面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入技術(shù)要點(diǎn)探析

范樂昊

（中通服咨詢設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 南京 210000）

0 引 言

在技術(shù)進(jìn)步的大環(huán)境下，越來越多的新技術(shù)在社會實(shí)踐中得到了推廣和利用，并產(chǎn)生了突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，如智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。二者在社會實(shí)踐中相互融合，相輔相成，形成了能源流、業(yè)務(wù)流以及數(shù)據(jù)流“三流合一”的能源互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)體系，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。分析能源互聯(lián)網(wǎng)的具體應(yīng)可知，電力業(yè)務(wù)終端的接入方式會對網(wǎng)站的穩(wěn)定性、安全性以及實(shí)效性造成顯著影響，所以在電力業(yè)務(wù)泛在物聯(lián)和信息高效的建設(shè)實(shí)踐中，關(guān)鍵在于靈活可靠的接入技術(shù)應(yīng)用。

圖1 智能電網(wǎng)和泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)

1 無線接入技術(shù)分析

無線通信具體指的是多個(gè)節(jié)點(diǎn)間由導(dǎo)體或是纜線進(jìn)行的遠(yuǎn)距離傳播通信。分析我國當(dāng)前電力行業(yè)的業(yè)務(wù)終端接入發(fā)現(xiàn)，主要的接入方式是光纖和以太網(wǎng)[2]。目前，分布式光伏電站和電動汽車充電站等離散型分布式電力業(yè)務(wù)終端數(shù)量正在持續(xù)性增長，而有線接入方式存在投資成本高、建設(shè)周期長以及維護(hù)工作量大等顯著問題，因此為解決相應(yīng)問題，可以在滿足電力業(yè)務(wù)需求的基礎(chǔ)上分析組網(wǎng)靈活且成本較低的無線通信技術(shù)應(yīng)用。

在目前的社會環(huán)境下，更多新能源和分布式發(fā)電裝置接入電力系統(tǒng)，且為了保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，需要對輸電線路等進(jìn)行全線監(jiān)控。再者，目前的配電網(wǎng)控制正在由10 kV向0.4 kV過渡，且連接節(jié)點(diǎn)已達(dá)千萬級[3]。無線接入技術(shù)需要具備高安全性、高覆蓋、低時(shí)延以及低功耗等顯著優(yōu)勢。在智能電網(wǎng)及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)過程中，無線公網(wǎng)和電力無線專網(wǎng)等無線接入通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用模式成了當(dāng)前研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

分析目前電力無線專網(wǎng)中使用的無線接入技術(shù)發(fā)現(xiàn)其包括了LTE1800、LTE230以及l(fā)oT230。結(jié)合國家電網(wǎng)相關(guān)要求，電力無線專網(wǎng)的總體演進(jìn)趨勢為LTE 230和loT 230的技術(shù)融合[4]。現(xiàn)浙江及江蘇等地已經(jīng)開始大規(guī)模部署電力無線專網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備，結(jié)合未來趨勢發(fā)現(xiàn)，技術(shù)融合面臨精控和配網(wǎng)等業(yè)務(wù)擴(kuò)容需要，LTE 230電力終端勢必會具有更大的市場容量。

2 LTE230電力終端接入技術(shù)

結(jié)合上文的具體分析可知，在目前的智能電力系統(tǒng)建設(shè)和應(yīng)用實(shí)踐中，強(qiáng)調(diào)無線通信接入技術(shù)的有效應(yīng)用具有突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值。結(jié)合上述的分析，采用LTE230無線通信模塊（圖2為無線通信系統(tǒng)）的LTE230電力終端無縫傳輸接入技術(shù)對電力環(huán)境進(jìn)行加固處理，同時(shí)安全整合接入模塊，同時(shí)布置RS232、RS485、以太網(wǎng)口以及無線通信等多種業(yè)務(wù)接口，并預(yù)留具備兼容協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的軟件接口，從而可以實(shí)現(xiàn)對透傳業(yè)務(wù)的支持[5]。總的來講，利用這種技術(shù)能夠保證業(yè)務(wù)終端數(shù)據(jù)封裝無限幀。基于透傳的方式，信息可以發(fā)送到系統(tǒng)中的其他網(wǎng)元，這樣可以實(shí)現(xiàn)電力終端業(yè)務(wù)與主站系統(tǒng)的通信及交互目標(biāo)。就LTE230電力終端接入技術(shù)的具體使用來看，其具有4個(gè)方面的顯著特點(diǎn)，具體分析如下。

