無線專網(wǎng)在電力通信中的應用

周宇波，付誠，吳佩洪，王艷琦

(1.中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051；2.云南電網(wǎng)有限責任公司迪慶供電局，云南 香格里拉 674400)

無線專網(wǎng)在電力通信中的應用

周宇波1，付誠1，吳佩洪2，王艷琦1

(1.中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，昆明 650051；2.云南電網(wǎng)有限責任公司迪慶供電局，云南 香格里拉 674400)

結合當前電力系統(tǒng)需求，提出了5.8 GHz無線通信技術在輸電線路監(jiān)測以及應急通信等2個領域的應用方案，選擇位于高海拔地區(qū)的迪慶供電局作為試點，利用仿真軟件選擇設備部署位置，實地搭建小型無線專網(wǎng)，對無線專網(wǎng)的各項技術指標進行了測試。通過對測試結果進行分析，驗證了利用5.8 GHz無線通信技術構建電力通信專網(wǎng)的可行性，總結了無線專網(wǎng)建設的一些經(jīng)驗。

5.8 GHz通信技術；無線專網(wǎng)；輸電線路監(jiān)測；應急通信

0 前言

隨著智能電網(wǎng)建設的推進，需要構建覆蓋全網(wǎng)直至用戶側的高速實時、支持多業(yè)務靈活接入的電力通信網(wǎng)絡。若將現(xiàn)有的電力骨干光纖通信網(wǎng)絡向下延伸，存在短時間內無法大面積覆蓋、光纖布放難度大、投資高、運維工作量大等問題。因此，單一的光纖通信方式已經(jīng)不能滿足智能電網(wǎng)業(yè)務全覆蓋要求，需要開展以光纖通信為主、無線通信為輔相結合的復合通信網(wǎng)絡建設與應用嘗試，以更好地開展配電自動化、輸電線路監(jiān)測、無人值守可視化管理、應急搶險、視頻監(jiān)控等業(yè)務。近年來電力企業(yè)對于供電質量提出了更高的需求，輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)應運而生。該系統(tǒng)通過各種傳感器技術，通信技術，信息處理技術實現(xiàn)輸電線路運行狀態(tài)的感知、預警、分析、評估，以保障電力輸電線路的安全運行。輸電線路在線監(jiān)測系統(tǒng)中視頻監(jiān)控是最重要、最直觀的手段，而實現(xiàn)視頻監(jiān)控最核心的問題就是如何解決系統(tǒng)的通信。

應急通信系統(tǒng)是電力系統(tǒng)必不可少的組成部分，在特殊情況、突發(fā)事件下，常規(guī)電力通信網(wǎng)絡很可能已經(jīng)失效，導致?lián)屝拗笓]中心、相關部門不能及時、充分地了解相關情況而無法下達指令。因此，建設一套電力應急通信系統(tǒng)，將事故現(xiàn)場的視頻、語音回傳至指揮中心，確保對突發(fā)事件做出有序、快速、高效的反應，對于電力企業(yè)提高生產(chǎn)安全水平意義重大。

1 5.8 GHz無線通信技術簡介

1.1 開放頻段

頻率對于無線通信來說是非常寶貴的資源，通常需要經(jīng)過國家無線電管理機構嚴格審批才可使用某一頻段。而5.8 GHz頻段主要開放給工業(yè)、科學、醫(yī)學三類機構使用，無需授權許可，只需在無線電管理機構備案，遵守發(fā)射功率要求，并且不要對其它頻段造成干擾即可使用。因此，5.8 GHz頻段的開放性是5.8 GHz無線通信技術的最大優(yōu)勢。

5.8GHz是一個純凈寬闊的無線傳輸頻段，目前使用該頻段的設備較少，可使用的信道帶寬較大，傳輸速率也有保障。尤其是在一個頻率干擾極小的環(huán)境下，5.8 GHz設備可以穩(wěn)定在一個頻段，無需頻繁調頻，從而也降低了設備的能耗。

1.2 信道劃分及載波帶寬

從頻率規(guī)劃和業(yè)務帶寬綜合考慮，既要能很好進行頻率規(guī)劃又要有較寬的業(yè)務帶寬，5.8 GHz系統(tǒng)信道帶寬采用15 MHz到25 MHz比較合理。

1.3 調制方式及業(yè)務帶寬

5.8GHz頻段沒有規(guī)定上下行信道范圍，多數(shù)5.8 GHz系統(tǒng)采用TDD方式，上下行共用一個信道。其業(yè)務帶寬指標一般指上下行業(yè)務帶寬之和。5.8 GHz無線系統(tǒng)主要采用 BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM等調制方式，業(yè)務帶寬從6 Mbps到105 Mbps不等。

