北斗卫星通信技术在电力通信网络中的应用研究

2024-05-13董浩天

通信电源技术 2024年4期

董浩天

（国网安康供电公司，陕西安康 725000）

0 引言

边远小电源电力信息的采集和传输，可以解决小电源、自备电厂等非统调电厂运行数据缺失问题。由于偏远地区网络覆盖较差，导致电力数据信息的采集和传输十分困难，易出现运行数据缺失的问题。在电力通信网络中应用北斗卫星通信技术能够有效解决该问题，可以扩大电力通信网络覆盖面，并保障电力通信的安全性、可靠性，应用效果较为理想。

1 北斗卫星通信技术的应用价值

1.1 集成多通信模块

借助北斗卫星通信技术可以集成多通信模块并构建集公网、通信、集群对讲为一体的电力通信网络系统。该通信网络集成系统，构造简单、操作方便，且具备多功能应用，仅通过一个终端设备，便能满足多种通信需求，能够任意切换公网、卫星通信、集群对讲等不同模式，广泛应用于电力企业。由于不同通信模块在通信协议和网络制式方面存在较大差异，该系统存在一定的局限性，即通过公网或卫星无法传输集群消息[1]。未来，随着北斗卫星通信技术应用的不断深入，该问题能够得到有效解决。

1.2 提高电力作业通信效果

电力作业过程中，受作业环境影响，经常出现通信困难的问题。例如，电力抢修作业时，抢修地点公网信号强度较差，传统电力通信无法进行有效沟通，且很难界定通信运营商的公网信号强度。而基于北斗卫星通信技术的电力通信网络，能够自适应性分配信道资源，甄别各通信运营商的网络，以实现最佳网络优选[2]。同时，该电力通信网络通过分包数据和多通道传输的模式，提升户外作业的通信效果。

1.3 长报文传输

北斗卫星通信技术最大的优势在于不受空间和时间限制，能够在覆盖范围内实现双向报文传输服务。无论是无线电台还是移动网络，在区域覆盖方面均具有一定局限性，无法将网络信号传输到偏远地区。而北斗卫星通信则能够有效解决这一问题，通过北斗卫星通信，能够弥补传统移动通信传输网络的不足，且接入灵活，成本较低，能够最大限度地解决传统网络传输问题[3]。现阶段，北斗卫星通信技术已广泛应用于水利、电力、农业等诸多领域，以提高数据采集、传输效率。

2 基于北斗卫星通信技术的电力通信系统

2.1 北斗卫星系统的功能

北斗卫星系统是我国自主研发的卫星导航定位系统。该系统的主要功能分为以下3 个方面：一是卫星定位，能够对覆盖范围内的用户提供精度高、速度快的实时定位服务；二是短报文通信，通过北斗卫星系统，用户能够进行双向报文通信，可一次传输120 个字符的短报文信息；三是精密授时，精密北斗系统可向用户提供时间同步精度为20 ～100 ns 的精密授时服务[4]。北斗卫星系统工作流程如图1 所示。

图1 北斗卫星系统工作流程

2.2 基于北斗卫星通信技术的电力通信系统构成

基于北斗卫星通信技术的电力通信系统主要由综合服务系统、通信中心、通信终端3 个部分构成，可以满足电力通信网络的功能需求和适应电力系统分布特点。基于北斗卫星通信技术的电力通信系统如图2 所示。

图2 基于北斗卫星通信技术的电力通信系统

2.2.1 综合服务系统

综合服务系统主要发挥北斗卫星系统的功能，主要包括空间卫星系统和地面综合服务系统2 个部分。综合服务系统是空间与地面通信连接的枢纽，主要为用户提供通信服务、定位服务，并实现卫星之间的数据处理。实际运行过程中，综合服务系统在收到用户的业务请求后，经过响应为用户提供通信数据交换或定位数据处理等服务，并将得到的数据信息传递给用户。

2.2.2 通信中心站

通信中心站是电力通信网络的指挥中心，承担着电力调度、应急处理等多方面的通信服务功能[5]。通信中心站的工作模式分为以下2 种：一是对点工作模式，在保证其他站点设备正常运行的情况下，通信中心站能够与某特定终端设备进行单独通信；二是通播工作模式，在固定电力通信网络覆盖范围内，将通信中心站的设备号写入通信网络覆盖范围内的其他设备终端映像地址，在通信中心站发送通播信息后，所有网络覆盖范围内的测站均能收该消息。

2.2.3 通信终端机

通信终端设备主要用于消息的接收与发送，具有通信和自动定位功能，广泛应用于电力系统的应急场所，是电力应急管理的重要设备，也是电力通信系统中的重要组成部分。在发生电力安全事故时，电网应急指挥部门可以向通信终端设备发送命令，也可以通过通信终端设备传输现场信息。此外，可以借助通信终端设备定位故障设备位置和采集故障设备的信息。