圖2 無線通信系統(tǒng)

2.1 電力業(yè)務(wù)定制開發(fā)

就LTE230電力終端接入技術(shù)的具體利用來看，其顯著特點(diǎn)體現(xiàn)在電力業(yè)務(wù)的定制開發(fā)中。電力業(yè)務(wù)的定制開發(fā)實(shí)踐所遵循的不僅是通信規(guī)范，還有電力規(guī)范。在兩種規(guī)范遵循的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了無線公網(wǎng)模塊的無縫替換，不同電力業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)的具體要求可以得到滿足。在此基礎(chǔ)上，無線公網(wǎng)模塊可以承接各種電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，如用電信息的采集、配電自動化、線路監(jiān)測以及精確負(fù)控等。

2.2 通用性強(qiáng)

通用性強(qiáng)是LTE230電力終端接入技術(shù)應(yīng)用的第二個(gè)顯著特點(diǎn)。其在進(jìn)行設(shè)計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化接口利用的時(shí)候采用的是開放式架構(gòu)，這種架構(gòu)能實(shí)現(xiàn)無線公網(wǎng)模塊和電力無線專網(wǎng)模塊的兼容，從而保證雙模的共享[6]。不僅如此，在應(yīng)用實(shí)踐中，此種架構(gòu)可以根據(jù)業(yè)務(wù)的具體需要進(jìn)行主備模塊的切換。LTE230電力終端接入技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電力無線專網(wǎng)LTE1800、LTE230以及l(fā)oT230模塊的兼容，且還能兼容同一系統(tǒng)下的單子帶和多子帶模塊，這樣可以實(shí)現(xiàn)不同子帶模塊的即插即用。

2.3 業(yè)務(wù)接口通道多樣化

在LTE230電力終端接入技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中，其具有的第三個(gè)顯著特點(diǎn)是業(yè)務(wù)接口通道具有多樣化。在實(shí)際利用中，LTE230電力終端接入技術(shù)可以具備多種業(yè)務(wù)接口渠道，且業(yè)務(wù)終端接口兼容了以太網(wǎng)口、RS232串口、RS485串口以及無線接口。這些接口的同時(shí)利用可以保持現(xiàn)有電力系統(tǒng)業(yè)務(wù)終端網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)電力業(yè)務(wù)的無縫接入。

2.4 預(yù)留規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊接口

預(yù)留規(guī)約轉(zhuǎn)換模塊接口是LTE230電力終端接入技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐中存在的第四個(gè)顯著特點(diǎn)。就具體使用來看，其主要用于擴(kuò)展規(guī)約轉(zhuǎn)換功能，從而集成轉(zhuǎn)換設(shè)備和通信終端，這樣可以有效降低組成成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)多終端多業(yè)務(wù)的接入。

3 應(yīng)用分析

LTE230電力終端接入技術(shù)是現(xiàn)階段面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入技術(shù)，該技術(shù)的應(yīng)用取得了顯著的成績，而且使泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入效果有了明顯提升，因此推廣并強(qiáng)調(diào)LTE230電力終端接入技術(shù)的利用有突出的現(xiàn)實(shí)價(jià)值[7]。總結(jié)LTE230電力終端接入技術(shù)在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入當(dāng)中的實(shí)際利用，其主要體現(xiàn)在時(shí)效性、準(zhǔn)確性以及峰值速率3個(gè)方面。

