衛(wèi)星通信在新能源遠(yuǎn)程集控應(yīng)急通信中的應(yīng)用

劉思君

摘? 要：衛(wèi)星通信作為一種成熟技術(shù)手段，在電力系統(tǒng)通信業(yè)務(wù)中已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用。該文通過對衛(wèi)星通信應(yīng)用現(xiàn)狀和新能源場景面臨的問題展開討論，將VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)應(yīng)用于新能源遠(yuǎn)程集控，實(shí)現(xiàn)新能源企業(yè)自主調(diào)配全網(wǎng)衛(wèi)星資源，提升新能源遠(yuǎn)程集控中心與場站間的數(shù)據(jù)信息傳輸能力，確保突發(fā)事件的應(yīng)對和重要保電工作的通信暢通，有效地降低運(yùn)營投入。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信? ?新能源? ?遠(yuǎn)程集控? ?應(yīng)急通信

中圖分類號：TN927.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：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

隨著我國“雙碳”目標(biāo)的提出，“十四五”成為了碳達(dá)峰的關(guān)鍵期、窗口期，其中關(guān)鍵任務(wù)就是構(gòu)建清潔、低碳、安全、高效的能源體系，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。新能源裝機(jī)規(guī)模的不斷擴(kuò)大使得新能源遠(yuǎn)程集控在各大新能源企業(yè)區(qū)域化管控中發(fā)揮更加重要的作用，但大部分新能源場站地理位置偏遠(yuǎn)，通信基礎(chǔ)設(shè)施較差，場站與集控中心間通信鏈路數(shù)據(jù)延阻丟包或通信中斷的情況時有發(fā)生，一旦網(wǎng)絡(luò)完全中斷，沒有任何其他技術(shù)手段可以保證場站至集控中心的生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳輸，甚至電話通信都極為困難，場站將徹底成為信息孤島，對安全生產(chǎn)造成極大的影響。在此背景下，衛(wèi)星通信成為新能源遠(yuǎn)程集控應(yīng)急通信的可靠選擇。

1? 衛(wèi)星通信應(yīng)用現(xiàn)狀

衛(wèi)星通信是以人造地球衛(wèi)星為中繼站，在地球上各個通信站之間實(shí)現(xiàn)通信，可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)、點(diǎn)對多點(diǎn)、多點(diǎn)對多點(diǎn)通信[1]。衛(wèi)星通信通常不被用于大面積的網(wǎng)絡(luò)通信，而常常與應(yīng)急通信系統(tǒng)之間相結(jié)合，用于突發(fā)性自然災(zāi)害、重大安全隱患中的應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)信息傳輸[2]。其中VSAT通信是衛(wèi)星通信的一種，指甚小口徑衛(wèi)星通信終端，通常為終端天線口徑在1.2～1.8 m左右的衛(wèi)星通信站。VSAT衛(wèi)星應(yīng)急通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中最重要的應(yīng)用就是其可以提供雙向傳輸數(shù)據(jù)信號，無障礙傳輸中低速率數(shù)據(jù)信號，而且具有傳輸快、時延短的優(yōu)點(diǎn)[3]。其作為光纖通信的一種補(bǔ)充技術(shù)手段，已經(jīng)在水電企業(yè)有著廣泛應(yīng)用，通過在水電集控中心與水電站建設(shè)衛(wèi)星通信站，保證應(yīng)急情況下電力傳輸調(diào)度電話和基本調(diào)度生產(chǎn)信息不中斷，在日常工作情況夏也可作為備份傳輸網(wǎng)絡(luò)、第二路由以及承載部分通信業(yè)務(wù)（如工業(yè)視頻監(jiān)控、視頻會議）等使用，從而增加整個通信系統(tǒng)的帶寬容量[4]。

目前，新能源企業(yè)衛(wèi)星通信主要在新能源電力應(yīng)急搶修車輛安裝衛(wèi)星數(shù)據(jù)接收機(jī)和發(fā)射機(jī)傳輸車輛實(shí)時位置信息，用于應(yīng)急指揮調(diào)度和決策支撐;或通過衛(wèi)星導(dǎo)航終端設(shè)備的定位及數(shù)據(jù)處理，及時報(bào)告所處位置和故障情況，確保應(yīng)急搶修的時效性[5]。新能源企業(yè)在接入場站數(shù)量多、累積通信數(shù)據(jù)量大、裝機(jī)規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，也迫切需要一種合適的方式能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程集控的應(yīng)急通信，并對通信資源進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配和帶寬資源共享。

