)的通信網(wǎng)模式已經(jīng)不能滿足能源互聯(lián)網(wǎng)的需求，研究新技術(shù)的應(yīng)用是電網(wǎng)的趨勢。北斗衛(wèi)星通信的應(yīng)用，可以解決電網(wǎng)中目前傳統(tǒng)通信網(wǎng)的一些問題。隨著北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用的不斷研究探索，北斗衛(wèi)星通信在電網(wǎng)中的應(yīng)用將越來越廣泛，也將會解決更多的電網(wǎng)中存在的更多問題。