卫星通信在新能源远程集控应急通信中的应用

刘思君

摘  要：卫星通信作为一种成熟技术手段，在电力系统通信业务中已经有了广泛的应用。该文通过对卫星通信应用现状和新能源场景面临的问题展开讨论，将VSAT卫星通信系统应用于新能源远程集控，实现新能源企业自主调配全网卫星资源，提升新能源远程集控中心与场站间的数据信息传输能力，确保突发事件的应对和重要保电工作的通信畅通，有效地降低运营投入。

关键词：卫星通信   新能源   远程集控   应急通信

中图分类号：TN927.2                      文獻标识码：A文章编号：1672-3791（2021）07（c）-0013-03

Abstract： As a mature technical means， satellite communication has been widely used in power system communication business. By discussing the application status of satellite communication and the problems faced by the new energy scenario， this paper applies VSAT satellite communication system to the remote centralized control of new energy， realizes the independent allocation of satellite resources of the whole network by new energy enterprises， improves the data and information transmission capacity between the master station and sub-stations， and ensures the smooth communication of emergency response and important power protection work， which effectively reduce operation investment.

Key Words： Satellite communication; New energy; Remote centralized control; Emergency communication

随着我国“双碳”目标的提出，“十四五”成为了碳达峰的关键期、窗口期，其中关键任务就是构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系，构建以新能源为主体的新型电力系统。新能源装机规模的不断扩大使得新能源远程集控在各大新能源企业区域化管控中发挥更加重要的作用，但大部分新能源场站地理位置偏远，通信基础设施较差，场站与集控中心间通信链路数据延阻丢包或通信中断的情况时有发生，一旦网络完全中断，没有任何其他技术手段可以保证场站至集控中心的生产数据传输，甚至电话通信都极为困难，场站将彻底成为信息孤岛，对安全生产造成极大的影响。在此背景下，卫星通信成为新能源远程集控应急通信的可靠选择。

1  卫星通信应用现状

卫星通信是以人造地球卫星为中继站，在地球上各个通信站之间实现通信，可实现点对点、点对多点、多点对多点通信[1]。卫星通信通常不被用于大面积的网络通信，而常常与应急通信系统之间相结合，用于突发性自然灾害、重大安全隐患中的应急网络信息传输[2]。其中VSAT通信是卫星通信的一种，指甚小口径卫星通信终端，通常为终端天线口径在1.2～1.8 m左右的卫星通信站。VSAT卫星应急通信技术在电力系统中最重要的应用就是其可以提供双向传输数据信号，无障碍传输中低速率数据信号，而且具有传输快、时延短的优点[3]。其作为光纤通信的一种补充技术手段，已经在水电企业有着广泛应用，通过在水电集控中心与水电站建设卫星通信站，保证应急情况下电力传输调度电话和基本调度生产信息不中断，在日常工作情况夏也可作为备份传输网络、第二路由以及承载部分通信业务（如工业视频监控、视频会议）等使用，从而增加整个通信系统的带宽容量[4]。

目前，新能源企业卫星通信主要在新能源电力应急抢修车辆安装卫星数据接收机和发射机传输车辆实时位置信息，用于应急指挥调度和决策支撑;或通过卫星导航终端设备的定位及数据处理，及时报告所处位置和故障情况，确保应急抢修的时效性[5]。新能源企业在接入场站数量多、累积通信数据量大、装机规模不断扩大的背景下，也迫切需要一种合适的方式能够实现远程集控的应急通信，并对通信资源进行统一调配和带宽资源共享。

2  卫星通信在新能源远程集控中的应用探索

目前，集控中心至所辖新能源场站之间一般租用电力专用通信网络资源建立调度数据专网，使用2M数据通道实现生产或管理数据、控制指令的接收和报送任务[6]。在此背景下，可将VSAT卫星通信作为其应急通信链路使用，系统重点部署新能源企业管理主站、区域/片区集控中心站和新能源场站子站，为场站与新能源远程集控中心间的通信链路提供应急通信保障，通过建立有线与无线相结合、专网资源与公网资源相结合的电力通信保障方式，提升新能源远程集控中心与场站间的数据信息传输能力，确保突发事件的应对和重要保电工作的通信畅通。同时，在卫星通信应用过程中要考虑实现单个新能源企业自主统一调配全网卫星资源的重要功能，实现调度全网资源对应急新能源场站进行重点通信保障，增加卫星带宽资源利用率，有效地降低运营投入，节约成本。

在技术架构上，通过VSAT卫星应急通信主要实现新能源远程集控中心与各场站间的应急通信，同时增加新能源企业的网管功能，遵循统一管理、分层部署、分级使用的原则，采用“新能源企业管理主站—新能源远程集控中心站—新能源场站子站”三层网络结构设计，使用TDM/SCPC/BOD/DAMA技术体制。在新能源企业管理主站集中部署网络管理系统，统一管理和调配全网资源并监控所有网络设备的运行状态，在各区域/片区集控中心和场站分别建设集控中心站和场站子站，用于集控中心和场站间的业务传输。管理主站通过信令通道管理每一个集控中心站及场站子站，所有集控分时共享业务带宽，业务信令只在集控中心站与所属场站子站之间进行传输，与其他集控中心站及场站子站间无数据交互。总体技术架构如图1所示。

