区域空间电力应急通信体系的探讨

张海亮，路民辉

(1.中国电力科学研究院 北京100192；2.甘肃电力公司 兰州730050）

1 引言

电力应急通信是以国家电网公司电力通信网为基础，以区域空间通信为应急方式，在各种灾害情况下以保障电力通信安全畅通为主要目的的一种重要通信。其主要任务是为抢险救灾、突发停电事件、重大活动以及通信网络发生故障时提供特殊电力应急通信保障。

目前，电力系统的电力应急通信体系存在3方面的问题：应急通信装备比较落后、电力应急通信体制落后于现行通信体制、应急通信设备以及体系投资严重不足。经过湖南冰灾、汶川地震，电力应急通信保障体系建设有了长足进步，但现有电力应急通信预案、通信指挥手段、通信保障队伍、通信技术装备水平以及物资储备等方面，与当前的电力应急通信要求相差很远。

第一，电力系统电力应急通信专业人员严重缺乏，电力应急通信队伍初步建立，还难以适应当前特别是智能电网的要求。

第二，电力应急通信资金投入不足，电力应急通信技术装备水平滞后于电力光纤通信网络设备的发展。

第三，电力应急通信相关标准规范不健全，建立了一些标准，但是还不够，有紧急情况不能采取有效措施。

第四，国网公司通信系统缺乏独立自主的卫星电力应急通信系统。

第五，卫星通信系统的安全稳定性无法保障，有时国网公司卫星通信系统会出现短暂中断。

在湖南冰灾、汶川地震中，地面的道路和杆塔以及通信设施遭到破坏，使得移动通信系统的电力通信保障工作难以开展，卫星通信又因受到卫星资源和终端资源的限制，给电力应急通信的指挥调度带来了难题。

因此，区域空间电力应急通信系统的建设成为构建高效运行的电力应急通信指挥系统的热点。电力应急通信网最重要的是要将电力用户像普通手机用户一样与公众移动网连接起来，为救灾提供电力应急通信。

区域空间电力应急通信系统是以浮空平台（高空基站）为载体，构成一个区域空间通信网，恢复地面被破坏的电力通信网，并解决电力系统基于视频、语音的电力指挥调度问题。该系统主要由浮空平台、地面系统、用户终端(手机)3部分组成。与普通基站相比，高空基站可以利用氦气艇等浮空器，在地面通信受到破坏时快速布放高空通信基站，并通过提升基站高度，实现平流层通信广覆盖。当高空基站升到1 000 m时，实际覆盖半径可以达到58 km，能有效保证语音质量，并且没有时延。高空基站最高可以升到20 km。普通基站一般的覆盖半径只有3～5 km。区域空间电力应急通信系统可以使用电力专用频率或者与中国电信、中国移动合作，进行频率资源的规划。建立一个“区域空间电力应急通信网”是十分必要的，并且完全可以作为电力系统应急通信的重要手段。

在湖南冰灾、汶川地震中，虽然经过电力通信部门的极力抢修，由于自然条件恶劣，用了将近10个小时才让完全中断的通信重新连接。在灾害发生后地面通信中断时，高空基站能快速抵达受灾区域上空，确保电力通信畅通。高空基站的建设意义非常重大，可以解决电力应急通信设施的重大通信技术保障。

区域空间电力应急通信系统主要有6个特点，分别是：提供高效、实时的大面积覆盖；机动灵活，可快速部署；适用于多种复杂环境及重大灾情；提供高带宽，最低传输速率达到2 Mbit/s，满足实时视频的传输要求；兼容现有电力通信系统；提供可靠的电力应急通信指挥调度。

区域空间电力应急通信系统有很好的应用前景，在电力通信系统受破坏比较严重的通信环境，往往能够发挥意想不到的作用。另外，除了救灾之外，区域空间电力应急通信系统在会议保障、电力巡检等方面都将有重要的作用。

区域空间电力应急通信主要适应于各种重大灾情，具有快速、低成本部署的能力，能够将电力通信恢复时间降低到8小时甚至4小时以内。目前，国网公司已经具备了开展区域空间电力应急通信的研究条件，基于区域空间电力应急通信系统能够切实解决国网公司电力调度通信在频发的自然灾害或者电网大面积停电时实施应急救灾和保证通信信息畅通的问题，具有巨大的经济和社会效益。

建设高空基站设想的目标是：针对地面通信网络无法快速抢通、设备无法抵达的城区或人烟稀少区域提供电力应急通信覆盖，采用系留艇和自由飞艇两种浮空方式，在高空提供地面大范围覆盖。电力系统建设高空基站，形成电力应急通信网络。平时可以进行通信，灾害时作为电力应急通信，平战结合发挥区域空间电力应急通信系统的优势。