1.4 傳播特性及覆蓋距離

對于單載波5.8 GHz系統(tǒng)，無線設備之間通常要求視距傳輸；對于采用 OFDM技術的5.8 GHz系統(tǒng)，無線設備之間可以不要求視距傳輸。5.8 GHz點對多點系統(tǒng)覆蓋距離通?？梢赃_到5 km～10 km。5.8 GHz點對點系統(tǒng)使用拋物面定向天線，最遠傳輸距離可達到80 km。

1.5 協(xié)議標準及QoS

5.8GHz無線通信系統(tǒng)采用的協(xié)議有802.11a、私有協(xié)議。目前還沒有完全依據(jù)802.16標準開發(fā)的5.8 GHz系統(tǒng)。QoS方面，5.8 GHz系統(tǒng)支持限制最大帶寬、保證最小帶寬及按業(yè)務流優(yōu)先級傳輸。系統(tǒng)通過判別IP包的TOS字段識別不同的業(yè)務流，對視頻、VoIP等業(yè)務流進行優(yōu)先傳輸。

2 在輸電線路監(jiān)測中的應用

2.1 無線和光纖混合式接入方式

在輸電線路中采用無線方式將就近的多個桿塔監(jiān)控節(jié)點進行匯聚，然后利用OPGW光纜或ADSS光纜實現(xiàn)光纖匯聚點到變電站的連接，變電站到監(jiān)控中心之間利用現(xiàn)有電力光纖通信網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳送。

圖1 無線和光纖混合式接入方式系統(tǒng)框圖

2.2 全無線接入方式

在輸電線路中全部采用無線方式，將就近多個桿塔監(jiān)控節(jié)點進行點到多點的匯聚，然后采用無線點到點方式將匯聚信號傳到變電站，變電站到監(jiān)控中心之間利用現(xiàn)有電力光纖通信網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳送。

圖2 全無線接入方式系統(tǒng)框圖

3 在電力應急通信中的應用

5.8GHz無線通信技術用于電力應急通信系統(tǒng)，克服了現(xiàn)有應急通信系統(tǒng)中存在的通信距離短、通信帶寬低、設備運輸不便、無法傳輸視頻及其它高帶寬業(yè)務等缺點。

基于5.8 GHz無線專網(wǎng)的電力應急通信系統(tǒng)中，應急現(xiàn)場的通信設備與作為中繼節(jié)點的某個變電站通過無線專網(wǎng)進行通信，變電站通信系統(tǒng)與主控和指揮中心通過已有光纖通信網(wǎng)絡進行通信，從而快速、精確地完成遠程應急指揮任務。

圖3 電力應急通信系統(tǒng)框圖

4 結束語

通過實際測試，可以確定基于5.8 GHz無線專網(wǎng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在易用性、功能完善性以及可靠性方面均具有優(yōu)勢，能夠較好地滿足實際項目中的應用。無線視頻遠程控制系統(tǒng)能夠傳輸多路視頻，且均能夠以720p/1080p的標準實時回傳，保證控制端可遠程操作攝像頭進行變焦、轉向等調整。

另一方面，也應看到，5.8 GHz屬于超高頻頻段 (3～30 GHz)，無線信號波長很短，為厘米波，繞射能力較差。因此，今后在進行5.8 GHz無線專網(wǎng)建設時，利用仿真軟件初步選點之后，還必須對每一個設備部署位置進行實地踏勘，只有確定鏈路具有視距條件，且設備周圍沒有樹木，未來也無建設較高建筑物的規(guī)劃時，才可開展建設。

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Research on Application of 5.8 GHz Wireless Network in Electric Power Telecommunication System

ZHOU Yubo1，F(xiàn)U Cheng1，WU Peihong2，WANG Yanqi1
(1.Yunnan Electric Power Design Institute Co.，Ltd.，CEEC，Kunming，650051，China；2.Diqing Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.，Ltd，Xianggelila，Diqing 674400，China)

This article proposes the application scheme of transmission line monitoring and emergency communication using the 5.8 GHz wireless communication technology.A small communication system is established according to the simulation results.The main technical indicators of the 5.8 GHz wireless network is tested.The test results verify the feasibility of the electric power communication network based on 5.8 GHz wireless communication technology.Experience in wireless network construction is also summarized.

5.8 GHz wireless communication；wireless communication；transmission line monitoring；emergency communication

TM73

B

1006-7345(2015)05-0105-02

2015-04-29

周宇波 (1964)，女，高級工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，從事電力通信、調度自動化設計工作(e-mail)zhouyubo＠vip.sina.com。

付誠 (1986)，男，碩士，工程師，中國能源建設集團云南省電力設計院有限公司，從事電力通信、調度自動化設計工作(e-mail)fc1236＠139.com。

吳佩洪 (1982)，男，助理工程師，云南電網(wǎng)有限責任公司迪慶供電局，從事電力通信系統(tǒng)運行、維護工作。