4G网络在电力通信系统中的应用

张宏宇，杨永忠

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林 长春 130012）

0 引 言

当前阶段，根据大众需求需不断完善升级现代技术，将4G通信技术与电力系统融合，从而使电网向智能化方向发展。智能电网利用测量技术、传感技术、决策支持系统技术以及科学的控制方法，提升电网运行效率，解决电力电网在运输过程稳定性不足的弊端，同时带来良好的社会效益和经济效益。

1 4G通信技术概述

4G通信技术是第4代移动通信的简称。与3G通信技术相比，4G通信技术数据利用率大幅度提升。4G通信可以无缝衔接蓝牙和无线网络信号，具备强大的安全性和兼容性。另外，4G通信技术因其具备灵活性强、兼容性好以及用户共存性高等特征，逐渐扩大应用领域，并取得良好口碑。无线技术的发展演变史如图1所示。

图1 无线技术发展史

2 4G通信技术在智能电网中的应用

智能电网包含智能技术和智能计量系统等内容，可以抵抗外界对信号的干扰，使电网稳定传输电能，提升信号传输质量。在信息传感技术作用下，掌握电网运行的全景信息，全程监管动态，发现电网运输过程中存在的危险因素，从而开展针对性的预防工作，防止电网发生故障而影响大众用电[1]。

2.1 4G通信技术在电力配网通信中的应用

电力智能配电系统属于自动化领域。智能配电系统中，供电系统用电的主体性影响配电信息的转换频率，为此需不断优化系统，确保通信传输质量的稳定性和兼容性。我国电网系统应用初期常用电力载波和微波通信两种方式，是电网系统应用通信技术的初级阶段，通信技术应用电网系统的范围较小。同时，专业技术与电网的融合程度不足，在实际应用期间相对简单，提供的功能并不丰富。在经济高速发展下，国民生活水平大幅度上升，家用电器日益增多，人们对电量的需求大幅度增加，传统的电力输送已无法满足大众的需求[2]。

电力企业必须根据社会发展形态转变工作模式，根据大众对电量的需求完善配套服务，从而提供更周到的服务，并结合通信技术扩大电网规模，提升电网输送量。另外，随着电力服务模式的变化，通信技术越来越复杂，致使电网管理工作及后期维护工作难度逐渐增大。在此背景下，考虑到电力企业发展形势，为提升工作效率，确保电网管理及维护工作，满足大众对电量的需求，智能电网完成了从电缆传输到光纤传输的转变，进一步提升了电网工作水平。在通信技术、网络技术以及计算机等技术的融合下，形成了具备神经系统的智能电网，企业在传输电能方面与传统电网系统相比更占优势[3]。

2.2 4G通信技术在电力线路巡查监控中的应用

电力企业发展过程中，将4G通信技术应用于电力线路巡查监控，可提升电网工作能力，优化配电网自动化工作效果，不断融合通信技术、自动化技术以及网络计算机技术，优化并升级电力系统。构建信息化监控管理体系，通过现代化技术完成实时监测作业，掌握配电网运行状态，通过4G通信技术完成线路巡查监控。

4G通信技术应用于电力线路巡查监控过程，发现配电网具备变动频繁和自动化程度高的特点，根据配电网自身特征灵活地利用通信技术，将两者有机结合在一起，使配电网在运输电能期间提升系统传输电能的平稳性。此外，利用通信技术和信息系统构建用户与电力企业互动服务模式，发挥智能电网的先进性和自愈性。当电网发生故障时，电网内部设定的程序可自动完成故障查询工作，找出系统网络出现故障的部位，依靠智能电网供电服务提升电网运行的安全性和可靠性[4]。

根据配电网自身特性，合理应用通信方式。光纤通信和电力线载波通信是目前的主流方式，光纤通信传输信号稳定，但光纤网络构建成本较大，建设初期和后期维护对技术要求较高，会花费大量成本，且应用期间会频繁调整网络。电力载波通信技术具备成本低廉和操作简易的特征，采用电力线载波通信传输信号时容易受到周围环境的干扰，其信号传递不具备稳定性[5]。在选择通信方式时，必须考虑通信技术的各方面表现，并根据目前电力企业及客户群体的承受能力灵活设计。

