北斗短報文通信技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用

江蘇電力信息技術(shù)有限公司 承軼青 孫凌卿 傅啟明

引言：這幾年，隨著我國社會的快速發(fā)展，人們對用電量的需求越來越高。而如果在電力方面使用北斗短報文通信技術(shù)可以大大提高用電力系統(tǒng)的安全性和擴大電力系統(tǒng)的覆蓋面積，基于此北斗短報文通信技術(shù)在電力行業(yè)得到了廣泛的運用?；诖?，本文首先介紹了行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，然后闡述了北斗短報文通信的特點限制以及優(yōu)勢，最后對北斗短報文通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用做了簡單的探討，共相關(guān)人員參考。

前言：在電力行業(yè)發(fā)展的而過程中有很多的方面都能夠使用北斗短報文通信技術(shù)，例如，在進行實際施工的過程中可以利用北斗短報文通信技術(shù)來對施工現(xiàn)場進行實時的監(jiān)控，與此同時還能夠很好的控制電力建設(shè)的成本。目前很多的電力企業(yè)都是通過無線的方式來傳輸數(shù)據(jù)，而這種方式也只能用在一般的情況下，如果遇到天氣比較惡略的情況和一些地形比較偏遠特殊的地區(qū)則無線傳輸?shù)姆绞骄秃茈y得以使用。

1.行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1 纖維和載體方式

從電力監(jiān)控安全系統(tǒng)相關(guān)的保護的規(guī)定可以看出，需要對電源隔離裝置、加密裝置、防火墻、開關(guān)等設(shè)備進行配置，需要大量的投資成本和大量的設(shè)備維護，同時具備了相對于較大的工作量。在山區(qū)、森林、沙漠等偏僻的地區(qū)，都有光纖和交通通道，因此，工作有著較大的困難，易破碎，不易維修。光纖和輸電線路工程施工的過程中會遇到山洪，冰凍，泥石流等自然災(zāi)害，這些自然災(zāi)害很容易使得通訊中斷，同時在發(fā)生故障的同時很難給以具體的排查和維修。

1.2 GPS通信方式

功能不齊全。GPS系統(tǒng)通常情況下只具備定位以及定時的相關(guān)功能，而在信息傳輸?shù)倪^程中不具備通信的能力，所以沒有辦法符合現(xiàn)實使用的要求。

安全得不到保障。GPS產(chǎn)于美國，并非屬于我國自己生產(chǎn)的全球定位的系統(tǒng)，但是我國的電力系統(tǒng)在能源中占據(jù)著比較關(guān)鍵的地位，多以在電力系統(tǒng)中使用GPS，可能會使得對技術(shù)的操控失敗，或者是暴漏生產(chǎn)的目標(biāo)，存在著諸多的風(fēng)險。

環(huán)境產(chǎn)生的影響。如果只是使用GPS的定位和定時的功能，因為GPS 可以對全球進行覆蓋，會受到自然環(huán)境的影響，尤其是在建筑物比較密集的地區(qū)以及盆地，山谷等地方，會使得GPS無法搜索到衛(wèi)星的信號。

根據(jù)上文的敘述，結(jié)合電力系統(tǒng)目前經(jīng)常使用的通信技術(shù)來看，很難充分的使用分布式電源，從而使得實時監(jiān)控的通信技術(shù)方法，沒有辦法使用在一些使用分布式電源廠，加重了“信息孤島化”情況。想要充分的解決此類問題，可以使用我國自主生產(chǎn)的北斗衛(wèi)星通信系統(tǒng)來進行補充，這樣可以很好的對理位置受限制的狀況給以解決。

2.北斗衛(wèi)星短報文通信的優(yōu)勢

北斗衛(wèi)星系統(tǒng)是中國進行自主研發(fā)的衛(wèi)星系統(tǒng)，是全世界排名第四的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其中第一是美國的GPS全球定位系統(tǒng)，然后是俄羅斯的格洛納斯衛(wèi)星系統(tǒng)，其次是歐洲伽利略衛(wèi)星定位系統(tǒng)。于2012年時，北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)覆蓋了整個亞太經(jīng)濟區(qū)，將于2020年實現(xiàn)全球的覆蓋。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)可以實時的檢測到地球上的環(huán)境氣候以及為全球的用戶們提供精確的導(dǎo)航服務(wù)，其精準(zhǔn)都可以達到10米，速度為0.2米每秒，定時的精準(zhǔn)度為ns，同時還可以兼有短報文的功能，這個功能只有北斗衛(wèi)星具有，這是他于其他衛(wèi)星系統(tǒng)相比之下，獨有的功能優(yōu)點。

2.1 覆蓋范圍廣，無通信盲區(qū)

就目前的狀況來看，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋子整個亞太地區(qū)，在不久的將來會很快的覆蓋于全球，所以，北斗衛(wèi)星系統(tǒng)會完全滿足于監(jiān)測節(jié)點以及電力的通信需要，同時還可以有效的避免天氣以及地域帶來的限制。

