現(xiàn)代通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

摘 要：隨著我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)的快速發(fā)展，現(xiàn)代電力通信業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)了新的特點(diǎn)，文章在分析當(dāng)前我國(guó)電力系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)需求特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)ASON技術(shù)、TD-LTE技術(shù)和WiMAX技術(shù)在我國(guó)電力系統(tǒng)中應(yīng)用的背景、可行性及實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了分析，對(duì)該領(lǐng)域的研究具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；現(xiàn)代通信技術(shù)；ASON技術(shù)；TD-LTE技術(shù)；WiMAX技術(shù)

1 現(xiàn)代電力通信業(yè)務(wù)需求的新特點(diǎn)

隨著我國(guó)“十二五”期間特高壓電網(wǎng)、智能配電網(wǎng)以及電網(wǎng)信息化建設(shè)的飛速發(fā)展，電網(wǎng)通信的業(yè)務(wù)需求呈現(xiàn)出了新的特點(diǎn)，對(duì)電力通信的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、業(yè)務(wù)多元化以及通信可靠性和智能化的要求越來(lái)越高，主要體現(xiàn)在可靠性要求高，電網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)各環(huán)節(jié)的全覆蓋以及通信服務(wù)的多元化等幾個(gè)方面。

2 現(xiàn)代通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

現(xiàn)代通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用有多種，文章以自動(dòng)光交換網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、高速4G無(wú)線通信技術(shù)、無(wú)線局域網(wǎng)（WiMax）技術(shù)為例，對(duì)上述三種技術(shù)在電力通信系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用可行性進(jìn)行研究。

2.1 自動(dòng)光交換網(wǎng)絡(luò)（Automatically Switched Optical Network，即ASON）在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1.1 ASON 引入當(dāng)前電力系統(tǒng)SDH光網(wǎng)絡(luò)的可行性研究

ASON可以支持網(wǎng)絡(luò)物理層交換顆粒的接入以及傳統(tǒng)SDH組網(wǎng)的1+1，1：N環(huán)網(wǎng)，這就可以通過(guò)引入ASON控制平面，對(duì)傳統(tǒng)的SDH組網(wǎng)方式進(jìn)行智能化改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)光網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)管理，并對(duì)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)的維護(hù)和配置。ASON網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)要求具有相互關(guān)聯(lián)的3個(gè)以上的光路由，以滿足ASON多路由選擇和動(dòng)態(tài)組網(wǎng)的需要。ASON主要支持VC-4（155M）級(jí)別以上大顆粒SDH業(yè)務(wù)，對(duì)VC12以下的低帶寬業(yè)務(wù)，需要進(jìn)行底層的電路整合才能進(jìn)行應(yīng)用。在對(duì)現(xiàn)存的SDH光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行時(shí)隙優(yōu)化和業(yè)務(wù)重組時(shí)主要的方法有：（1）將SDH網(wǎng)絡(luò)的底層電路進(jìn)行低階信號(hào)整合，然后利用ASON智能電網(wǎng)進(jìn)行高階交叉后進(jìn)行通信傳輸；（2）利用網(wǎng)絡(luò)隧道技術(shù)進(jìn)行信息傳送，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隧道協(xié)議，用SDH網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議實(shí)現(xiàn)ASON網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)和信息傳送。

2.1.2 基于ASON 網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)SDH光網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃原則

一是在光纜資源方面，在進(jìn)行ASON網(wǎng)絡(luò)改進(jìn)時(shí)，根據(jù)MESH 網(wǎng)絡(luò)建立的基本要求，網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)至少要有三個(gè)可選擇的路由，這就保證了ASON網(wǎng)絡(luò)路由的冗余備份，保證在網(wǎng)絡(luò)中的故障少于2處時(shí)，可以提供可靠的業(yè)務(wù)處理能力，大大降低斷網(wǎng)概率；二是在智能光網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)選擇方面，在進(jìn)行網(wǎng)路節(jié)點(diǎn)選擇時(shí)，要根據(jù)其物理和地理位置科學(xué)選擇；三是在路徑分配時(shí)，要根據(jù)路徑代價(jià)最小的原則，依據(jù)節(jié)點(diǎn)跳數(shù)、傳送距離、負(fù)載均衡參數(shù)，進(jìn)行路徑代價(jià)計(jì)算，公式如下：

