无线通信技术在智能电网中的应用

全源

（广东电网有限责任公司东莞供电局，广东东莞，523000）

0 引言

我国的电力行业在发展过程中广泛应用了无线通信技术，这也是智能电网未来的发展趋势。所谓无线通信技术，是指信息基于电磁波信号实现互换，突出了创新性。目前阶段，我国无线通信技术高速发展，且向多个行业延伸，提高了人们的生活水平。通过分析网络环境情况可知，在智能电网建设中应用5G技术，有利于我国电力企业的可持续发展。

1 无线通信技术与智能配电网技术

1.1 无线通信技术

无线通信技术相较于有线通信，它存在比较显著的安全问题，但无线通信技术的优势不可忽略，即施工灵活，便于扩展等。在无线传输数据加密技术可持续发展中，它借鉴应用了无线通信技术的原理。近年来，开始应用的GPRS/CDMA公网网络技术，无法可靠传输网络数据，相应增加了应用成本，降低了网络信息的安全水平。而宽带无线接入BWA技术可以解决上述问题。

1.2 智能配电网技术

配电网与用户直接联系，提高了电网的运行效率，保证了供电质量。我国对配电网的投入长期不足，降低了自动化效率。供电用户停电的主要原因是配电系统故障，其也是影响供电质量的关键因素，而电力系统近一半的损耗来自于配电网，故电网接入的分布式电源影响了配电网的正常运行。基于此，发展智能电网具有巨大的现实意义。

2 无线通信技术在智能电网建设中的应用优势

无线通信技术应用的典型代表是蓝牙、WiFi、5G网络等，它们促进了智能电网的建设与发展。当前，在智能电网建设中无线通信技术发挥了重要作用，可以远程监控与定位网络设备，有利于智能电网稳定运行。无线通信技术的应用优势表现为以下几点。

2.1 无线通信技术应用范围广、信号覆盖面积大

我国建设智能电网的时间比较滞后，其所需的技术、设备与发达国家存在明显的差距，一定程度威胁了我国智能电网的建设效率。因此，为实现智能电网的可持续发展，有必要尽快缩短这部分差距。我国的无线通信技术初步满足了智能电网的建设要求，且应用效果良好。无线通信技术凭借大面积覆盖的优势，消除了网络线路的不良影响，为用户使用网络提供了便利。另外，无线通信技术在创新发展过程中，带来了无线接收器、信号放大器等设备。目前，人们的日常生活无法离开无线通信技术，其借助较快的通讯速率、广泛的覆盖范围提高了人们的生活水平，且在规定信号区域内完成网络全面覆盖。各种设备，如手机、PC等通过蓝牙技术达到信号覆盖，蓝牙设备对数据实现连接和传递，以单向或多向的方式交互处理不同的信息。

2.2 无线通信数据传输速度快

智能电网广泛应用无线通信技术，不仅扩大了智能电网的覆盖区域，还提升了智能电网的运行效率。无线通信技术决定了无线通信数据的传输速度。其中，WiFi技术应用范围十分广泛，提高了数据的传输效率。智能电网利用无线通信技术实现建设，智能化管理用电、检测电路等，且对数据实时传输，如此保证了电力企业的工作质量，第一时间解决线路故障。

2.3 无线统计应用成本低、技术发展快

智能电网建设应用无线通信技术，节省了网络线路，避免了网络设备占用大量的空间，减轻了线路维护人员的工作压力。当前，我国的无线通信技术应用范围广泛，且深入到人们生活和工作的各方面，为我国建设现代化城市创造了条件。智能电网建设利用现有的无线通信技术，不需要研发与创新技术，一定程度节省了建设智能电网所需的费用。

3 无线通信技术（5G）的应用

5G技术的核心是可以满足用户多样化的要求，其特点是节省了成本、提高了可靠性，技术架构具有开放性。5G技术的通信特点与电力系统的需求实现互补，且在电力系统的数据测量、精确控制与宽带通信业务中广泛应用。5G通信系统包含宏基站、微基站与核心网。其中，核心网可以指挥通信系统运行，对数据信息实现传递；不同区域的宏基站利用无线通信传输用户信息，凭借光纤与核心网完成连接。

