智能电网应急通信技术的研究与应用

2018-01-26王湛文沈欢乐

通信电源技术 2018年2期

王湛文，沈欢乐

（华润电力江苏检修有限公司化工园项目部，江苏南京 210047）

0 引言

智能电网覆盖地域广泛，工作人员众多，野外工作面临的突发事故多，包括人为故障、设备故障、自然灾害等。因此，在处理突发事件时，需要保障任务执行人员的通信需求，以便能够快速定位故障位置，将设备运行状态传输给监控中心，分析产生故障的原因，实现设备的紧急修复[1]。目前，智能电网各个设备之间相互独立，没有统一的接口，无法满足应急事件突发解决，导致分离的业务平台不能满足应急处置、协同指挥、信息共享的需求[2]。因此，智能电网引入应急通信功能非常必要，可以利用移动设备、监控中心实现便捷的应急通信系统，从而增强应急处置行动能力，提高智能电网监控中心的指挥效率。

1 智能电网应急通信需求分析

智能电网应急通信不是一般意义上的数据信息交互，更重要的是帮助电网指挥中心汇总整合信息，指挥调度人、物等资源。因此，智能电网的服务层需要安装到移动设备上，如平板电脑、移动终端等。在这些设备上部署统一应急指挥通信平台，根据电力应急通信的应用场景分析可以获知，应急通信需要实现移动终端之间的紧急呼叫，实现通讯内容的强拆、转接、监听、录音等操作[3]。应急通信最关键的是即时通信，准确记录应急指挥人员的命令，通过文字、图片、视频等进行通信，实现应急处置人员之间的快捷、可靠交流。应急通信还要能够为用户提供事件、位置、时间等信息，将这些现场的信息经过加工，能够在指挥中心实现信息加工和处理操作。智能电网应急通信管理系统的主要业务是监控、分配、优化通信资源，从而实现应急通信指挥。

智能电网组成设备众多，应急通信管理系统需要在设备网管操作服务的基础上，扩大网络监控范围，实时整合通信设备的日志数据，然后将这些数据进行加工和分析，为通信运行、管理操作提供更加全面、完整的视频监控图，实现对电网多厂商设备的集中运行监控，从而面向智能电网实现告警分析，强化故障处理的时效性。通信的实时监控能够为用户提供调度分析手段，采用强大的网络状态自动分析工具，构建设备故障自动化预警功能，将电网设备和故障记录关联在一起，针对告警信息进行智能化分析，进而提高网络故障定位的精准性。实时监控还需要采用可视化的服务界面，然后利用可视化的服务为用户提供更加直观、形象的信息展示，便于电网应急通信监控人员的管理、操作。应急通信管理系统不仅需要为电网提供通信传输服务，还需要适应电网通信的集约化、扁平化管理需求，从而面对日益庞大和复杂的骨干通信网络，快速定位电网的故障位置，实现告警信息自动化分析、故障设备自动捕捉，为通信提供可视化、集中化的服务功能，实现资源优化调配，故障及时处理响应，高效保证电网的正常、可靠运行。同时，利用故障决策定位服务，可实现对信息的加工和处理，也可以为用户提供强大的应用支撑。

2 智能电网应急通信关键技术应用

智能电网应急通信采用的技术很多，最关键的是TD-LTE通信技术、GPS技术和传感器技术[4]。

2.1 TD-LTE通信技术

TD-LTE是第四代移动通信技术。它在TD-SCDMA的基础上长期演进得到，有效提高了射频通信的覆盖范围，引入了更加先进的技术，将无线网络划分为接入层、传输层、控制层和应用层。接入层可以将电网设备、传感器、移动终端、控制中心连接在一起，实现用户数据的交换和传输。传输层能够将视频流、网络信令进行正交频分，实现数据通信。TD-LTE采用正交频分多址接入，使用离散傅里叶变换将OFDM作为上行多址接入，以便能够有效提高频率，进一步改善频率利用率。TD-LTE采用QAM技术。QAM是一种针对振幅和相位进行联合键控的二维调制模式。利用二者联合传输比特，不同的幅度和相位代表不同的编码符号，拥有较高的调制效率，也拥有较好的利用功率。目前，QAM常用的状态数包括16、32、64等。状态数越低，调制效率越低，携带信息量越小。

2.2 GPS技术

智能电网发生故障后，为了能够快速定位设备位置，可以通过GPS进行定位，及时判断智能电网的发生现场。GPS是一个全球卫星定位系统，可以采集定位仪所在经纬度信息，并将这个信息传输到利用经纬度建立的移动网格中，将其嵌入到卫星地图上，查看智能电网故障设备，实现信息加工和处理。GPS能够部署于智能电网的每一个设备上，将智能设备的位置信息、运算速度、运行轨迹等数据传回到监控中心。监控中心接收到这些数据后，会立即进行分析、比对等处理，并将处理结果以正常信息或者报警信息两类形式显示给管理员，由管理员决定是否要对故障设备采取必要措施。

2.3 传感器技术

传感器是一种电子设备。这种设备可以部署于智能电网的设备上，利用传感器采集智能电网设备数据，将这些数据发送给TD-LTE网关，最后发送给服务器。服务器分析后，可以将结果反馈给管理人员。传感器不需要繁琐的接线、拆线等操作，接线过程非常简单，共享性也非常强。通常，可以通过关键的接口设备实现即插即卸。I/O输入输出采用标准的接口模式，连接外部设备通用性也非常强，用户界面交互性好。目前，随着单片机、微程序等技术的发展，传感器已经得到了极大改进，传感器的控制能力、运算能力、处理能力等均有很大提升。常用的传感器技术通常采用两种操作形式，一种是现场总线控制系统，一种是集散控制系统。但是，随着传感器技术的发展，它已经不仅仅是一种控制系统，还是一个分布式管理系统，具有数字通信、智能传感、远程控制、Web服务等功能。