2.2 TD-LTE在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

TD-LTE技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用主要集中在動(dòng)態(tài)調(diào)度上，利用動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)，能夠有效提高電力業(yè)務(wù)的QoS需求，提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量。TD-LTE 230電力無(wú)線專網(wǎng)系統(tǒng)主要基于信道質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、信道衰減及質(zhì)量匹配、資源分配等。信道質(zhì)量動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)就是對(duì)系統(tǒng)中的時(shí)域和頻域資源，進(jìn)行干擾強(qiáng)度、傳輸狀況、信噪比等指標(biāo)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。信道衰減及質(zhì)量匹配就是將用戶對(duì)信道資源的需求和當(dāng)前的空閑信道資源進(jìn)行整合和匹配，保證用戶獲得需要的數(shù)據(jù)服務(wù)。資源分配就是為了能夠保證最佳的頻率利用率，調(diào)度方通過(guò)發(fā)送相應(yīng)的授權(quán)指令，為用戶分配最佳匹配的頻段進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2.3 WiMAX在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

WiMAX無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是解決“最后一公里”通信的有效方法，在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題。一是無(wú)線接入的業(yè)務(wù)模式。根據(jù)電力系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，選擇合適的無(wú)線接入模式，不同的QoS級(jí)別，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸需求不同，在進(jìn)行WiMAX網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃時(shí)，需要綜合考慮用戶的需求，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍和業(yè)務(wù)類型科學(xué)確定。二是調(diào)制方式和編碼速率的選擇。目前的WiMAX支持主流的編碼方式，比如單邊帶支持的調(diào)制方式有如下幾種：二進(jìn)制（BPSK）調(diào)制、正交相移調(diào)制（QPSK）、16進(jìn)制和64進(jìn)制的正交振幅調(diào)制（16QAM、64QAM）等。三是無(wú)線資源管理方面。WiMAX技術(shù)能夠通過(guò)功率控制減少系統(tǒng)的干擾和串?dāng)_，同時(shí)可以通過(guò)串并轉(zhuǎn)換，延長(zhǎng)子載波的存在時(shí)間，這就可以根據(jù)無(wú)線資源的實(shí)際情況進(jìn)行無(wú)線網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃管理，適應(yīng)不同的上、下行業(yè)務(wù)需要。

基于WiMAX無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃流程要求在滿足通信能力要求的前提下，盡量低兼顧低成本要求，規(guī)劃的流程一般分為三個(gè)階段：調(diào)研階段-規(guī)模估算階段-詳細(xì)規(guī)劃設(shè)計(jì)階段。在估算無(wú)線傳輸模型時(shí)，可以選用自由空間傳播模型的路徑損耗計(jì)算公式：

上式中，f 為發(fā)射頻率，d 為傳輸距離。對(duì)于有障礙物的非自由空間，可采用SUI模型公式進(jìn)行計(jì)算：

上式中，λ為發(fā)射波長(zhǎng)，d0=100m，s為衰落系數(shù)，？酌=a-b·hb+c/hb，hb為天線高度。圖1是基于WiMAX的省級(jí)電力系統(tǒng)典型通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)中的通信需求越來(lái)越高，通信業(yè)務(wù)的多樣化和通信速率的自適應(yīng)化成為必然的發(fā)展趨勢(shì)，這就要求將現(xiàn)代先進(jìn)的通信技術(shù)應(yīng)用在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，文章重點(diǎn)對(duì)ASON技術(shù)、TD-LTE技術(shù)和WiMAX技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究，對(duì)該領(lǐng)域的研究和發(fā)展具有一定的參考價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

[1]焦曉波，周雅.電力通信系統(tǒng)下一代光網(wǎng)絡(luò)的分析與探討[J].信息系統(tǒng)工程，2009：110-113.

[2]曾旭紅.ASON網(wǎng)絡(luò)中的DCN[J].電信網(wǎng)技術(shù)，2006，3：22-25.

[3]李疆生，張強(qiáng)強(qiáng)，徐彬.ASON技術(shù)在SDH網(wǎng)絡(luò)中的引入[J].電力系統(tǒng)通信，2010，31（10）：31-34+47.

[4]潘化梅林常，辛忠良，等.基于TD-LTE的電力系統(tǒng)通訊町通信電源技術(shù)，2013，30（5）：81-83.

作者簡(jiǎn)介：馮黎兵（1972-），男，四川都江堰人，本科，副教授，主要研究方向：電力系統(tǒng)自動(dòng)化技術(shù)。