2.3 基于北斗卫星通信技术的电力通信系统工作方式

基于北斗卫星通信技术的电力通信短报文传输流程主要分为3 步。首先，通信中心站将信息发送到北斗卫星；其次，北斗卫星将信息传输至地面综合服务系统，综合服务系统处理接收到的信息，并传回北斗卫星；最后，北斗卫星将综合服务系统传回的信息传输到通信终端设备[6]。电力通信过程中，通信中心站会根据通信方案向各通信终端设备发送信息，并根据实际情况选择通播发送或对点发送。同时，各通信终端设备向通信中心发送信息，以传输现场实际情况。

2.4 基于北斗卫星通信技术的电力通信系统功能

基于北斗卫星通信技术的电力通信系统功能主要体现在传递数字信息、实时覆盖境内全部站点、做自动化处理调度信息以及搭建统一信息平台4 个方面。

2.4.1 传递数字信息

与传统电力通信网络相比，基于北斗卫星通信技术构建的电力通信系统能够通过卫星电话传输语音信号，并借助北斗卫星系统的短报文传输功能，直接传递数字信息，最大限度地解决电力作业环境语音通话质量不佳的问题，确保电力调度信息传输的准确性。另外，电力通信系统可以融入分包技术、编码技术，以传递连续且数据量较大的电力调度信息。

2.4.2 实时覆盖境内全部站点

基于北斗卫星通信技术构建的电力通信系统能够通过3 颗北斗卫星对境内所有电网节点和变电站进行通信网络覆盖，在各电网节点和变电站设置通信终端设备接入电力通信网络，打破时间、空间等因素的限制，确保所有应急调度信息均能得到及时传输。

2.4.3 自动化处理调度信息

现阶段，大多数电力通信系统仍需人工操作，由专门人员发送调度信息，且无法智能化分析反馈数据，自动化程度较低。基于北斗卫星通信技术的电力通信系统集成编码、译码功能，能够直接解析通信中心站发出的各种数据信息，并根据数据信息进行指令操作，无须人工干预，为应急通信系统向智能化、自动化方向发展提供通信支撑。

2.4.4 搭建统一的信息平台

基于北斗卫星通信技术的电力通信系统划分通信终端设备权限时，根据权限的等级区分调度机构，并结合实际需求选择合理的信息传播方式，构建由应急指挥中心至各电网节点的统一信息平台，集成现场信息采集、调度命令传递、现场抢修定位通信等功能，为电力通信的发展提供创新型的研究方向。

3 预期效果

通过北斗卫星通信技术将电网指挥中心设为通信中心站，并在各电网节点和变电站设置通信终端设备，以形成基于北斗卫星通信技术的电力通信系统。该系统的预期效果体现在5 个方面。

3.1 提高电力通信可靠性

作为我国独立研发、运行的定位导航系统，北斗卫星系统不受其他国家限制，有着较高的安全性、可靠性。另外，自北斗卫星系统运行以来，有着较为良好的表现，广泛应用于航空航天、交通运输、海上运输等领域，且取得较为理想的应用效果。因此，基于北斗卫星通信技术的电力通信系统应具有较高的安全性和可靠性。

3.2 提高信息传输准确性

基于北斗卫星通信技术的电力通信系统能够通过卫星电话传输语音信号，并借助短报文传输功能直接传递数字信息，实现通信中心站直接向终端通信设备发送信息，避免人为操作可能出现的失误，提升信息传输的准确性。

3.3 便于系统部署及维护

基于北斗卫星通信技术的电力通信系统在电网各节点和各变电站设置通信终端设备，并通过与通信中心站的连接，形成电力通信系统同时，利用北斗卫星通信技术保证通信设备的一致性，避免传统通信系统由于设备种类繁杂导致维护部署困难，提高系统整体的部署效率。

3.4 便于系统集成与功能扩展

基于北斗卫星通信技术的电力通信系统借助电力通信网络，能够统一应急指挥通信体系，借助北斗卫星模拟语音通话和短报文传输功能，实现调度命令的快速发送与及时响应，同时利用北斗卫星的精密授时和定位功能，实现集通信、定位、授时为一体的指挥系统。

3.5 持续优化和升级

北斗卫星通信技术在电力通信网络中的应用，能够对现有通信网络进行补充，进一步扩大通信网络覆盖面。传统通信方式受空间环境限制较大，需通过基站进行信号接收及传输，无法有效覆盖山区、海域等地域。而北斗卫星通信技术的应用有效解决这一问题，实现全范围、无死角的通信网络覆盖，在补充通信网络覆盖面的同时，进一步提高电力通信服务质量。从长远发展角度看，全范围的电力通信网络覆盖在提高电力通信水平的同时，通过高水平信息传递方式降低电力通信安全事故发生率。实际应用过程中，需结合实际情况定期优化和升级北斗卫星通信设备，进而保证设备网络性能能够充分满足电力通信需求。根据实际需求，不断调整和改进北斗卫星通信网络的配置和使用方式，充分发挥北斗卫星通信技术在电力通信网络中应用的实效性。