智能配電網(wǎng)中無(wú)線通信技術(shù)的運(yùn)用分析

林超智，吳欽瑩

國(guó)網(wǎng)寧德供電公司，福建 寧德 352100）

1 無(wú)線通信技術(shù)概述

1.1 內(nèi) 涵

無(wú)線通信技術(shù)指借助電磁波信號(hào)建立信息傳播模式，從而實(shí)現(xiàn)自由空間內(nèi)信息的傳播交互和管理。相較于傳統(tǒng)應(yīng)用體系，智能配電網(wǎng)在運(yùn)行環(huán)境中要完成分布式電源的接入處理，為此要充分融合無(wú)線通信技術(shù)，借助技術(shù)的自愈、保護(hù)等功能來(lái)建立更加完整的信息處理控制模式。

1.2 技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

（1）無(wú)線通信技術(shù)的項(xiàng)目成本較低。在傳統(tǒng)通信技術(shù)安裝作業(yè)中，要配合土工作業(yè)敷設(shè)大量的電纜設(shè)備，增加了項(xiàng)目成本。此外，電纜傳輸存在傳輸速度受限、靈活性不足等問(wèn)題。而無(wú)線通信安裝作業(yè)中，僅需要設(shè)置信號(hào)接收器就能完成信號(hào)的收集和傳遞，這大大縮減了項(xiàng)目的投資成本，同時(shí)為信息實(shí)時(shí)交互管理控制提供保障，更好地滿足用戶的實(shí)際需求。

（2）無(wú)線通信技術(shù)輻射范圍廣。在實(shí)際作業(yè)中，只需安裝配套的信號(hào)接收器和設(shè)施，就能實(shí)現(xiàn)大范圍的信號(hào)傳輸處理。相較于傳統(tǒng)技術(shù)模式，無(wú)線通信技術(shù)方案不易受外界因素的影響，在滿足覆蓋要求的同時(shí)，建立長(zhǎng)時(shí)間通信管理控制模式，最大限度上滿足特殊區(qū)域用戶的通信需求[1]。

（3）無(wú)線通信技術(shù)的擴(kuò)展性較好。在安裝處理應(yīng)用方案時(shí)，能有效提高用戶整體用電水平，為電力資源平衡化分配提供保障。同時(shí)，該技術(shù)擴(kuò)展性較好，能夠構(gòu)建更加科學(xué)合理的技術(shù)應(yīng)用管理體系，為經(jīng)濟(jì)落后地區(qū)的配電網(wǎng)絡(luò)協(xié)同發(fā)展提供保障。

相較于傳統(tǒng)有線敷設(shè)的技術(shù)模式，無(wú)線通信技術(shù)突破了技術(shù)瓶頸，成功構(gòu)建覆蓋面更廣、作業(yè)成本更低、控制管理更加便利的技術(shù)體系，為智能配電網(wǎng)規(guī)劃管理工作的全面落實(shí)提供支持。

2 智能配網(wǎng)中無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃

2.1 整體技術(shù)規(guī)劃

在無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用體系中，無(wú)線局域網(wǎng)（Wireless LAN，WLAN）技術(shù)、5G 技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)（Wireless Mesh Network，WMN）技術(shù)等是主要的技術(shù)表現(xiàn)形式，利用不同的技術(shù)方案，共同打造完整的無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)行管理平臺(tái)。

（1） 移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)（General Packet Radio Service，GPRS）技術(shù)。在無(wú)線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)處理環(huán)節(jié)能提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，并且保證數(shù)據(jù)傳輸效率滿足實(shí)際應(yīng)用需求，共同構(gòu)建較為完整的應(yīng)用控制體系，維持用戶端對(duì)端分組管理的基本水平[2]。GPRS 技術(shù)支持智能配網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)范化落實(shí)相關(guān)工作，使用者無(wú)須投入基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)費(fèi)用，只需在每個(gè)測(cè)量點(diǎn)安裝對(duì)應(yīng)的終端設(shè)備就能進(jìn)行數(shù)據(jù)的富集化管理。GPRS 技術(shù)能有效提高信息傳輸交互的安全性，滿足IP 網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行管理需求。GPRS 技術(shù)支持實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)管理，整體丟包率僅為0 ～10%，提高了信息交互的可靠性。與此同時(shí)，在無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，如果網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)量達(dá)到一定的數(shù)量級(jí)，則頻段資源會(huì)利用競(jìng)爭(zhēng)處理模式優(yōu)化配置效果，有效減少網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)造成的影響。

（2） 基礎(chǔ)模塊化架構(gòu)（B-segment Modular Architecture，BMA）技術(shù)。BMA 技術(shù)本身屬于無(wú)線寬帶技術(shù)，能夠滿足配電自動(dòng)化延時(shí)寬帶要求，建立較為合理的技術(shù)交互控制模式。BMA 部署較為便捷，能實(shí)現(xiàn)無(wú)線廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、局域網(wǎng)以及個(gè)人域網(wǎng)的部署分型，在滿足信息交互標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)最大限度的減少資源損耗。最關(guān)鍵的是，BMA 技術(shù)能對(duì)微電網(wǎng)孤島控制和分布式能源予以保護(hù)處理，維持無(wú)線通信技術(shù)運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性，提升智能配網(wǎng)信息管理效果[3]。