根据电力系统的地域情况，在全国划分了几个区域，分别是华北、华中、华东、西南、东北、西北和北京。每个区域升空一个平流层飞艇作为高空基站。以区域进行区域空间电力应急通信系统的建设。

2 国网公司电力应急通信体系建设

区域空间电力应急通信（平流层平台通信）是介于地面通信和卫星通信之间的空中通信平台。平流层通信比地面无线电通信的通信方式覆盖面积大，不会受地面建筑物对无线电波的干扰；与卫星通信相比，飞艇距离地面近，无线电波的往返距离短，电波损失小，传播时间大大缩短。而且平流层通信对地面终端所需功率的要求较小，有利于终端设备实现便携、手持和小型化。

国网公司电力应急通信体系基本上是以恢复通信系统功能为主。应对突发事件，救灾、救援面临着更严峻的考验，要在国网公司电力应急通信机制的规范下发挥其特有的作用。

因此，必须拥有最先进的通信技术和装备，在第一时间内对电力应急事件做出反应。在灾害现场，各种电力应急通信设施迅速启动，以最快的速度掌控现场，发布决策命令，调动电力系统各级力量，通过先进的区域空间电力应急通信体系和高科技通信设施将电力通信网络迅速恢复。保证救灾的需要，保障通信的畅通，把灾害损失降到最低。

国网公司电力应急通信体系建设应进行以下几方面研究。

（1）先进性和可靠性

区域空间电力应急通信系统应采用当前比较成熟的先进的技术方案，采用高度可靠的通信设备、辅助保障设备以及计算机系统集成一个技术领先的、功能齐全的区域空间电力应急通信指挥系统。

（2）实时性和成熟性

区域空间电力应急通信指挥系统可以在任何条件下，任何地点、任何时间实现信息通信，并易于操作、易于掌握、实用可靠。

（3）兼容性和可扩展性

区域空间电力应急通信指挥系统集成设计应考虑现有通信系统的技术体制与设备性能，注重其适配性、兼容性。随着科学技术的不断发展和系统的新要求，系统应该具有可扩展性，包括硬件的兼容和软件的升级与扩充。

（4）标准与规范

通信设备、通信软件以及通信协议必须符合国内外相关技术标准和规范。

（5）专业化设计

区域空间电力应急通信系统的各方面都要进行专业化设计。认真考虑电力系统大面积停电危害性的分析方法、电力系统大面积停电应急救援技术、自然灾害引起电力系统大面积停电的预测预警技术、海量信息融合技术及智能分析应用技术和仿真技术。

编制《电力应急通信保障“十二五”规划》，积极推进区域空间电力应急通信技术。工欲善其事，必先利其器。良好的装备可以提升电力应急通信保障队伍的整体战斗能力。要不断改善电力应急通信技术装备，提高电力应急通信恢复能力及通信保障能力。

3 电力应急通信系统基本要求

（1）小型化

这里的小型化并不是针对常规状态下的应急通信系统。常规情况下，系统是大区制的、广泛覆盖的，基站设备复杂，功能完善，可以满足电力以及公司其他职能部门的工作要求。在特殊情况下，诸如地震、洪水、雪灾等破坏性的自然灾害面前，基础设施部分或全部受损，这时的应急通信设备需要具有小型化的特点，以便迅速运输、快速布设、节约能源，甚至对设备的移动已能够最大限度地支持。

（2）快速布设

不管是基于公网的应急通信系统，还是专网的应急通信系统，都应该具有能够快速布设的特点。在破坏性的自然灾害面前，留给国网公司的反应时间会更短，这时应急通信系统的布设周期会显得更加关键。

（3）节能型

由于某些应急场合电力供应不健全，完全依靠电池供电会带来诸多问题。因此，应急系统应该尽可能地节省电源，满足系统长时间、稳定的工作。从基站设备到移动终端均应该严格满足节能要求。鉴于通信对电力有很强的依赖性，在应急指挥车上应适当增加小型的发电油机、太阳能蓄电设备及备用电池等设备，尤其是要加强小型卫星电话的向下延伸力度。

（4）移动性

要求可重新部署的或完全机动的设施组成。覆盖范围以一个区域为基本覆盖范围。承载设施包括车辆（陆地）、飞艇（平流层）、车载卫星VSAT系统，可以根据覆盖范围选择一种或几种。指挥调度中心可以随时接入到应急系统中。指挥调度中心可以大到指挥调度车辆、飞艇，小到笔记本电脑、PDA等移动设备，利用无线链路远程监控整个系统。从而使指挥人员可以根据实际情况从容地应对各种应急场合。

（5）简单易操作

应急通信系统要求设备简单、易操作、易维护，能够快速地建立、部署、组网。操作界面友好、直观，硬件系统连接端口越少越好。所有接口标准化、模块化，并能兼容现有的各种通信系统。