一种基于电力通信无线专用网络的告警处理系统

戴勇 李伟 贾平 汪大洋 海凛

摘  要：随着近些年企业规模的扩展，迫切需要树立新的理念来引导未来电力网络管理的建设，以提高电力网络运营的整体水平。通过综合告警自动处理系统实现网络故障的自动发现及处理，有利于提高运维效果、减轻人员工作压力。针对现有自动化处理技术的不足，文章立足于国网江苏电力无线专网和物联网技术的结合，开发了一种综合化集中告警自动处理系统，克服了现有电力网络运行维护之不足，能有效地解决传统模式下当网络上出现故障、影响到业务时的运维效率和准确性的问题。

关键词：电力通信;智能电网;告警处理;在线监测;物联网

中图分类号：TN929        文献标志码：A        文章编号：2095-2945（2020）28-0019-04

Abstract： With the expansion of enterprise scale in recent years， there is an urgent need to establish a new concept to guide the construction of future power network management and thus to improve the whole ability of power network operation. By realizing the automatic detection and treatment of network faults， it is helpful to improve the effect of operation and maintenance and reduce the work pressure of personnel. According to the disadvantages of existing automatic processing technology， an integrated centralized alarm automatic processing system is developed by combining the Internet of Things with existing State Grid's Jiangsu electric power communication network. Such a system is proved to be able to overcome the deficiency of operation and maintenance of existing power network， and to effectively solve the problem of operation and maintenance efficiency and accuracy， which is caused by the network malfunction in the traditional mode.

Keywords： power communication transmission network; smart grid; alarm process; online monitoring; Internet of Things

1 概述

随着电力行业LTE通信网络[1-2]规模逐步标准化、成熟化，规模也在不断扩大，终端设备数量大量增加，电力行业市场竞争激烈，数据业务规模扩大，电力行业对网络的要求也不断提高，需要及时监控到网络状况。

不久前，依托国家电网公司终端通信接入网，国网江苏电力和中兴通讯合作打造电力无线专网，采用TD-LTE第四代移动通信技术（4G）作为首选无线接入方式，构建电力通信网运维支撑网络，将电力通信网的骨干网络与电力客户相连接，实现了电力通信基础网络的全面彻底贯通，建成了接入便捷灵活、安全保障性高的1.8G无线通信网。

新的电力无线专网该网络具有频带宽、延时小、运用场景广泛的特点，能够克服传统光纤接入方式面临的道路开挖困难、鋪设周期长、成本高等问题，能够通过海量能源节点的互联互通全方位提高智能电网的信息感知深度和广度。该网络便捷灵活、高度可靠，能够承载配电自动化、负荷控制、用电信息采集、智能变电站在线监测分析等业务应用，实现电力物物相连[3]，进行大数据采集。

由于无线专网能够承载监测和遥控指令，配电自动化系统快速隔离故障可以成为现实，能够实现网络故障的自动处理，从而在很大程度上提升故障响应和维修速度，并减少机房环境对人员造成的伤害。但电力无线专网目前的网络管理状态是按照业务分工，各类业务有各自的厂商网管维护。目前这些网管上报的网络侧障碍，还不能得到及时的自动化处理，在一定程度上制约了业务的发展;并且现有的网管系统只能监控本厂商、本地市的性能告警数据，无法进行全省、全厂商集中统一管理。这些都迫切需要一种通用性和综合性更强的自动处理系统。

2 技术架构

为满足上述需求，我们开发了一种电力通信无线专用网络运维支撑平台。平台的主要功能架构如图1所示，包括业务系统、第三方平台和第三方系统。为了保障无线专网运维支撑平台的性能的最优化，我们将业务子系统分为两个子服务，一个是采集服务，另一个是业务数据分析平台，因此业务系统可以从功能目标上分为采集模块和应用模块两大部分。

采集模块可以支持多协议采集数据，多方式拉取或接收各核心网、基站的告警、性能数据，为了保证数据安全，采集模块设置独立的数据库存储服务，同时也支持文件形式存储，通过正反向隔离装置，支持向应用模块实时推送数据，也支持应用模块主动拉取数据。应用模块涵盖所有业务功能模块，包括开卡开户、告警管理、性能监测、业务支撑、统计分析、系统支撑等核心模块。基于这两个模块，我们能够对全省、全厂商形成一个标准统一化的管理，并且能够确保数据在网上的安全传输。

RFID（无线射频识别技术）是一种非接触式自动识别技术，它通过射频信号自动识别目标对象并能迅速跟踪项目和交换数据。物联网可以有效利用RFID无线传感器网络的优势，实现对所涉及数据状态的感知，并将采集目标在机房或设备中的位置定位。而输变电设备监测系统以物联网为主要载体，对运行中的输变电设备通过多种感知设备进行状态的感知与数据的收集。在监控和告警数据经过预处理即数据清洗、数据集成、数据简化和数据传输之后，将生成一个可用的网络告警数据集，并在图形界面中显示（如图2所示），工作人员可以对这些反馈信息进行实时监控。