2.2 組網(wǎng)規(guī)劃

基于無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，要將其有效融合在智能配電體系中，還需整合具體組網(wǎng)應(yīng)用要點(diǎn)，建立健全完整的技術(shù)控制模式，以保證相關(guān)聯(lián)信息都能逐步落實(shí)，保證數(shù)據(jù)應(yīng)用管理的科學(xué)性。配電終端需要通過(guò)傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）數(shù)據(jù)平臺(tái)與主站進(jìn)行無(wú)線連接。

（1）建立完整的內(nèi)置無(wú)線傳輸模塊應(yīng)用管理體系，配合相應(yīng)模塊的設(shè)置和處理，搭建能實(shí)現(xiàn)無(wú)線數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性交互控制的管理模式，減少信息覆蓋面不足所造成的影響，維護(hù)各個(gè)模塊之間信息交流管理的科學(xué)性。

（2）建立基于串口外置的無(wú)線傳輸管理體系，維持連接的合理性和可控性，并依據(jù)電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定的具體要求，保證智能配電系統(tǒng)歸屬穩(wěn)定且合理[4]。例如，基于電力系統(tǒng)應(yīng)用管理要求，對(duì)智能配電網(wǎng)進(jìn)行安全分區(qū)，按照網(wǎng)絡(luò)專用分區(qū)、橫向隔離和縱向認(rèn)證并行的方式構(gòu)建控制體系，提高階段性無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理控制工作的運(yùn)行水平。智能配電網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

3 智能配網(wǎng)中無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容

基于無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)作用，將其應(yīng)用在智能配網(wǎng)中，可以搭建較為合理的技術(shù)運(yùn)行管理模式，更好地提升智能配電網(wǎng)統(tǒng)籌管理質(zhì)量，為電力系統(tǒng)協(xié)同進(jìn)步創(chuàng)設(shè)良好的技術(shù)平臺(tái)。

3.1 變電站自動(dòng)化控制

配電網(wǎng)要想積極落實(shí)智能化發(fā)展規(guī)劃，就要結(jié)合運(yùn)行服務(wù)要求落實(shí)相應(yīng)的技術(shù)方案，共同維系技術(shù)控制效能，保證統(tǒng)籌管理的科學(xué)性。與此同時(shí)，變電站的主要功能之一就是調(diào)節(jié)輸電線路電壓和潮流，利用無(wú)線通信技術(shù)打造更加合理的變電站控制模式，配合相關(guān)設(shè)備及時(shí)進(jìn)行電力數(shù)據(jù)的匯總，將其應(yīng)用在變電站控制體系內(nèi)，匹配以太網(wǎng)運(yùn)行模式和無(wú)線局域網(wǎng)控制模式，保證數(shù)據(jù)傳輸管理的合理性[5]。

另外，在應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)的過(guò)程中，要設(shè)置專用的數(shù)據(jù)傳感器，在完成數(shù)據(jù)收集的同時(shí)，將其直接傳導(dǎo)到電力控制中心，以維持信息匯總管理的及時(shí)性和規(guī)范性。控制中心的相關(guān)工作人員在分析數(shù)據(jù)信息的同時(shí)，會(huì)對(duì)整個(gè)地區(qū)用電情況予以調(diào)整，并合理分配用電量，保證傳感器能將獲取到的信息直接傳輸?shù)较嚓P(guān)終端設(shè)備，維持智能化配電網(wǎng)運(yùn)行管理的平衡，也為各地區(qū)平衡用電提供支持，保證電力資源均衡分配。

3.2 自動(dòng)抄表系統(tǒng)

在傳統(tǒng)配電網(wǎng)電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集工作中，受線路鋪設(shè)模式的限制，在數(shù)據(jù)收集方面要耗費(fèi)大量的人力物力。而在應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)后，不僅能支持電力系統(tǒng)建構(gòu)更加精準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)管理模式、維護(hù)智能配電線路自動(dòng)遠(yuǎn)程抄表，還能在滿足數(shù)據(jù)交換處理要求的同時(shí)，提高階段性作業(yè)的精準(zhǔn)性[6]。

3.2.1 電力載波抄表

依據(jù)輸電線載波、配電線載波以及低壓配電線載波的差異性分為不同的載波通信模式，能滿足相應(yīng)線路的應(yīng)用要求和標(biāo)準(zhǔn)，建立完整的電力配電線載波控制體系，更好地滿足應(yīng)用管理的具體需求，提高抄表控制工作的合理性。

