北斗衛星通信技術在電力通信網絡中的應用研究

董浩天

（國網安康供電公司，陜西 安康 725000）

0 引 言

邊遠小電源電力信息的采集和傳輸，可以解決小電源、自備電廠等非統調電廠運行數據缺失問題。由于偏遠地區網絡覆蓋較差，導致電力數據信息的采集和傳輸十分困難，易出現運行數據缺失的問題。在電力通信網絡中應用北斗衛星通信技術能夠有效解決該問題，可以擴大電力通信網絡覆蓋面，并保障電力通信的安全性、可靠性，應用效果較為理想。

1 北斗衛星通信技術的應用價值

1.1 集成多通信模塊

借助北斗衛星通信技術可以集成多通信模塊并構建集公網、通信、集群對講為一體的電力通信網絡系統。該通信網絡集成系統，構造簡單、操作方便，且具備多功能應用，僅通過一個終端設備，便能滿足多種通信需求，能夠任意切換公網、衛星通信、集群對講等不同模式，廣泛應用于電力企業。由于不同通信模塊在通信協議和網絡制式方面存在較大差異，該系統存在一定的局限性，即通過公網或衛星無法傳輸集群消息[1]。未來，隨著北斗衛星通信技術應用的不斷深入，該問題能夠得到有效解決。

1.2 提高電力作業通信效果

電力作業過程中，受作業環境影響，經常出現通信困難的問題。例如，電力搶修作業時，搶修地點公網信號強度較差，傳統電力通信無法進行有效溝通，且很難界定通信運營商的公網信號強度。而基于北斗衛星通信技術的電力通信網絡，能夠自適應性分配信道資源，甄別各通信運營商的網絡，以實現最佳網絡優選[2]。同時，該電力通信網絡通過分包數據和多通道傳輸的模式，提升戶外作業的通信效果。

1.3 長報文傳輸

北斗衛星通信技術最大的優勢在于不受空間和時間限制，能夠在覆蓋范圍內實現雙向報文傳輸服務。無論是無線電臺還是移動網絡，在區域覆蓋方面均具有一定局限性，無法將網絡信號傳輸到偏遠地區。而北斗衛星通信則能夠有效解決這一問題，通過北斗衛星通信，能夠彌補傳統移動通信傳輸網絡的不足，且接入靈活，成本較低，能夠最大限度地解決傳統網絡傳輸問題[3]。現階段，北斗衛星通信技術已廣泛應用于水利、電力、農業等諸多領域，以提高數據采集、傳輸效率。

2 基于北斗衛星通信技術的電力通信系統

2.1 北斗衛星系統的功能

北斗衛星系統是我國自主研發的衛星導航定位系統。該系統的主要功能分為以下3 個方面：一是衛星定位，能夠對覆蓋范圍內的用戶提供精度高、速度快的實時定位服務；二是短報文通信，通過北斗衛星系統，用戶能夠進行雙向報文通信，可一次傳輸120 個字符的短報文信息；三是精密授時，精密北斗系統可向用戶提供時間同步精度為20 ～100 ns 的精密授時服務[4]。北斗衛星系統工作流程如圖1 所示。

圖1 北斗衛星系統工作流程

2.2 基于北斗衛星通信技術的電力通信系統構成

基于北斗衛星通信技術的電力通信系統主要由綜合服務系統、通信中心、通信終端3 個部分構成，可以滿足電力通信網絡的功能需求和適應電力系統分布特點。基于北斗衛星通信技術的電力通信系統如圖2 所示。

圖2 基于北斗衛星通信技術的電力通信系統

2.2.1 綜合服務系統

綜合服務系統主要發揮北斗衛星系統的功能，主要包括空間衛星系統和地面綜合服務系統2 個部分。綜合服務系統是空間與地面通信連接的樞紐，主要為用戶提供通信服務、定位服務，并實現衛星之間的數據處理。實際運行過程中，綜合服務系統在收到用戶的業務請求后，經過響應為用戶提供通信數據交換或定位數據處理等服務，并將得到的數據信息傳遞給用戶。

2.2.2 通信中心站

通信中心站是電力通信網絡的指揮中心，承擔著電力調度、應急處理等多方面的通信服務功能[5]。通信中心站的工作模式分為以下2 種：一是對點工作模式，在保證其他站點設備正常運行的情況下，通信中心站能夠與某特定終端設備進行單獨通信；二是通播工作模式，在固定電力通信網絡覆蓋范圍內，將通信中心站的設備號寫入通信網絡覆蓋范圍內的其他設備終端映像地址，在通信中心站發送通播信息后，所有網絡覆蓋范圍內的測站均能收該消息。

2.2.3 通信終端機

通信終端設備主要用于消息的接收與發送，具有通信和自動定位功能，廣泛應用于電力系統的應急場所，是電力應急管理的重要設備，也是電力通信系統中的重要組成部分。在發生電力安全事故時，電網應急指揮部門可以向通信終端設備發送命令，也可以通過通信終端設備傳輸現場信息。此外，可以借助通信終端設備定位故障設備位置和采集故障設備的信息。