3.1 時(shí)效性

LTE230電力終端接入技術(shù)的應(yīng)用在時(shí)效性方面表現(xiàn)突出。總結(jié)具體的技術(shù)應(yīng)用，其在時(shí)效性方面的表現(xiàn)主要集中在以下幾個(gè)方面。一是在電力系統(tǒng)的自動化和智能化運(yùn)行實(shí)踐中，技術(shù)應(yīng)用為及時(shí)獲取數(shù)據(jù)信息提供了支持。在電力系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐中，為了保證系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定、安全，會積極進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)督，監(jiān)督過程中主要依靠的內(nèi)容是獲取的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，所以數(shù)據(jù)獲取的時(shí)效性對監(jiān)控分析的具體結(jié)果影響是顯著的。利用LTE230電力終端接入技術(shù)實(shí)現(xiàn)獲取數(shù)據(jù)的及時(shí)傳輸，為監(jiān)控工作的開展提供了幫助。二是LTE230電力終端接入技術(shù)的有效利用實(shí)現(xiàn)了不同模塊的無縫對接，有效解決了數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪t滯性問題，使得數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)率獲得了顯著提升[8]。

在電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)實(shí)踐中，自動化平臺和智能化平臺在開展相應(yīng)工作的時(shí)候?qū)?shù)據(jù)的依賴性比較強(qiáng)，如果數(shù)據(jù)傳輸較慢，那么基于數(shù)據(jù)的判斷就會出現(xiàn)問題，影響系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行效果，因此在實(shí)踐中必須要關(guān)注數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r(shí)性。

3.2 準(zhǔn)確率

在電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)開展實(shí)踐中，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確性也有比較高的要求。因?yàn)樵谥悄芑妥詣踊脚_上，電力系統(tǒng)終端業(yè)務(wù)的具體開展是以數(shù)據(jù)分析和判斷為主要依據(jù)，一旦傳輸?shù)臄?shù)據(jù)出現(xiàn)了錯(cuò)誤，那么結(jié)合數(shù)據(jù)分析獲得的結(jié)果就會出現(xiàn)失真的局面，從而對基于結(jié)果的具體操作等行為會產(chǎn)生比較顯著的不利影響[9]。在面向泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的無線通信接入技術(shù)應(yīng)用中，采用LTE230電力終端接入技術(shù)保證了各種接口的兼容性，所以數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中不會因?yàn)榧嫒輪栴}而發(fā)生錯(cuò)誤，數(shù)據(jù)本身的準(zhǔn)確性有顯著性提升。

在原始數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性提升的基礎(chǔ)上，基于原始數(shù)據(jù)的分析判斷，制定發(fā)布和措施制定等均會具有準(zhǔn)確性，這樣系統(tǒng)工作開展的穩(wěn)定性和有效性等會獲得顯著性提升。數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率是智能化和自動化電力系統(tǒng)運(yùn)行中需要強(qiáng)調(diào)的重中之重，而LTE230電力終端接入技術(shù)保證了傳輸數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確率，為實(shí)踐工作提供了巨大的幫助。

3.3 峰值速率

所謂的峰值速率具體指的是單用戶在系統(tǒng)中被分配最大的寬帶、最高的調(diào)制編碼方式以及處于理想無線環(huán)境時(shí)所能達(dá)到的最高速率。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)測試的過程中，當(dāng)一個(gè)用戶獨(dú)占區(qū)域內(nèi)所有寬帶、靠近基站或是鄰近區(qū)域的干擾比較弱時(shí)，所測得的實(shí)際速率便有可能達(dá)到該網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用實(shí)踐中的峰值速率。在實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的具體應(yīng)用中，用戶只能夠在某些特定的條件下達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)的峰值速率，大多數(shù)情況下都無法達(dá)到[10]。

在利用LTE230電力終端接入技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和信息傳遞的時(shí)候，峰值速率影響著信息傳輸?shù)膶?shí)效性。應(yīng)用LTE230電力終端接入技術(shù)的時(shí)候，針對不同的接口類型和模塊特征，終端接入涉及了合理的峰值速率，其能夠保證數(shù)據(jù)信息的穩(wěn)步、快速傳遞。

4 結(jié) 論

結(jié)合實(shí)踐進(jìn)行分析，自動化和智能化電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電力的穩(wěn)定、高效供給，且在電力系統(tǒng)的問題監(jiān)督和解決中也發(fā)揮著重要作用。總結(jié)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，在智能化和自動化電力系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，為了完成系統(tǒng)監(jiān)控等目標(biāo)，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的獲取與分析，這就需要穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。而LTE230電力終端接入技術(shù)在系統(tǒng)中的利用保證了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，所以就技術(shù)的具體應(yīng)用做分析討論具有突出的現(xiàn)實(shí)意義。