衛星通信在新能源遠程集控應急通信中的應用

劉思君

摘? 要：衛星通信作為一種成熟技術手段，在電力系統通信業務中已經有了廣泛的應用。該文通過對衛星通信應用現狀和新能源場景面臨的問題展開討論，將VSAT衛星通信系統應用于新能源遠程集控，實現新能源企業自主調配全網衛星資源，提升新能源遠程集控中心與場站間的數據信息傳輸能力，確保突發事件的應對和重要保電工作的通信暢通，有效地降低運營投入。

關鍵詞：衛星通信? ?新能源? ?遠程集控? ?應急通信

中圖分類號：TN927.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A文章編號：1672-3791（2021）07（c）-0013-03

Abstract： As a mature technical means， satellite communication has been widely used in power system communication business. By discussing the application status of satellite communication and the problems faced by the new energy scenario， this paper applies VSAT satellite communication system to the remote centralized control of new energy， realizes the independent allocation of satellite resources of the whole network by new energy enterprises， improves the data and information transmission capacity between the master station and sub-stations， and ensures the smooth communication of emergency response and important power protection work， which effectively reduce operation investment.

Key Words： Satellite communication; New energy; Remote centralized control; Emergency communication

隨著我國“雙碳”目標的提出，“十四五”成為了碳達峰的關鍵期、窗口期，其中關鍵任務就是構建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，構建以新能源為主體的新型電力系統。新能源裝機規模的不斷擴大使得新能源遠程集控在各大新能源企業區域化管控中發揮更加重要的作用，但大部分新能源場站地理位置偏遠，通信基礎設施較差，場站與集控中心間通信鏈路數據延阻丟包或通信中斷的情況時有發生，一旦網絡完全中斷，沒有任何其他技術手段可以保證場站至集控中心的生產數據傳輸，甚至電話通信都極為困難，場站將徹底成為信息孤島，對安全生產造成極大的影響。在此背景下，衛星通信成為新能源遠程集控應急通信的可靠選擇。

1? 衛星通信應用現狀

衛星通信是以人造地球衛星為中繼站，在地球上各個通信站之間實現通信，可實現點對點、點對多點、多點對多點通信[1]。衛星通信通常不被用于大面積的網絡通信，而常常與應急通信系統之間相結合，用于突發性自然災害、重大安全隱患中的應急網絡信息傳輸[2]。其中VSAT通信是衛星通信的一種，指甚小口徑衛星通信終端，通常為終端天線口徑在1.2～1.8 m左右的衛星通信站。VSAT衛星應急通信技術在電力系統中最重要的應用就是其可以提供雙向傳輸數據信號，無障礙傳輸中低速率數據信號，而且具有傳輸快、時延短的優點[3]。其作為光纖通信的一種補充技術手段，已經在水電企業有著廣泛應用，通過在水電集控中心與水電站建設衛星通信站，保證應急情況下電力傳輸調度電話和基本調度生產信息不中斷，在日常工作情況夏也可作為備份傳輸網絡、第二路由以及承載部分通信業務（如工業視頻監控、視頻會議）等使用，從而增加整個通信系統的帶寬容量[4]。

目前，新能源企業衛星通信主要在新能源電力應急搶修車輛安裝衛星數據接收機和發射機傳輸車輛實時位置信息，用于應急指揮調度和決策支撐;或通過衛星導航終端設備的定位及數據處理，及時報告所處位置和故障情況，確保應急搶修的時效性[5]。新能源企業在接入場站數量多、累積通信數據量大、裝機規模不斷擴大的背景下，也迫切需要一種合適的方式能夠實現遠程集控的應急通信，并對通信資源進行統一調配和帶寬資源共享。

2? 衛星通信在新能源遠程集控中的應用探索

目前，集控中心至所轄新能源場站之間一般租用電力專用通信網絡資源建立調度數據專網，使用2M數據通道實現生產或管理數據、控制指令的接收和報送任務[6]。在此背景下，可將VSAT衛星通信作為其應急通信鏈路使用，系統重點部署新能源企業管理主站、區域/片區集控中心站和新能源場站子站，為場站與新能源遠程集控中心間的通信鏈路提供應急通信保障，通過建立有線與無線相結合、專網資源與公網資源相結合的電力通信保障方式，提升新能源遠程集控中心與場站間的數據信息傳輸能力，確保突發事件的應對和重要保電工作的通信暢通。同時，在衛星通信應用過程中要考慮實現單個新能源企業自主統一調配全網衛星資源的重要功能，實現調度全網資源對應急新能源場站進行重點通信保障，增加衛星帶寬資源利用率，有效地降低運營投入，節約成本。