2? 衛(wèi)星通信在新能源遠(yuǎn)程集控中的應(yīng)用探索

目前，集控中心至所轄新能源場站之間一般租用電力專用通信網(wǎng)絡(luò)資源建立調(diào)度數(shù)據(jù)專網(wǎng)，使用2M數(shù)據(jù)通道實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)或管理數(shù)據(jù)、控制指令的接收和報(bào)送任務(wù)[6]。在此背景下，可將VSAT衛(wèi)星通信作為其應(yīng)急通信鏈路使用，系統(tǒng)重點(diǎn)部署新能源企業(yè)管理主站、區(qū)域/片區(qū)集控中心站和新能源場站子站，為場站與新能源遠(yuǎn)程集控中心間的通信鏈路提供應(yīng)急通信保障，通過建立有線與無線相結(jié)合、專網(wǎng)資源與公網(wǎng)資源相結(jié)合的電力通信保障方式，提升新能源遠(yuǎn)程集控中心與場站間的數(shù)據(jù)信息傳輸能力，確保突發(fā)事件的應(yīng)對和重要保電工作的通信暢通。同時，在衛(wèi)星通信應(yīng)用過程中要考慮實(shí)現(xiàn)單個新能源企業(yè)自主統(tǒng)一調(diào)配全網(wǎng)衛(wèi)星資源的重要功能，實(shí)現(xiàn)調(diào)度全網(wǎng)資源對應(yīng)急新能源場站進(jìn)行重點(diǎn)通信保障，增加衛(wèi)星帶寬資源利用率，有效地降低運(yùn)營投入，節(jié)約成本。

在技術(shù)架構(gòu)上，通過VSAT衛(wèi)星應(yīng)急通信主要實(shí)現(xiàn)新能源遠(yuǎn)程集控中心與各場站間的應(yīng)急通信，同時增加新能源企業(yè)的網(wǎng)管功能，遵循統(tǒng)一管理、分層部署、分級使用的原則，采用“新能源企業(yè)管理主站—新能源遠(yuǎn)程集控中心站—新能源場站子站”三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用TDM/SCPC/BOD/DAMA技術(shù)體制。在新能源企業(yè)管理主站集中部署網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，統(tǒng)一管理和調(diào)配全網(wǎng)資源并監(jiān)控所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，在各區(qū)域/片區(qū)集控中心和場站分別建設(shè)集控中心站和場站子站，用于集控中心和場站間的業(yè)務(wù)傳輸。管理主站通過信令通道管理每一個集控中心站及場站子站，所有集控分時共享業(yè)務(wù)帶寬，業(yè)務(wù)信令只在集控中心站與所屬場站子站之間進(jìn)行傳輸，與其他集控中心站及場站子站間無數(shù)據(jù)交互?？傮w技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

在部署架構(gòu)上，參照電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)相關(guān)要求，嚴(yán)格遵循“安全分區(qū)、網(wǎng)絡(luò)專用、橫向隔離、縱向認(rèn)證”的原則。衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)部署時在生產(chǎn)控制大區(qū)與專網(wǎng)的縱向交接處設(shè)置經(jīng)過國家指定部門檢測認(rèn)證的電力專用縱向加密認(rèn)證裝置，確保縱向加密認(rèn)證裝置策略配置安全有效，實(shí)現(xiàn)雙向身份認(rèn)證、訪問控制和數(shù)據(jù)加密傳輸。同時，由于衛(wèi)星通信屬于無線通信范疇，在衛(wèi)星系統(tǒng)與生產(chǎn)控制大區(qū)相連時，設(shè)立安全接入?yún)^(qū)，通過電力專用單向隔離裝置進(jìn)行安全隔離[7]。

在功能架構(gòu)上，通過在新能源企業(yè)管理主站集中部署網(wǎng)管系統(tǒng)提供網(wǎng)絡(luò)管理功能，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)置、管理權(quán)限配置等系統(tǒng)設(shè)置管理，對管理主站、集控中心站及場站子站設(shè)備進(jìn)行通信參數(shù)配置和信息下發(fā)，并對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，為全網(wǎng)提供集中的實(shí)時資源分配及連接管理。

