面向智能配用电网络的电力无线专网技术分析

【摘要】 智能配用电网络的一个很重要的构成部分就是其配用电通信网。配用电通信网具有较大的覆盖范围、分散的信号等特点，可以弥补光纤通信的不足，以建构完善的配用电网络。因此我们需要设计出性能良好地电力无线通信系统。本文主要从满足智能配用电需求出发，详细分析了通信网对带宽、时延和安全的需求，并针对现状提出了新的电力无线宽带解决策略。

【关键词】 智能配用电网络 无线 电力 系统 技术

一、智能配用电通信特点以及业务分析

1.1智能配用电通信特点

智能配用电通信网络当前一般采用复合组网结构来实现。智能配用电网一体化通信平台主要有四个层次。当前供电企业的光纤骨干传输网是第一层次，完成从光纤网到配电网开关站、环网柜、配电室、公用配电变压器、柱上开关以及分布式能源站点等的通信覆盖为第二层次，完成通过配电变压器到用户表计、分布式能源站点以及电动汽车充电站等的通信覆盖为第三层次，完成普通用户家庭内部组网，为系统提供高速信息数据传输通道为第四层次。一般配电自动化通信网可以通过有线网络和无线通信联合组网的通信方式，如第二层次可以考虑采用灵活易扩充的无线通信方式。

1.2智能配用电业务需求分析

第一，带宽需求分析。电力用户息采集对象包括所有电力用户，用户一般可以划分为A类大型专变用户、B类中型专变用户、C类三相一般工商用户、D类单相一般工商用户、E类居民用户以及F类公用配变考核计量点，不同用户的通信流量需求不同，前面四类的用电信息采集没有集中器，一个终端模块只负责一个用户，一般其数据传输需求要低于E类和F类用户。其次是配电自动化方面，系统主要负责完成开关站、变电站、环网柜、柱上变压器以及开关等设备数据的采控，系统配电终端同配电站间的通信适宜采用DL/T6345-101以及循环远动协议等。

第二，时延需求。配电网系统业务不同则时延要求不同，如用电信息采集系统的反馈速度分别是：主站巡检终端信息时间不超过15分钟，而系统控制操作响应时间则不能超过5秒。

第三，安全性需求。为了保障系统安全，一般配电自动化系统站点的通信方式采用电力光纤通信为主，无线通信为辅的通信方式。公网通信APN与VPN一般要采用访问控制、安全隔离以及认证加密等措施。用电信息采集系统的不同站点系统间一般需要建构远程安全加密信道、并辅以网络边界防护、身份认证以及隔离装置等安全保障措施。

二、新型电力无线宽带解决方案

2.1新型电力无线宽带关键技术

第一，载波聚合。为了适应新型宽带频谱利用率的要求，系统一般会采用载波聚合技术。该技术能将非连续分配的子成员载波进行聚合，聚合后的载波能分配给目标用户使用，从而有效提升带宽传输效率。

第二，更灵活的帧结构。配电网系统一般要求实行双向通信，不过当前的上下行业务通信量是非均衡的，而且上行业务量要大于下行业务量。不过时分双工系统可以有效解决这个问题，该系统能通过上下行业务的时隙的比例调整，从而调整上下行信道占用资源，如将一帧报文的五个子帧分别设计为：一个子帧负责下行业务，三个子帧负责上行业务，中间一个特殊子帧负责同步与上下行通信之间的转换，进而满足非对称业务需求。

第三，安全结构。新的电力无线宽带系统主要有两层安全保护。第一层是通用陆基无线接入网的RRC协议，第二层是演进的分组核心网中的非接入层安全。两层安全保护可以有效提高电力无线宽带系统的安全性。

2.2实施方案

新型电力无线宽带的实施方案原理大致如下：为后台主站同远程监控模块之间提供可靠性和安全性很高的数据传输通道，为远程通信模块和网络设备提供管理和配置功能。新型电力无线宽带支持的电网业务包括负荷管理、配电自动化、用电信息采集、应急抢修和检修、智能电网用户服务、移动资产可视化管理以及电力安全监控等。

新型电力无线宽带网络系统主要由馈线终端单元、配变终端单元、配电终端单元、业务平台、核心网、接入设备以及终端设备构成。业务平台负责业务数据采集和处理，核心网主要对数据进行传输和接入网的控制管理；接入设备主要负责无线覆盖以及终端控制接入；终端设备主要负责业务信息数据的采集、上传和下发。新的电力无线宽带系统同当前系统设备的兼容性很高，影响很小，由于新系统在终端设备上使用的是统一接口，所以把当前终端设备里面的通用分组无线业务发送模块替换为新的远程通信模块就行了，这样能尽可能地降低新系统对现有系统的影响。基站属于系统建设中所占投资比重较大的部分，不过由于利用当前的电力专用230MHz频段，其频率相对较低，系统覆盖面相对较大，能有效节约成本。

三、结束语

为了适应新的通信需求，文章提出了新型的电力无线宽带设计方案，方案满足了配电自动化、面向用电信息采集、应急通信以及负荷管理等智能配用电业务需求。实验证明，新的电力无线宽带系统是以电力专用频谱资源为依托的，因此利用电力专用无线通信网络，是解决系统通信技术问题相对理想的方案。