无线专网技术在电力通信网中的应用研究

2022-12-21刘翔宇

信息记录材料 2022年10期

刘翔宇

（国网江苏省电力有限公司丰县供电分公司江苏徐州 221700）

0 引言

无线专网技术属于一种新兴通信技术，优点较多，相比以往的通信系统传输方式，无线专网技术更有利于降低成本，大大提升了通信传输的利用率，还有着极高的稳定性。在电力通信中应用无线专网技术，有利于帮助电力通信创造更高的通信标准，有利于提升电力通信的价值。传统通信技术需要投入的成本过高，并且电力通信技术也难以满足社会日益增长的发展需求，因此应用无线专网技术很有必要，无线专网技术使电力通信传输安全性更高，更具稳定性，由此可见，在电力通信中应用无线专网技术有较高价值，能够帮助电力通信处理复杂性的数据，使网络更高效平稳。

1 无线专网技术概念及特点

1.1 无线专网的概念

NFC（Near Field Communication）是指近距离的无线专网技术，也是一种非接触式识别的互联网技术，在13.56 MHz的短距离内，高频无线通信技术，电子设备可以在规定距离之内进行非接触式的数据传输，并且在移动设备、PC设备当中进行无线通讯。NFC能够让人们更加直观、安全、便捷的传递信息。对于NFC而言，在应用中主要分为三种模式，分别为卡模式、读卡器模式以及点对点模式。在非接触式的智能卡终端和设备之间建立信息传输路线，可在以下四个类型当中进行应用：付款以及购票、电子票证、智能媒体、数据传输。一般来说，大部分的手机都含有NFC功能，这些手机被称为NFC手机，在使用了NFC功能之后，人们会突破时间和地点的束缚，在设备当中能够将娱乐服务与其联系，从而进行付款、获取信息等等。

1.2 无线专网的特点

NFC技术在近场通信技术当中，最主要的特点体现就是便捷。具有NFC的手机可以很方便的进行无线信息交互，并且让配件配对，从而完成支付，对相关的内容进行访问。相较于RFID技术，NFC虽然距离没有那么远，但是也具有自身独特的优势，NFC的有效距离大概为30 m，可在短时间内完成大部分的数据信息交互，且不容易受到外部因素的影响。当前关于NFC技术的传输速度最快可达到424kbps。除此之外，NFC的安全性可以得到保障，在硬件方面进行安全传输，能够在安防、金融业当中进行应用。当前人们已经离不开智能手机了，将NFC与手机进行绑定就等于与人进行了绑定。所以说，NFC在所有场合都可以进行使用，定位的精确度甚至可以与GPS进行比较。

2 无线专网技术应用场景

无线专网具有较多应用优势，光纤网络与无线公网施工比较复杂，组网缺乏灵活性，而无线专网能够有效避免这些问题，如图1 所示，无线专网不仅有较高的服务质量保障，组网灵活性较高，同时可以有效控制传输资源。近年来，我国智能电网取得一定的建设成就，建设规模逐渐扩大，有更高的自动化需求，在电力通信网中运用光纤网络无法满足通信覆盖需求，这时可以将无线专网应用在电力通信网中，可有效促进智能电力网络发展，使网络发展更加稳定[1]。无线公网的容量并不是无限的，当用户数量逐渐上升，在同一时间内，无线公网难以满足用户的通信需求，而无线专网能够避免这些问题，因此应用无线专网能够有效提高电力通信的安全性。

图1 无线专网技术优势

3 无线专网技术在电力通信网中的应用价值

电力通信系统与电网运行有重要联系，电力通信系统稳定、高效能够保障电网运行更加安全可靠，而在电力通信系统中运用无线专网能够使电力通信系统更具智能化，因此也能保障电网运行的安全性[2]。无线专网技术能够提高电力通信的工作效率，同时硬件资源得到充分利用，运用无线专网技术也可以有效降低设备投入，比传统的配用电通信更加方便，布线系统简单，所提供的通信网络更加稳定，提高了信息通道传输速度，守电站不需要工作人员值班，同时也可实时在线监测输电线路的状况，对许多信息进行加密。

3.1 无线专网技术支持大量用户信息互联

在电力通信技术中应用无线专网技术可支持大量用户信息互联，无线资源的运用效率和电力通信质量大幅提高，如果将TD-LTE技术与无线专网技术同时运用在电力通信系统中，可以实现实时在线功能，因此无线专网技术能够有效提高电力通信业务效率[3]。

3.2 无线专网技术可以优化频谱水准

将无线专网应用在电力通信系统中可有效优化频谱水准，这是无线专网技术的主要价值，电力通信网络频谱资源储备量偏低，运用无线公网难以处理频谱资源储备量偏低的情况，因此需要在电力通信系统中应用无线专网，可以有效处理此问题，由于频谱的宽度中存在一定的差异，因此无线专网技术可以利用此差异，在使用高频谱资源时，无线专网技术使频谱更具灵活性，从而优化频谱水准。

3.3 提高客户身份信息的安全性

由于无线专网技术的应用性能比无线公网高，能够有效保障客户身份信息的安全性。例如TD-LTE体系中，可以有效运用加密技术，客户身份安全信息有保障。并且在运用无线专网加密技术中，具有极强的灵活性，可以对信息加密的时效进行选择。当用户数量较多时，无线专网技术也能最大程度将信息实施标记，为用户数据进行加密传输提供保障。同时在进行信息传输过程中能够短时将身份进行标识，所以尽管在对接口工作中不断变换身份标识也能有效识别并保障了客户信息。