在技術架構上，通過VSAT衛星應急通信主要實現新能源遠程集控中心與各場站間的應急通信，同時增加新能源企業的網管功能，遵循統一管理、分層部署、分級使用的原則，采用“新能源企業管理主站—新能源遠程集控中心站—新能源場站子站”三層網絡結構設計，使用TDM/SCPC/BOD/DAMA技術體制。在新能源企業管理主站集中部署網絡管理系統，統一管理和調配全網資源并監控所有網絡設備的運行狀態，在各區域/片區集控中心和場站分別建設集控中心站和場站子站，用于集控中心和場站間的業務傳輸。管理主站通過信令通道管理每一個集控中心站及場站子站，所有集控分時共享業務帶寬，業務信令只在集控中心站與所屬場站子站之間進行傳輸，與其他集控中心站及場站子站間無數據交互?？傮w技術架構如圖1所示。

在部署架構上，參照電力監控系統安全防護相關要求，嚴格遵循“安全分區、網絡專用、橫向隔離、縱向認證”的原則。衛星應急通信系統部署時在生產控制大區與專網的縱向交接處設置經過國家指定部門檢測認證的電力專用縱向加密認證裝置，確?？v向加密認證裝置策略配置安全有效，實現雙向身份認證、訪問控制和數據加密傳輸。同時，由于衛星通信屬于無線通信范疇，在衛星系統與生產控制大區相連時，設立安全接入區，通過電力專用單向隔離裝置進行安全隔離[7]。

在功能架構上，通過在新能源企業管理主站集中部署網管系統提供網絡管理功能，可以實現系統的網絡結構設置、管理權限配置等系統設置管理，對管理主站、集控中心站及場站子站設備進行通信參數配置和信息下發，并對接收的數據進行分析處理，為全網提供集中的實時資源分配及連接管理。

在衛星通信的帶寬規劃上，針對新能源遠程集控衛星應急通信系統中衛星帶寬的劃分主要包括信令帶寬和業務帶寬兩個部分。信令帶寬是全網所有衛星設備通過信令信道與管理主站完成信令交互，實現設備的入網管理、在線查詢、資源分配等功能，其帶寬相對固定，對帶寬分配主要基于全網衛星站點的數量、站點入網時長、系統輪詢時間進行綜合考慮。由于衛星通信在新能源遠程集控應用屬于應急通信系統，多數時間內沒有實際業務傳輸需求，日常處于備用狀態，利用率較低。通過設計全網統一共享業務信道的使用模式，使得網管系統可根據新能源場站子站業務需求進行帶寬資源分配搭建衛星通道，業務傳輸完成后釋放帶寬資源，等待下次使用。

3? 衛星通信在新能源集控的應用前景

隨著目前運營成本的逐步降低和通信組網技術的不斷升級，基于VSAT衛星通信系統實現新能源遠程集控的應急通信已經具有較好的應用前景。一是能夠應對自然災害、網絡風暴等突發事件的需要，解決了新能源企業現有網絡只能依靠光纖等地面通信網絡進行業務通信的問題，提供了一種可基于衛星通信技術的應急通信手段，實現集控中心與場站間的電力調度自動化數據傳輸、業務通信等不中斷，保證電力供應和安全生產，建立了健全的應急通信保障體系;二是整合資源、降低運行成本，能夠在滿足新能源企業生產數據應急傳輸的同時，還能實現調度全網資源對重點應急場站進行通信保障，增加衛星帶寬資源利用率，有效地降低了運營投入，節約成本;三是為新能源場站智能化生產提供網絡支撐，隨著無人機、智能終端等在新能源場站越來越廣泛地應用，將衛星固定站與車載站、便攜站相結合，將衛星通信與站內無線組網相結合，利用先進5G無線通信技術進行站內數據傳輸，打造性能穩定、功能完善的分散式無線組網系統[8]，探索應急通信之外的數字化、智能化應用場景。

4? 結語

衛星通信作為一種成熟的通信技術，已經具備了在新能源相關場景的應用能力。該文以衛星通信在新能源遠程集控的實際應用出發，建立由新能源企業統一管理的衛星應急通信系統，通過部署管理主站、集控中心站、場站子站實現統一調配全網衛星資源并提供應急通信鏈路保障的重要功能，真正有效利用了衛星資源，提升了新能源遠程集控整體應急能力，提高系統使用效率，降低運行成本，為新能源企業提質增效，全面提升經營效益打下堅實的基礎。

參考文獻

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[6] 劉婉妮，張龍.區域新能源集控中心通信系統探討[J].電力勘測設計，2019（12）：70-74.

[7] 國家能源局.國家能源局關于印發電力監控系統安全防護總體方案等安全防護方案和評估規范的通知（國能安全[2015]36號）[R/OL].（2015-02-04）. https：//www.pkulaw.com/chl/a21df598f323558cbdfb.html.

[8] 曹鵬，熊圣新，李建科，等.基于5G無線網絡的風電機組監控系統組網研究[J].船舶工程，2020（S2）：260-264.