电力线载波通信和光纤通信，在应用过程中难以找到维持经济和技术平衡的中间点，导致应用效果差强人意。4G通信技术完美集合了光纤通信和电力线载波通信的优点，信号传输稳定高速，降低了建设成本和后期维护方面的难度。因此，根据客户群体需要，灵活调整网络便可发挥网络特性，提升信号传输的稳定性和高效性[6]。

4G通信技术在信号传输方面具备显著优势，成为配网自动化领域的主要通信手段。在可持续发展战略提出后，如何提升能源的利用率是电力企业需要思考的内容。此外，智能电网需灵活选择供能方式，将4G通信技术应用于智能电网。可以在风电场应用智能电网，将风能作为智能电网的主要供给原料，并使用风力发电设备解决能源供给消耗问题。能源供给是电网发展急需解决的问题，此过程必须考虑因地形问题带来的干扰。例如，载波通信受到山区环境的干扰，会影响信号的传播质量；光纤通信在高山密林中传播，前期施工成本高，后期维护作业难度高。

4G通信技术具备远程视频功能，可应用于远程稽查领域。以往电网安全管控通常由工作人员现场稽查，初期可以起到良好的防控效果。但是，在电网高速发展的过程中，通信网络体系逐渐壮大，体系脉络日益复杂，分布区域较广，不再适合现场稽查。利用4G通信技术的远程视频功能进行远程稽查，不仅可以解决空间限制问题，还可以节省电力企业稽查工作所需的成本。此外，利用4G通信技术可实现24 h全程监管，从而防止不法分子破坏通信网络，还可以在保证工作效果的同时减轻工作人员的压力。

4G通信技术与光纤通信不同，抗干扰能力极强，与利用OFDM调制技术有一定的关系。在OFDM技术支持下，4G通信技术具备强悍的抗衰减能力和可持续性，可屏蔽山区环境对信号传输造成的干扰，同时能解决风力场发电带来的负面影响。另外，在智能变电站内使用通信技术，要考虑到技术操作难易程度及所需的经济成本[7]。

目前，智能变电站普遍使用光纤通信技术，可以保障信号顺利传输，同时避免外界因素对信号造成干扰，但前期需要花费大量的空间和资金铺设通信线路，且变电站空间有限，增加了施工难度。为解决站内场地狭小对前期施工及后期维护造成的困难，需使用4G通信技术进行无线传输，节省光纤通信传输在前期铺设大量通信线路的费用，同时不会占用智能变电站的内部空间。

2.3 4G通信技术在电力系统自动化中的应用

智能电网具备用户参与性，可以平衡供求关系，解决用户在用电高峰的用电需求，提升供电系统电能输送的平稳性和可靠性，还可以通过通信系统向用户推送用电情况。在我国智能电网建设过程中，需要根据国家电能需求设计智能电网建设方案，还应考虑智能电网发展进程，在电网智能化发展期间引入新型技术，根据工作要求融合相应的技术。

目前，我国智能电网仍属于试验阶段，需要技术人员观察智能电网的应用表现，针对应用中存在的问题及时研究制定解决方案，进一步挖掘4G通信技术，将其更好地融入电力系统，提升智能电网智能化程度，发挥智能电网工作的优越性，确保信息传输向智能化方向发展，提升信息传输质量。同时，电力企业还应进一步完善智能电网的中枢神经，提升在电能输送方面的表现，满足用户的实际需求，简化电网接入方式，提升智能电网服务质量。4G技术融入智能网出现的变化如图2所示。

图2 智能网未来发展

3 结 论

为满足大众需求，需深度挖掘4G通信技术，将其与电网系统紧密融合在一起，从而形成智能化电网，提升电网输送电能的平稳性，并借助4G通信技术进一步提升电网输送效率，推动我国电力企业的发展。将电力系统向自动化和智能化方向发展，是电力行业发展的必然趋势。智能电网建设发展仍存在一些技术问题，需相关技术人员深度研究并予以解决，从而为大众带来更好的用电体验。