4 无线专网在电力通信系统中应用领域

当前我国信息技术不断发展，无线通信技术在电力通信系统中有着广泛运用，如图3所示，可以运用在配电自动化领域中，也可以运用在电能质量监测中。详细内容如下：

4.1 应用在配电自动化领域中

如表1所示，配电网由多个电气设备组成，比如开关、开闭所，配电网的种类非常多，运行具有复杂性。对这些电气设备进行实时监控时需要将大量的终端设备实施安装，比如RTU、FTU。

表1 配电网的组成

针对规模较大的配电网需要配置子站才能进行实时监控，为了给电力用户提供更好的宽带平台，可以在电力系统中采用 LTE230无线宽带，如图2 LTE230系统网络框架图所示，LTE230无线宽带更有能力满足配电自动化，能够与光纤资源互补，将其运用在配电自动化中能够更好的提升数据传输效率。

图2 LTE230系统网络框架图

4.2 应用在电能质量监测领域中

电能质量监测系统由监测终端、通信网络、监测中心组成，不同组成部分所负责的内容不同，首先是监测终端，监测终端是一种高性能的分析仪器，可以有效解决电力负荷异常的问题，而通信网络则是能够将监测终端分析仪器测量所得数据直接向监控中心传输，同时监控中心会反作用于监测终端，通信网络会将监控命令下达到监测终端，能够使监测系统保持正常运行。

4.3 应用在用电信息采集领域中

电力公司想要提高电力用户的覆盖率与采集率，可以使用用电信息系统实施采集，以往电力企业难以将所有电力用户的信息在短时间内采集，所采集的信息缺乏完整性，因此需要采用电力无线虚拟专网与其他网络组网，电力无线虚拟专网具有较大优势，其远程传输功能安全性较高，可以将信息直接传送到电力采集业务系统中，同时也可以保障传输的安全性，使用组网的方式能够有效降低网络建设成本，同时使其电力企业采集信息更具安全性与可靠性，能够充分满足电信息采集的需求。

5 无线专网技术提升电力通信综合业务的有效性

为了保证现有电力通信网业务发展的有效性，并促进智能电网业务的发展，无线专网技术被应用于电力通信网诸多业务之中，并产生了巨大的影响。例如在某70平方千米区域内建无线公网，其中选取TD-LTE无线专网技术，并在接入系统方面通过TD-LTE制式建设，频段采取 1 785 MHz～1 805 MHz。为了满足智能电网发展趋势，宽带申请指标制定为10 MHZ频率且专网建设业目标为集语音、数据、视频等业务为一体。该区域专网建设必须在满足内部10 kV线路配电自动化二遥、三遥业务的基础上，增加移动巡检和多媒体调度等业务，工程拟建电网核心网1套，基站4座，拉远单元2个，直流通信电源4套，安全接入装置2套，其中该区域共有住宅区、工业区或配电基8处，选取其中4处建设基站，2处建设拉远单元。在设备选择和选址工作确定之后，设计TD-LTE无线专网的组网方案，整个系统框架从用户终端到系统主站共设计为四层，分别为终端层、TDLTE 接入层、安全接入层和业务层，其中业务层中的多媒体调度和移动巡检业务由无线专网技术协助完成；在终端层汇集各类TD-LTE专网终端，其中主要包括TD-LTE模块、TD-LTE专网CPE和TD-LTE手持终端等；TD-LTE接入层的设备主要为基站、核心层和回传网，其中核心层必须安置在市局之中，利用其中的路由器分离不同业务采用的具体VPN。此外，回传网使用原有光缆资源，并配合SDH通道的独立性满足基站与核心网间控制面的时延要求，基站主要部署在该区域所选变电站附近区域；安全接入层包括正反向隔离装置和安全接入装置等设备，装置部署依据业务层设备情况进行，采取就近原则为操作标准，其中生产业务和管理业务终端频率相同，并对基站和天线实施共享作业[5-6]。

案例分析：某项目中建设LTE宽带无线专网技术，该项目所采用的频段制式为1 785 MHz～1 805 MHz，将其建设用于无线接入系统中，将频率带宽设定在10 MHZ，以此达到智能电网的业务需求，此专网能够满足不同的业务需求，比如语音业务、数据业务以及视频业务等，也可以满足10 kV线路配电自动化的不同通信需求，为智能家居以及不同电信息提供良好的基础环境，同时为调度业务系统提供移动业务[7]。在此项目中多条路段成为试点，为项目工程建设核心网同时建立合适的基站，具体如表2所示。

表2 工程范围建设内容

同时将此工程中的所有建设试点做出改变，选取5处建设基站，将其中1处作为建设拉远单元基地，在本项目中将接入不同数量的信息终端。具体如表3所示。

表3 项目接入终端

该项目中运用TD-LTE无线专网技术时的具体组网方案技术如图3所示。总的业务架构分为四层。其中安全接入层包括两个方面，根据相关电力监控要求应该将I、Ⅱ的主要系统采用特定的技术向无线专网技术实施隔离，在LTE中接入层设备中包括多个内容，LTE能够通过回传网络充分利用当前现有的光缆资源，并利用SDH的作用实现独立通道，能够满足核心站的要求，并在变电站附近选择合适的地址[8-9]。采用TD-LTE在配电自动化中工程中的节点，业务规划将其接入光纤中，通过多个终端接入，运用LTE技术接入减少在电力通信中的光纤与公共网建设投资的，无线专用网络能够解决配电网中通信费用高的问题。实现配电自动化同时满足电力通信大数据发展的需求。