在部署架构上，参照电力监控系统安全防护相关要求，严格遵循“安全分区、网络专用、横向隔离、纵向认证”的原则。卫星应急通信系统部署时在生产控制大区与专网的纵向交接处设置经过国家指定部门检测认证的电力专用纵向加密认证装置，确保纵向加密认证装置策略配置安全有效，实现双向身份认证、访问控制和数据加密传输。同时，由于卫星通信属于无线通信范畴，在卫星系统与生产控制大区相连时，设立安全接入区，通过电力专用单向隔离装置进行安全隔离[7]。

在功能架构上，通过在新能源企业管理主站集中部署网管系统提供网络管理功能，可以实现系统的网络结构设置、管理权限配置等系统设置管理，对管理主站、集控中心站及场站子站设备进行通信参数配置和信息下发，并对接收的数据进行分析处理，为全网提供集中的实时资源分配及连接管理。

在卫星通信的带宽规划上，针对新能源远程集控卫星应急通信系统中卫星带宽的划分主要包括信令带宽和业务带宽两个部分。信令带宽是全网所有卫星设备通过信令信道与管理主站完成信令交互，实现设备的入网管理、在线查询、资源分配等功能，其带宽相对固定，对带宽分配主要基于全网卫星站点的数量、站点入网时长、系统轮询时间进行综合考虑。由于卫星通信在新能源远程集控应用属于应急通信系统，多数时间内没有实际业务传输需求，日常处于备用状态，利用率较低。通过设计全网统一共享业务信道的使用模式，使得网管系统可根据新能源场站子站业务需求进行带宽资源分配搭建卫星通道，业务传输完成后释放带宽资源，等待下次使用。

3  卫星通信在新能源集控的应用前景

随着目前运营成本的逐步降低和通信组网技术的不断升级，基于VSAT卫星通信系统实现新能源远程集控的应急通信已经具有较好的应用前景。一是能够应对自然灾害、网络风暴等突发事件的需要，解决了新能源企業现有网络只能依靠光纤等地面通信网络进行业务通信的问题，提供了一种可基于卫星通信技术的应急通信手段，实现集控中心与场站间的电力调度自动化数据传输、业务通信等不中断，保证电力供应和安全生产，建立了健全的应急通信保障体系;二是整合资源、降低运行成本，能够在满足新能源企业生产数据应急传输的同时，还能实现调度全网资源对重点应急场站进行通信保障，增加卫星带宽资源利用率，有效地降低了运营投入，节约成本;三是为新能源场站智能化生产提供网络支撑，随着无人机、智能终端等在新能源场站越来越广泛地应用，将卫星固定站与车载站、便携站相结合，将卫星通信与站内无线组网相结合，利用先进5G无线通信技术进行站内数据传输，打造性能稳定、功能完善的分散式无线组网系统[8]，探索应急通信之外的数字化、智能化应用场景。

4  结语

卫星通信作为一种成熟的通信技术，已经具备了在新能源相关场景的应用能力。该文以卫星通信在新能源远程集控的实际应用出发，建立由新能源企业统一管理的卫星应急通信系统，通过部署管理主站、集控中心站、场站子站实现统一调配全网卫星资源并提供应急通信链路保障的重要功能，真正有效利用了卫星资源，提升了新能源远程集控整体应急能力，提高系统使用效率，降低运行成本，为新能源企业提质增效，全面提升经营效益打下坚实的基础。

参考文献

[1] 叶潇，崔力民，张振杰.卫星通信在电力应急保障中的应用[J].中国新通信，2015（15）：94-95.

[2] 李娜，冯浩然.卫星通信在应急通信中的应用及发展探讨[J].信息技术与信息化，2019（11）：146-148.

[3] 齐兆杨.电力系统的应急通信技术应用研究[D].长春：吉林大学，2018.

[4] 吕龙，曹伟.SKYWAN VSAT卫星通信网络在水电行业的应用[J].数字通信世界，2018（10）：159-163.

[5] 薛安成，罗旷，徐飞阳，等.北斗在新能源电力系统的应用[J].卫星应用，2019（7）：28-34.

[6] 刘婉妮，张龙.区域新能源集控中心通信系统探讨[J].电力勘测设计，2019（12）：70-74.

[7] 国家能源局.国家能源局关于印发电力监控系统安全防护总体方案等安全防护方案和评估规范的通知（国能安全[2015]36号）[R/OL].（2015-02-04）. https：//www.pkulaw.com/chl/a21df598f323558cbdfb.html.

[8] 曹鹏，熊圣新，李建科，等.基于5G无线网络的风电机组监控系统组网研究[J].船舶工程，2020（S2）：260-264.