浅析电力无线专网在电网调度的应用

张青仁 马枭辉

摘要：近年来，随着人们对能源需求的增加，大量存在资源枯竭、环境污染、能源分布不均的问题，发展能源互联网应运而生，但是能源互联网必须依托于性能良好的智能电网，智能电网是能源互联网的资源配置平台。因此为了支撑智能电网的多业务和高通信质量需求，以及克服光纤通信和无线公网通信方式的缺点，开展电力无线专网规划研宄显得尤为重要。但是，当前电力无线专网尚缺乏合适的无线专网规划工具，导致基站布点和终端部署不恰当、不合理，最终使得整个无线专网网络存在覆盖性能不佳、在线率不高、通信质量低下等诸多问题。本文主要研宄了电力无线专网规划核心问题一基站部署规划方案，提出了一种基于实际测量数据修正的基站规划策略，该策略运用贪心算法可在较短的时间内计算出近似最优的基站部署方式，并形象地将基站部署位置和覆盖情况展示在地图上。该基站部署方案以最少的经济成本最大程度地扩大覆盖面积和提高通信质量，并且可以运用于任何需要建设电力无线专网的城市进行基站规划。

关键词：电力无线专网；电网调度；应用

引言

随着无线通信技术的不断进步，新一代无线带宽通信技术无论在带宽速率还是误码率方面都有了极大的提高，且具有成本造价低廉、设备灵活性高、施工周期短等特点。相比有线光纤连接，新一代无线通信技术能有效地避免因光纤老化从而导致连接上的失效，出现问题时也能可以通过节点的自组织和自配置功能迅速搭建成有效的通信网络。因此，利用先进的无线通信技术建设电力无线专网成为当前智能电网电力通信研究的热点。在智能电网的发展中引入先进的无线通信技术，建立基于无线传感网络和智能电网结合的电力设备/线路/塔杆等智能监控防护、实时动态智能计量、电网与用户智能交互系统等，对于提高高压输电线效率、保障线路和杆塔安全以及在提高电网的发、输、变、配、用等环节的智能化程度、保障电网的稳定性、经济性和安全性、降低损耗等各方面均具有极其重要的意义，同时无线技术在保障安全前提下可以降低电力传输的设计裕度，在建设中可以充分利用电网现有主网通信网、自有物业楼面、通信机房等资源，可节省大量成本，带来巨大的经济效

益。

1电力业务需求及无线通信技术分析

1.1输电业务需求分析

输电业务是电力系统的重要组成部分，是实现负荷中心与电源中心电能传输的重要环节。然而由于输电线路基本暴露在外，容易受到环境和人为因素的影响，因此对输电线路进行状态监测对智能输电的实现意义重大。

1.2变电业务需求分析

变电是对经过远距离传输的高电压进行降压处理，以达到最终被电力设备使用的必需过程。变电的通信业务包括对变电站设备监视的信息运行类业务、对变电站设备控制的运行控制类业务，以及高级量测类业务三大类。具体来讲，主要包含设备运行状态检测、故障录波、分布式电源监控、继电保护、调度电话、电量采集、负荷需求管理等业务。

1.3配电业务需求分析

配电是电力系统中经变电降压处理后向用户分配电能的重要环节。配电设备大多运行在户外，因此，配电通信系统在覆盖全部配电自动化终端的基础上，应充分考虑并满足配变监测、电能质量监测、配电监控运行等业务的高可靠性需求。其中，配变监测业务主要实现柱上开关、柱上变压器、开关站等设备信息的采集；电能质量监测业务主要是对10KV线路中三相电压和电流波形信息的监测；配电监控运行业务则是对开闭站等重要配电设备的运行进行监控。未来智能电网的配网自动化业务包括高级配电运行、高级量测体系、高级资产管理等组成部分，其业务主要目的为通过配网运行监测的过程达到自动控制和保护配电设施。

