基于无线传输的特高压GIS局放在线监测系统探究

龚鹏

摘要：本文首先介绍了当前特高压GIS局在线监测系统的组成，并分析了从局部放电传感器到集成应用服务器的连接过程。然后介绍了特高压变电站的无线专用网的组网方案，然后讨论了基于无线传输的GIS本地在线监测系统的组网方法。最后，分析了该应用程序所面临的问题和解决方案。

关键词：特高压;气体绝缘金属封闭开关设备;局部放电;在线监测;无线传输

一、引言

随着我国土地资源的使用向集约发展，应用技术也不断进步，GIS在新的变电站中的使用越来越多。GIS使用的压缩SF6气体，占地面积小，不受大气条件的影响，并提高了操作的可靠性和人身安全。随着国家电网泛在电力物联网建设大纲的引入，无处不在的物联网概念在任何时间，任何地方，任何人和任何东西之间的信息连接和交互作用已经得到了阐明。在浙江省特高压L站基于无线传输的GIS局在线监测系统构建的基础上，分析了GIS局放的在线监测方法，并详细阐述了无线专用网的组网方案，它可以通过WLAN传输到内部网，从而减少了电缆，光缆和其他相关设备的数量。

二、GIS局放在线监测现状

目前在中国投入运行的特高压变电站GIS局放在线监测均采用有线联网模式。本文以特高压L站为例进行介绍，L站是一个交流特高压变电站，于2014年投入运行。该站1000kV侧的GIS区域配备了UHF本地线路监视设备。UHF局部放电传感器安装在GIS内部，收集的信号传输到局部放电OCU监控单元，然后通过现场局部放电电源柜连接到远程控制柜，最后传输到集成应用程序中服务器通过II区域切换。L站机房内有一个1000kV本地在线状态监控柜，可以迅速的对上传的数据进行统计分析和图形处理，方便操作维护和维护人员检查，并及时发现GIS设备可能出现的放电问题，以便在发生事故时紧急采取必要的措施，避免由于设备故障而造成负载损失。在L站的500kV侧GIS未配备本地在线监视设备，但保留了安装接口，即PD传感器已嵌入GIS中，但PDOCU监视单元及其后续单元已安装在GIS中。单元之间通过电缆或光纤直接连接，电缆或光纤一旦损坏，将导致损坏部分电缆或光纤无法将数据发送到GIS局部放电监视单元。

三、无线专网组网方案

目前我国电力无线接入网目前主要使用的频段为230MHz和1800MHz。230MHz属于低频段，空间传播损耗小，信号衍射能力强，适用于大面积连续覆盖，但频点数量很少，因此通信系统的上下行带宽也很小，只适合携带低速，小颗粒商业。230MHz频段位于一个适中的频段，靠近公共网络频段，更适合于大面积连续覆盖，系统工作带宽大，对应的通信系统具有较大的上行链路和下行链路带宽，可以承载中到高速的大颗粒服务。考虑到较高频段的优点，因此本次选择了1800MHz的频段进行建设。随着智能电网对通信需求的日益完善和多样化的要求，新型专用网络无线通信技术具有长期演技的特点在电力通信系统中备受关注。随着LTE无线通信技术的发展，其无处不在的灵活接入功能为各种电力服务的大规模接入提供了一种经济，安全，可靠的专用通信网络。本文以TD-LTE通信系统为例，其工作频段为1785～1795MHz，TD-LTE无线专用网以相同频率组网方式建立;分布式核心联网模式用于同一站点部署NFV核心网络服务器，BBU，RRU，天线以及辅助设备和材料。核心网络服务器和BBU具有独立的优先级。TD-LTE通信系统不需要在省/市中心节点上部署核心网络设备。基于10MHz带宽的TD-LTE系统用于无线专用网建设，并且上下行子帧的比例为3：1，以完全满足相对较大的上行业务。使用BBU+RRU设备形式模式，按照每个基站3个小区的方向进行天线覆盖。在完整配置的情况下，BBU应支持不少于6个单元的处理能力。在单站点3小区配置中，RRU应该能够支持8个信道，并且最大发射功率不应小于20W。天线可以配置为8T8R，水平半功率角不是大于65°的SmartPanel天线;当使用更多小区配置来增加单个站点的上行链路容量时，RRU应该能够支持至少4个信道，最大发射功率应不小于20W，并且天线可以与较小的水平半天线一起使用。功率角为4T4R的天线。在变电站主控制大楼的顶部，增加3根用于安装天线和RRU的杆;机房中的通信开关电源应至少具有两个63ADC端子，以连接到用于无线专用网络设备的专用DCDU。DCDUDC输出端子的分布：NFV核心网络服务器，BBU和RRU均配有16A端子。

四、GIS局放在線监测无线传输方案

以“传感器和信号处理模块，通信模块”为基础的高度集成，按照低功耗，小型化的部署条件建设，使用电力物联网模块进行区域级信息交换以及电力无线专用网络来实现电力设备状态监视物联网它已建立了泛在电力物联网，用于电力设备的运行和维护，以扩大对电网设备绝缘状态监视的覆盖范围。根据不同的供电方式，无线传输智能网络可以分为有线电源和无线传输智能网络方案以及无线电源和无线传输智能网络方案。与无线电源的无线传输方案相比，有线电源的无线传输方案具有实时采样，维护成本低，放电类型识别精度高的优点。因此，采用有线电源的无线传输方案。

五、面临的问题及解决方法

（一）短距离无线通信网络安全

UHF传感器可以组建一个无线传感器网络，由于其资源有限，开放通道的同时但也很容易受到各种攻击。因此，建立网络层安全机制显得尤为重要，采用加密的算法，通过建立多通道密钥管理系统，用来实现传感器采集和传输的安全性。使用消息认证代码（MAC）和其他机制来完成认证。建立完善的路由安全机制，采用无线多径或信道过滤方式，防止DoS等攻击。

（二）无线专网网络安全

无线传输即方便，又易于部署，但也有许多问题，比如无线传输通道开放的问题，因此确定安全接入和安全传输方法尤为重要。使用无线网络传输业务数据时，应使用VPN或APN服务，并且应使用端到端安全密码算法来确保在无线网络上传输的数据的机密性和完整性。设备制造商应在材料采购和调试阶段进行安装，并保护库存。运维人员通过扫描变电站中设备的QR码或RFID获得设备的电子标签，直接关联并显示保护设备的相关参数信息，人工确认后即可完成分类账信息的输入和补充。对于现有的保护设备，运维人员先从服务器获取变电站保护设备的分类账信息，然后通过设备列表选择要修改的保护设备的分类账信息，并手工核对和补充相关信息。

六、结语

本文通过对当前继电保护设备分类帐管理系统的现状和要求的分析，介绍了一种手持移动终端的继电保护设备分类帐管理系统的设计方法。它利用移动通信技术实现移动终端与服务器端系统之间的数据联通，避免运维人员重复输入设备分类账信息，提高了现场设备分类账管理的自动化程度和工作效率。该移动设备可以识别保护设备电子标签，实现电子标签信息与设备分类账信息的关联，然后可以通过电子标签标识直接获取设备分类账信息，也可以用于继电保护和继电保护的后续开发。安全自动设备物理对象“ID”和标识代码为设备操作和维护管理提供了技术条件。

参考文献：

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