3.2.2 擴(kuò)頻載波抄表

擴(kuò)頻載波抄表是目前較為常見的電力線載波處理機(jī)制，其在信息頻帶展寬的基礎(chǔ)上，接收端通過(guò)相關(guān)接收裝置接收處理數(shù)據(jù)并恢復(fù)數(shù)據(jù)帶寬，能在降低信噪比要求的同時(shí)，為信號(hào)傳輸處理工作的落實(shí)和開展提供保障。基于自適應(yīng)均衡技術(shù)的應(yīng)用要求，借助無(wú)線通信前向糾錯(cuò)技術(shù)模塊能最大限度提高抄表系統(tǒng)運(yùn)行管理的科學(xué)性。

3.2.3 配電線載波抄表

配電線載波抄表體系在實(shí)際應(yīng)用中借助集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理，配合信道傳輸控制，完成控制中心的數(shù)據(jù)富集。將載波信號(hào)利用變壓器直接傳輸至中央控制單元，以便及時(shí)完成信息數(shù)據(jù)的綜合管理。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也在擴(kuò)大，在監(jiān)理規(guī)范且操作系統(tǒng)化的同時(shí)，能充分發(fā)揮無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，建立更加完整的配網(wǎng)中心數(shù)據(jù)管理模式，為實(shí)際工作提供較大便利，也為智能配網(wǎng)綜合管理質(zhì)量的優(yōu)化提供保障[7]。

3.3 滿足用戶實(shí)時(shí)性需求

在智能配電網(wǎng)多元發(fā)展進(jìn)程不斷加快的背景下，無(wú)線通信技術(shù)的融合化處理方式受到了關(guān)注。要想維持智能配電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，就要整合具體的技術(shù)方案，從而維持協(xié)同控制的合理性。目前，部分用戶借助安裝太陽(yáng)能板或者小型風(fēng)機(jī)的方式進(jìn)行分布式電源的接入處理，這就使得分布式接入模塊的類型、結(jié)構(gòu)、模式都存在較大的差異，為提高電網(wǎng)運(yùn)行質(zhì)量，引入無(wú)線通信技術(shù)勢(shì)在必行。利用無(wú)線通信技術(shù)能使用戶實(shí)時(shí)掌握相關(guān)信息，用戶利用裝置即可完成電價(jià)信息的精準(zhǔn)化評(píng)估，掌握最新電價(jià)情況，有效落實(shí)資源整合處理的具體要求。與此同時(shí)，無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用支持個(gè)性化控制管理，維持智能配電網(wǎng)雙向、高速的開展數(shù)據(jù)管理[8]。

3.4 McWiLL

在無(wú)線通信技術(shù)全面發(fā)展的基礎(chǔ)上，技術(shù)的多元化整合模式也在逐步落實(shí)智能配電網(wǎng)的發(fā)展中，建立相匹配的技術(shù)運(yùn)行管理體系，能更好地維護(hù)智能配網(wǎng)統(tǒng)一管理效果。其中，寬帶無(wú)線通信（Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，McWiLL）技術(shù)是基于大規(guī)模商用窄帶技術(shù)同步碼分多址（Syhchronous code Dicision Multiple Access，SCDMA）V5 的體系，結(jié)合我國(guó)自主研發(fā)的智能天線、信道跟蹤管理、預(yù)測(cè)碼擴(kuò)正交頻分多址（Orthogonal Frequency Division Multiple Access，CS-OFDMA）動(dòng)態(tài)信道分配等技術(shù)體系，打造更加完整的技術(shù)運(yùn)行管理模式，維持信息通信管理控制的科學(xué)性和規(guī)范性。

一方面，McWiLL 技術(shù)支持全I(xiàn)P 架構(gòu)機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)固定、便攜以及全移動(dòng)模式下語(yǔ)音數(shù)據(jù)等業(yè)務(wù)的交互，并滿足多媒體業(yè)務(wù)控制需求。此外，McWiLL 技術(shù)寬帶無(wú)線接入系統(tǒng)能劃分為不同的層級(jí)模式。一是頂層核心層，完成終端控制以及業(yè)務(wù)交互管理；二是業(yè)務(wù)匯聚層，滿足無(wú)線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)接入控制，并且能建立數(shù)據(jù)包交換控制體系，維持系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理的及時(shí)性和規(guī)范性；三是接入層，完成具體接入設(shè)備的管理，并且保證接入功能得以落實(shí)，維持系統(tǒng)統(tǒng)籌控制處理的科學(xué)性。

另一方面，McWiLL 技術(shù)支持遙測(cè)、遙控等功能，搭配無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸終端，能在獲取指令后進(jìn)行配電網(wǎng)的實(shí)時(shí)性監(jiān)控[9]。

4 結(jié) 論

無(wú)線通信技術(shù)所具備的在自由空間內(nèi)傳播交互管理、維護(hù)信息實(shí)時(shí)性傳達(dá)的功能，對(duì)智能配電網(wǎng)的組建具有重要意義。智能配電網(wǎng)的組建要結(jié)合技術(shù)要求和規(guī)范，制定更加可控合理的技術(shù)跟蹤方案，保證自動(dòng)抄表系統(tǒng)等技術(shù)處理模式得以落實(shí)，更好地滿足用戶的實(shí)際需求，發(fā)揮各項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，為配電網(wǎng)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。