2无线专网通信承载的业务需求分析

2.1配电自动化保障业务需求分析

2.1.1配电自动化及配变监测

配电自动化业务将现代计算机技术、通信网络技术、自动化控制技术集于一体，对配电环节的设备进行远方实时监视、协调及控制，是改进供电质量、提高供电可靠性、扩大供电能力、实现电网高效经济运行的重要手段。配电自动化需要可靠的通信手段，在城区、郊区、农村地区等大量信息点光缆布放不到位的地方，无线专网的建设和扩容工程难度低于光缆，在需要快速提高覆盖率的地方，采用无线专网可以缩短工程周期。根据能源局2015-2020年配电网建设改造行动计划，对配电自动化建设的目标是：“根据可靠性需求、网架结构与设备状况合理选择故障处理模式、终端配置及通信方式。中心城市（区）及城镇地区推广集中式馈线自动化方式，在网络关键性节点采用“三遥”终端，在分支线和一般性节点采用“二遥”终端，合理选用光纤、无线通信方式，提高电网运行控制水平；乡村地区推广以故障指示器为主的簡易配电自动化，合理选用无线、载波通信方式，提高故障定位能力。

2.2.1用电信息采集业务需求分析

对采用无线公网采集的采集终端，将目前的“2G”GPRS通信方式升级为“4G”LTE无线专网通信方式；对目前已建的采集系统进行优化，升级现有的II型集中器，设备下行通过485线连接电表，实现电表数据采集，设备上行，通过“4G”网络或光纤通信，实现数据的高速、稳定传输。系统建成后，数据采集高速、稳定，实现供、购、售电环节的电能信息实时采集，达到准确实时抄表的要求，提高远程费控效率，降低电费欠费风险；通过用电监测，实时提供异常用电、电能质量、线损分析等统计分析，实现故障及时抢修、信息实时互通、管控精确到位。终端（传感器、采集装置、移动设备等）所采集的数据可通过无线专网传送至市公司或省公司后台应用服务器。以变电站为断面，每变电站用采终端需求大约2000个，为支持数据传输的固定终端，安全要求低，质量要求低（数据传输不允许误差，时延要求<60s）。

2.2.2多媒体调度及移动巡检需求分析

多媒体调度集语音、集群、宽带数据、视频调度、短信彩信等功能于一体。除了传统的语音调度外，还可实现可视化调度、视频监控调度、轨迹定位和文字调度。该业务系统可将手持终端、单兵、摄像头等采集的数据发送到调度指挥中心。可通过给用户发送文字消息指令下达，实现快速发布作业计划，可随时进行调阅。同时在强噪音干扰环境等不方便语音通信场合，文字指令调度可以作为语音，很好替代调度手段。移动巡检通过手持终端将现场采集的音视频、监测数据、地理位置等上传调度平台，接收/下载调度平台的数据，与调度保持实时通信。

结语

当前无线专网主要解决了配网、计量使用GPRS在线率低；公网不可靠；配用电光纤通信成本过高等问题。未来无线专网[7]可广泛应用于从发电、输电、配电到用电、调度、信息化等整个智能电网业务环节中。如配网自动化、计量自动化（远程抄表）、视频传输（配电房监控）、移动巡检、移动办公（作业表单）、门禁监控、电动汽车充电桩远程操作、作为IMS系统的无线接入部分实现IMS的移动化应用等。另外在新变电站建设时，无线专网可作为现场建设调度指挥系统并为自动化等设备调试提供临时通信通道。总之，电力无线专网不仅可作为现阶段配电自动化、计量自动化、移动办公等电力业务的有效通信方式，还可以满足未来智能电网通信网向电力物联网发展的大数据通信需求。

参考文献

[1]梅林常；王献军.4G技术在智能电网中的应用[A]；2013年中国信息通信研究新进展论文集[C]；2014年.

[2]李文伟；陈宝仁；吴谦，等.TD-LTE电力无线宽带专网技术应用研究[J].电力系统通信，2012，33（11）：82-87.