2.3 基于北斗衛星通信技術的電力通信系統工作方式

基于北斗衛星通信技術的電力通信短報文傳輸流程主要分為3 步。首先，通信中心站將信息發送到北斗衛星；其次，北斗衛星將信息傳輸至地面綜合服務系統，綜合服務系統處理接收到的信息，并傳回北斗衛星；最后，北斗衛星將綜合服務系統傳回的信息傳輸到通信終端設備[6]。電力通信過程中，通信中心站會根據通信方案向各通信終端設備發送信息，并根據實際情況選擇通播發送或對點發送。同時，各通信終端設備向通信中心發送信息，以傳輸現場實際情況。

2.4 基于北斗衛星通信技術的電力通信系統功能

基于北斗衛星通信技術的電力通信系統功能主要體現在傳遞數字信息、實時覆蓋境內全部站點、做自動化處理調度信息以及搭建統一信息平臺4 個方面。

2.4.1 傳遞數字信息

與傳統電力通信網絡相比，基于北斗衛星通信技術構建的電力通信系統能夠通過衛星電話傳輸語音信號，并借助北斗衛星系統的短報文傳輸功能，直接傳遞數字信息，最大限度地解決電力作業環境語音通話質量不佳的問題，確保電力調度信息傳輸的準確性。另外，電力通信系統可以融入分包技術、編碼技術，以傳遞連續且數據量較大的電力調度信息。

2.4.2 實時覆蓋境內全部站點

基于北斗衛星通信技術構建的電力通信系統能夠通過3 顆北斗衛星對境內所有電網節點和變電站進行通信網絡覆蓋，在各電網節點和變電站設置通信終端設備接入電力通信網絡，打破時間、空間等因素的限制，確保所有應急調度信息均能得到及時傳輸。

2.4.3 自動化處理調度信息

現階段，大多數電力通信系統仍需人工操作，由專門人員發送調度信息，且無法智能化分析反饋數據，自動化程度較低。基于北斗衛星通信技術的電力通信系統集成編碼、譯碼功能，能夠直接解析通信中心站發出的各種數據信息，并根據數據信息進行指令操作，無須人工干預，為應急通信系統向智能化、自動化方向發展提供通信支撐。

2.4.4 搭建統一的信息平臺

基于北斗衛星通信技術的電力通信系統劃分通信終端設備權限時，根據權限的等級區分調度機構，并結合實際需求選擇合理的信息傳播方式，構建由應急指揮中心至各電網節點的統一信息平臺，集成現場信息采集、調度命令傳遞、現場搶修定位通信等功能，為電力通信的發展提供創新型的研究方向。

3 預期效果

通過北斗衛星通信技術將電網指揮中心設為通信中心站，并在各電網節點和變電站設置通信終端設備，以形成基于北斗衛星通信技術的電力通信系統。該系統的預期效果體現在5 個方面。

3.1 提高電力通信可靠性

作為我國獨立研發、運行的定位導航系統，北斗衛星系統不受其他國家限制，有著較高的安全性、可靠性。另外，自北斗衛星系統運行以來，有著較為良好的表現，廣泛應用于航空航天、交通運輸、海上運輸等領域，且取得較為理想的應用效果。因此，基于北斗衛星通信技術的電力通信系統應具有較高的安全性和可靠性。

3.2 提高信息傳輸準確性

基于北斗衛星通信技術的電力通信系統能夠通過衛星電話傳輸語音信號，并借助短報文傳輸功能直接傳遞數字信息，實現通信中心站直接向終端通信設備發送信息，避免人為操作可能出現的失誤，提升信息傳輸的準確性。

3.3 便于系統部署及維護

基于北斗衛星通信技術的電力通信系統在電網各節點和各變電站設置通信終端設備，并通過與通信中心站的連接，形成電力通信系統同時，利用北斗衛星通信技術保證通信設備的一致性，避免傳統通信系統由于設備種類繁雜導致維護部署困難，提高系統整體的部署效率。

3.4 便于系統集成與功能擴展

基于北斗衛星通信技術的電力通信系統借助電力通信網絡，能夠統一應急指揮通信體系，借助北斗衛星模擬語音通話和短報文傳輸功能，實現調度命令的快速發送與及時響應，同時利用北斗衛星的精密授時和定位功能，實現集通信、定位、授時為一體的指揮系統。

3.5 持續優化和升級

北斗衛星通信技術在電力通信網絡中的應用，能夠對現有通信網絡進行補充，進一步擴大通信網絡覆蓋面。傳統通信方式受空間環境限制較大，需通過基站進行信號接收及傳輸，無法有效覆蓋山區、海域等地域。而北斗衛星通信技術的應用有效解決這一問題，實現全范圍、無死角的通信網絡覆蓋，在補充通信網絡覆蓋面的同時，進一步提高電力通信服務質量。從長遠發展角度看，全范圍的電力通信網絡覆蓋在提高電力通信水平的同時，通過高水平信息傳遞方式降低電力通信安全事故發生率。實際應用過程中，需結合實際情況定期優化和升級北斗衛星通信設備，進而保證設備網絡性能能夠充分滿足電力通信需求。根據實際需求，不斷調整和改進北斗衛星通信網絡的配置和使用方式，充分發揮北斗衛星通信技術在電力通信網絡中應用的實效性。

4 結 論

北斗衛星系統是我國自主研發的衛星系統，因此基于北斗衛星通信技術的電力通信系統的安全性、可靠性更高。同時，該系統通過報文通信傳遞電力數據信息，避免由于人為因素對信息準確性的影響。相比于傳統通信方式，該系統在安全可靠性和信息傳遞準確性方面有明顯提升，具有較好的應用價值。