在衛(wèi)星通信的帶寬規(guī)劃上，針對新能源遠(yuǎn)程集控衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)中衛(wèi)星帶寬的劃分主要包括信令帶寬和業(yè)務(wù)帶寬兩個部分。信令帶寬是全網(wǎng)所有衛(wèi)星設(shè)備通過信令信道與管理主站完成信令交互，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的入網(wǎng)管理、在線查詢、資源分配等功能，其帶寬相對固定，對帶寬分配主要基于全網(wǎng)衛(wèi)星站點(diǎn)的數(shù)量、站點(diǎn)入網(wǎng)時長、系統(tǒng)輪詢時間進(jìn)行綜合考慮。由于衛(wèi)星通信在新能源遠(yuǎn)程集控應(yīng)用屬于應(yīng)急通信系統(tǒng)，多數(shù)時間內(nèi)沒有實(shí)際業(yè)務(wù)傳輸需求，日常處于備用狀態(tài)，利用率較低。通過設(shè)計(jì)全網(wǎng)統(tǒng)一共享業(yè)務(wù)信道的使用模式，使得網(wǎng)管系統(tǒng)可根據(jù)新能源場站子站業(yè)務(wù)需求進(jìn)行帶寬資源分配搭建衛(wèi)星通道，業(yè)務(wù)傳輸完成后釋放帶寬資源，等待下次使用。

3? 衛(wèi)星通信在新能源集控的應(yīng)用前景

隨著目前運(yùn)營成本的逐步降低和通信組網(wǎng)技術(shù)的不斷升級，基于VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)新能源遠(yuǎn)程集控的應(yīng)急通信已經(jīng)具有較好的應(yīng)用前景。一是能夠應(yīng)對自然災(zāi)害、網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴等突發(fā)事件的需要，解決了新能源企業(yè)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)只能依靠光纖等地面通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行業(yè)務(wù)通信的問題，提供了一種可基于衛(wèi)星通信技術(shù)的應(yīng)急通信手段，實(shí)現(xiàn)集控中心與場站間的電力調(diào)度自動化數(shù)據(jù)傳輸、業(yè)務(wù)通信等不中斷，保證電力供應(yīng)和安全生產(chǎn)，建立了健全的應(yīng)急通信保障體系;二是整合資源、降低運(yùn)行成本，能夠在滿足新能源企業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)應(yīng)急傳輸?shù)耐瑫r，還能實(shí)現(xiàn)調(diào)度全網(wǎng)資源對重點(diǎn)應(yīng)急場站進(jìn)行通信保障，增加衛(wèi)星帶寬資源利用率，有效地降低了運(yùn)營投入，節(jié)約成本;三是為新能源場站智能化生產(chǎn)提供網(wǎng)絡(luò)支撐，隨著無人機(jī)、智能終端等在新能源場站越來越廣泛地應(yīng)用，將衛(wèi)星固定站與車載站、便攜站相結(jié)合，將衛(wèi)星通信與站內(nèi)無線組網(wǎng)相結(jié)合，利用先進(jìn)5G無線通信技術(shù)進(jìn)行站內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，打造性能穩(wěn)定、功能完善的分散式無線組網(wǎng)系統(tǒng)[8]，探索應(yīng)急通信之外的數(shù)字化、智能化應(yīng)用場景。

4? 結(jié)語

衛(wèi)星通信作為一種成熟的通信技術(shù)，已經(jīng)具備了在新能源相關(guān)場景的應(yīng)用能力。該文以衛(wèi)星通信在新能源遠(yuǎn)程集控的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，建立由新能源企業(yè)統(tǒng)一管理的衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)，通過部署管理主站、集控中心站、場站子站實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)配全網(wǎng)衛(wèi)星資源并提供應(yīng)急通信鏈路保障的重要功能，真正有效利用了衛(wèi)星資源，提升了新能源遠(yuǎn)程集控整體應(yīng)急能力，提高系統(tǒng)使用效率，降低運(yùn)行成本，為新能源企業(yè)提質(zhì)增效，全面提升經(jīng)營效益打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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