3.1 低时延、高可靠业务场景

电力系统中，电力传播主要由光速实现，只有对其精准控制，才能对电力传播的变化积极适应。如精确负荷控制系统，主要负责处理电网初期故障频率迅速跌落、主干通道潮流越限及省际联络线功率超用等一系列问题。综合控制目标，科学设计负荷控制的毫秒级控制系统、友好互动的秒级、分级控制系统。前者有效联系了频率紧急控制的要求，针对可能中断的负荷，第1时限迅速切除，而后者则在第2时限迅速切除，从而保持了发用电的平衡状态。图1代表了精准负荷控制结构。

图1 精准负荷控制结构

毫秒级控制系统的处理时间分别是指采集故障时间、通道传输时间、转接用户站点装置延迟时间等，时延应小于650ms。

3.2 广覆盖、大连接业务场景

电力系统包含了各种电力设备，这部分电力设备互相联通，在户与户、小区与小区之间完成智能集群用电，提高了智慧城市的建设水平。在未应用5G技术之前，最后1km电力设备的接入难度大；当大量设备通过5G通信实现联通，便彻底完成万物互联。大数据时代，应基于数据采集科学分析数据，传统的电力系统应用传感设备，其形成的通信压力丢失了大量数据。而5G技术提高了数据采集的效率，5G技术的通信速率更有利于用电数据分析。如对用电信息进行采集。用电信息采集系统包含了主站、远程设备、本地通道、集中器与采集器等设备，具体结构见图2。一般来讲，采集主站与采集终端使用一步传输帧格式，数据帧包含了起始字符、报文头、控制域、结束字符等。用电信息采集2种类型的数据流向，分别是上行与下行。前者指低压工商业、居民用户通过采集器传输电能表数据至集中器，再由集中器向采集主站传递上行通信通道数据。后者指用电信息采集系统主站分别向集中器与专变终端传递指令，最终由电能表实行控制作业。目前，集中抄表将配变台区作为基本单元，集中器使用运营商无线公网传输数据。通常用户用电数据采集频率是天、小时。

图2 用电信息采集结构

电力用户用电采集系统主站与采集终端应用了专业的无线数据传信道。主站采集数据分为自动采集、随机召测与主动上报三部分。其中，定时自动采集的应用最多，主站与终端每天进行1次数据集中采集。专变三相智能电能表间隔15min登记1次终端数据，且对其有效存储。集中抄表终端采用集中器对单相、三相智能电表数据进行记录与存储。

3.3 大容量、高带宽业务场景

电力业务在发展中提高了对宽带的应用要求，在视频监控中利用无人机巡检的方式，由主站接收无人机拍摄的视频，为主站判断电力运行情况提供依据。视频数据以5G技术进行传播，且提高了传播效率。配电业务借助视频监控对配电系统实现管理。及时传输诊断数据。虚拟现实业务快速更新了高清画面，从而获取配电网的全景图。例如智能巡检业务，是指全程监控现场作业的安全状况，包括了主站、通信通道与终端，见图3。基于一体化的营配调，移动巡检是指围绕配电工区开展移动巡视和检修等业务。

图3 智能巡检系统结构

机器人主要对户内外的设备进行巡检，机器人安装了车载与轨道，对可见光、红外与局部放电检测设备实现搭载，智能诊断设备存在的缺陷，达到系统管理的目标；生产管理系统根据自主生成线路、设备运行状态检测报告对配电网进行管控。机器人利用智能巡检技术，减轻了运维人员的工作压力，独立完成常规巡视与缺陷记录等工作。机器人主要巡检传输的信息涉及图像、设备诊断等，保证了通信的可靠性。

无人机巡线技术广泛应用于电力线、杆塔巡线和线路施工测绘，其在地面控制站的拍摄作业中发挥了重要作用，进而对拼接图像完成实时传输，在复杂的环境内精确获取数据。无人机搭载可见光摄像机，形成无线图像传输系统，得到清晰的图像，满足了巡检要求。

4 结束语

社会的稳定、和谐建设，需将智能电网作为重要基础，满足了国家提出的能源战略发展的要求。电力通讯网应用无线通信技术，有利于智能电网全面采集信息，方便电网调控人员开展作业。基于此，有关人员应注意有效结合通信技术和智能电网技术，保证智能电网的健康发展。