此外，通过计算机三维模拟，可以让用户使用三维可视界面对目标进行监视和管理。将真实环境通过计算机三维模拟如实反映出来，将机柜、服务器、空调、移动工具等主要设备三维化，将能耗、温度、湿度、噪声等监测数据三维化。这样用户在屏幕前即可监视机房中的所有设备，也可方便地对设备的运行进行监控管理，从而使得日常维护人员不必进入机房即可进行相关工作，避免机房嘈杂的环境、过强的辐射对身体造成伤害。

物联网与人工智能技术相结合，能够进一步开发监测电力设备健康状况的新方法。例如在需要对较大的范围进行监控又不方便安装太多信号节点的环境，可以安排智能巡检机器人定时沿导轨进行巡逻并收集数据[4]。这种方法可进一步提高巡检效率，降低人为因素在电力巡检业务中的影响。

3.4 故障处理

为了对可能发生的故障进行及时高效处理，除了前面所述的实时监测和告警功能之外，自动故障处理和遥控指令传输功能也必不可少。当故障出现时，首先在专业网管协议基础上，采集网络侧的告警信息，并通过对告警信息的压缩、过滤等处理筛选需要关注处理的网络故障，再通过告警监控客户端在用户界面上进行实时的监控，然后通过预设规则进行自动匹配，进行自愈处理或是手动检修。

现阶段，各地电网中已经广泛采用了智能配电网自愈功能[5]，配电网自愈是指配电网具有自我预防、自治修复以及从故障中恢复的能力。能否实现自愈控制，是配电网智能化的重要标志。相较于传统配电网，智能配电网的可视化管理水平高、与用户互动能力强、电能质量和供电可靠性高，有着极强的自愈能力。基于先进的量测体系和及时准确的状态评估，智能配电网自愈控制功能可以及时发现并消除运行风险，经由故障检测、故障定位、故障隔离和故障恢复几个阶段的处理，做到维持继续运行、快速处理故障并恢复正常供电。

要实现智能配电保护及自愈控制，必须满足可观性和可控性要求。从可观性来说，要配置必要的传感器、智能终端和通信手段，能够自动共享信息，识别配电网架拓扑，识别故障及其发生区段，预测转供前后的负荷变化。从可控性来说，要有自动判断、决策并发出跳闸合闸和调整等控制命令的终端，传输命令的通信通道，执行控制命令的断路器等设备。通过将配电系统与电力物联网进行有机的结合，使配电网具有自我感知、诊断、决策及恢复的能力，实现最小化或避免对用户的供电中断，保障配电网安全可靠与经济高效运行。

4 结束语

电力无线专网实现频率专用、网络专用、终端专用，有效助力了江苏省电力公司实现端到端的自主可控，有效保障电网安全;监测和遥控指令通过无线通信网承载，能够大幅缩短故障停电平均时间，大大降低电量损失;三维一体化监控系统的应用，减轻了一线值班员的监控压力;利用无线通信网回传和移动办公，实现了远程查看信息，以及客户供电方案现场答复。

总而言之，电力无线专网与物联网的结合切实有效，大幅节约了人力物力，提升了系统的故障处理能力。在保障灾备中心安全运行的前提下，降低了机房巡检的频度，节约了人力物力，提高灾备运维管理工作效率近20%。原先人工巡线排查故障需要2小时左右，现在运用配电自动化系统能够实时监测电网状态，远程隔离故障仅需2分钟，故障停电平均时间缩短40分钟，按每起故障平均2000千瓦时电量计算，仅此一项每年可减少约180万千瓦时电量损失。

参考文献：

[1]吴林海，刘轶文，孙红伟.基于4GLTE技术的电力无线通信专网研究与方案解决[J].中国新通信，2019，21（22）：73-74.

[2]韩冰洋.LTE-230MHz电力无线专网在泛在電力物联网建设中

的应用与实践[A].中国电机工程学会电力信息化专业委员会.生态互联 数字电力——2019电力行业信息化年会论文集[C].2019：19-25.

[3]张琨，张桂韬，李健.基于泛在电力物联网的配电网数据管控体系建设[J].电气时代，2020（04）：36-38.

[4]赵琛，方圣，陈兆.无人值守变电站智能巡检机器人的应用与运维[J].安徽电力，2020，37（01）：32-34.

[5]陈静，尚复元，李兴明.配电网自愈技术研究[J].通讯世界，2019，26（11）：255-256.