智能电网无线技术应用及管理

平峰

现代智能电网，以通信信息平台为支撑，以智能控制为手段，包含电力系统的发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节。目前，在电网电力系统通信中仍然以具有高传输率、高带宽、高可靠性等特性的光纤通信为主，但随着电网对灾难应急、配网自动化、办公智能化等需求的提出，无线通信以其部署迅速、不受地面限制等特点成为电力系统通信的一个重要补充手段，为电力系统构建综合通信网提供了非常重要的一个部分。

无线技术引领智能电网

智能电网无线宽带接入系统的建设，主要用于数据、语音等业务的中远距离接入，通过电力无线广域网，满足配电自动化、输电在线监测、安全应急通信等功能。其中包括：

输电线路数字化监控。通过在电力沿线架设无线网络，将变电站、电力设施等处的数据、视频监控系统的视频信号，进行实时回传，对大电网安全运行提供保障。

故障诊断和定位。通过架设无线网络，当网络中某一点设备出现故障，该功能充分保证了对变电站各项状态信息监测，帮助运行维护人员智能化的故障诊断和定位，使数字化变电站系统的可靠性得到充分保障。

容灾预警保障。近几年来，国内自然灾害频发，对电网及其通信系统提出了严峻考验，利用无线系统以便在突发状态下迅速恢复主要故障线路的主要通信、故障点抢修、现场与指挥中心的联络、抢修现场调度指挥的通信以及故障点多媒体数据采集等。

配电网数字化综合监控。配电网与用电的民众关系更为紧密，需要不间断地高效运转。利用架设无线网络与光纤形成双备份，实时在线监测配电线路短路故障、接地故障、温度、开关状态等信息，实现线路数字化监测。

智能用电服务。利用组网的多样性和灵活性，结合智能电表对用电单位户提供增值服务，不仅能对用户每天不同时段用电、每个电器的用电情况一目了然，帮助用户根据峰谷时段的不同电价，更经济地用电。同时，对于电网公司来说，也可以实时了解用户的用电状态，对用户用电信息实时监控和采集，实现对电能的最优配置与利用，提高电网运营的可靠性和能源利用效率。

无线技术在智能电网中的应用，不仅提高了电网内部的工作效率，而且提高了整个电网企业的经济效益和社会效益，因此具有广泛的应用前景。

三大问题成“拦路虎”

目前，在电网使用的无线技术中，常规的接入技术为GPRS、3G等。其中，固定无线接入技术主要有3.5GHz无线接入（MMDS）、本地多点分配业务（LMDS）、基于802.16e的WiMAX。从发展的趋势看，以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。不过，在大力发展智能电网无线技术的同时，也存在着一些问题：

可靠性问题。随着智能电网的研究和建设，电力专用无线通讯网络的建设要求越来越严格。例如覆盖面要求更广，将覆盖至10kV甚至是220/380V电网；通信带宽要求更高，将达到几十兆甚至是几百兆；数据传输延时更短，将缩短至毫秒量级，实时性、可靠性要求非常高。此外，通信设备需要在苛刻的环境下稳定运行等。

频谱的利用问题。大规模计量网络的部署会显著提高频谱拥挤程度，系统的最大干扰源可能正是系统本身。这种拥挤会给无线电和网络要求带来严重影响。对于无线电，这种拥挤还意味着阻塞和邻道抑制，所以良好的空闲信道评估将变得重要。

兼容性问题。电网无线接入系统和其他系统也有可能存在兼容性，如电力无线接入系统的工作频段为1.8G，和中国移动通信DCS1800基站的下行频率接近，需在建设时充分评估电磁兼容性，分析潜在的干扰机理，寻求解决问题的方法。

探讨行之有效的管理

为做好智能电网的无线电管理工作，无线电管理机构应加强智能电网无线频率资源需求分析、系统规划、电磁环境监测、设备检测、兼容性分析等一系列工作，以保障电网无线电系统的正常运行。

加强频率需求分析。当前，有关智能电网的建设报道较多，但实际建设较少，可供借鉴的经验几乎没有。因此，为做好无线接入系统的管理工作，无线电管理机构要深入了解智能电网国内外的发展，掌握其工作原理，及时了解电力无线接入系统，根据电力无线宽带的技术特点、系统安全要求，开展无线频率的需求分析，为更好开展无线电管理提供依据。

加强规划，保证系统间兼容。深入分析宽带无线接入系统的可靠性。在收集资料的基础上，分析系统的可靠性以及设备的可靠性，掌握基站设备的国家EMC电磁兼容情况，以及设备的发射参数如发射功率、工作频率、带外杂散等技术指标的国家无线电设备强制性认证情况。如目前采用基于HDMA-TDD的技术制式，工作频段为1.8GHz，用于中远距离接入等设备无线基站设备，更要仔细研究。

加强监测，保障电磁环境。为给系统提供良好的电磁环境，无线电监测站要综合利用固定监测站、移动监测车和手持式监测设备开展电磁环境监测。固定站要开展使用频段的专项监测，及时掌握该频段的占用情况，分析电网无线通信系统的电磁环境情况。移动监测车在基站位置点进行电磁背景测试，防止小的宽带信号对系统产生干扰。

兼容分析，保证安全运行。要针对电力无线接入基站附近的如移动基站等可能存在的干扰，研究制定改进措施和方案。如果移动基站对无线接入基站产生直接干扰，可采取添装滤波器、调整配置频率等方法，消除干扰信号；如由于背景电平偏大，可采用基站天线的仰角调整方案。

实地检测，把好设备质量。开展现场检查测试，检查基站的发射机是否已获国家无线电发射设备型号核准许可证，发射指标包括工作频率、信道带宽、发射功率、杂散辐射等主要指标是否符合国家要求，保证系统工作的安全可靠。

此外，还要抓好其他相关工作落实。比如，督促电力公司切实加强频率台站管理，为进一步推广打好扎实的基础。建立与电力有效的工作联系，及时沟通。随时关注各宽带业务间的电磁兼容，特别是防止电网无线系统和移动通信基站间的相互影响，一旦遇有干扰，及时排除。

当下，智能电网已成为电力工业的重要发展方向，其建设和发展是一个多学科交叉的崭新学术领域，需要从多角度统揽问题，更需要新技术、新设备的应用，以适应未来电网的要求。相信无线技术在其中扮演的角色会越来越重要，这也向无线电管理部门提出了更多新问题和新思考，只有切实研究各种可行性方案，才能为推动智能电网建设提供更强劲的助力。