2.2 抗干擾能力強

CDAM需要使用擴頻技術(shù)，空間段的工作基于L/S 波段，信號基本上不會受惡略天氣的影響，能夠很好的滿足于每天在工作上的需要。

2.3 通信可靠性較高

北斗衛(wèi)星通信具有高度的可靠性，能夠在很短的時間內(nèi)完成定位以及定時，同時還能夠?qū)?shù)據(jù)進行準(zhǔn)確的分析，具有良好的保密性能。

北斗短報文同行系統(tǒng)具有高度的實時性，覆蓋面積很廣，傳輸安全，可以有效的實現(xiàn)輸電線路和主基站之間的型號實時傳輸，幫助線路檢查人員找尋準(zhǔn)確的位置，提供精準(zhǔn)的導(dǎo)航，所以，把北斗短報文通信使用在傳感器在線數(shù)據(jù)傳輸檢測中具有高度的優(yōu)勢，在解決在線監(jiān)測布點受制于無線公網(wǎng)覆蓋盲區(qū)的問題的同時也很大程度上加大了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/p>

3.北斗短消息通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1 北斗定位搜索功能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

北斗衛(wèi)星定位導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS全球定位系統(tǒng)具有基本相同的功能，其定位的精準(zhǔn)度能夠保證在100M，在經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置以后，基站在20M左右的狀況下時相似的，工作頻率一般在2491.75兆赫茲，電力企業(yè)在進行電力施工的過程中可以使用站點導(dǎo)航系統(tǒng)來對工作進行調(diào)查跟蹤?？梢栽陔娏S修車輛中使用和電力網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的各種設(shè)備。還可以通過與GS的相結(jié)合，使用圖文顯示的功能，更加方便對相關(guān)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行管理和檢查。對于北斗系統(tǒng)接收機和數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備的安裝，高精度的數(shù)據(jù)發(fā)射在幾秒鐘內(nèi)自動將車輛信息傳輸?shù)诫娏?yīng)急指揮中心，可以更有效地根據(jù)調(diào)整命令。該功能可用于電力檢測和實時維修時的實際響應(yīng)和故障定位。

3.2 北斗短消息通信技術(shù)在電力信息采集中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，電力企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)主要時微波，光以及手機公用網(wǎng)絡(luò)來對數(shù)據(jù)進行遠程的讀取，從而實現(xiàn)抄表。在以前，一些比較偏遠的地方進行電表的抄錄時比較麻煩的，為了很好的解決此類問題，研究發(fā)現(xiàn)了一種基于北斗衛(wèi)星系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集方法。這種方法的工作原理是通過使用小型數(shù)據(jù)交換設(shè)備實現(xiàn)TCP/IP通信，使該協(xié)議能夠進行轉(zhuǎn)換，并將電力信息采集位置與電力場連接起來。

在實際的運用過程中，北斗短報文通信技術(shù)不會對原本的系統(tǒng)和設(shè)備進行改變，而實 直接在原有的基礎(chǔ)上追加專線，來對用戶的用電信息進行采集，由主基站直接把指令發(fā)送到抄表設(shè)備，然后再經(jīng)過協(xié)議的轉(zhuǎn)換，把數(shù)據(jù)經(jīng)過處理之后再發(fā)送到抄表設(shè)備，再根據(jù)主站的協(xié)議進行轉(zhuǎn)化。其中會對報文的長度進行做出一定的限制，主要是為了避免報文的長度多長，而出現(xiàn)信息丟失的可能，特別是在發(fā)送數(shù)據(jù)量比較小的信心時，可以使用重復(fù)發(fā)送的方法，以此來保證可靠的通信，提供信息的質(zhì)量。

此系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要是使用了不受地理位置限制的北斗短報文功能的通信方法，能夠很好的克服覆蓋范圍受局限性的缺點，確保在任何環(huán)境中都不會出現(xiàn)通信的盲區(qū)。同時也不用花費較大的成本，輔助相關(guān)的電力行業(yè)能夠使用此功能實現(xiàn)抄表的遠程操作。同時相關(guān)的用戶還可以把銀行卡和相關(guān)的系統(tǒng)進行綁定，如此一來用戶就不用再跑很遠的地方進行繳費。有效的減少工作人員的工作強度，增加電力企業(yè)的經(jīng)濟效益。

圖1 北斗自動抄表系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3.3 北斗衛(wèi)星通信自動抄表系統(tǒng)應(yīng)用實例

北斗自動記錄系統(tǒng)主要分為采集系統(tǒng)，通信系統(tǒng)以及主站系統(tǒng)，其主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總圖如圖1，基本的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)流程主要是：采集層系統(tǒng)主要是用來接收終端接收天線數(shù)據(jù)采集的功率，通過北斗命令機向北斗通信管理機、電源數(shù)據(jù)、大容量數(shù)據(jù)庫表，北斗首頁結(jié)構(gòu)的顯示接口數(shù)據(jù)使測量自動化系統(tǒng)開始移動通信模塊接受命令從家庭，批轉(zhuǎn)它到北斗現(xiàn)場終端，并且實現(xiàn)自動取的雙向通信。

關(guān)于某一區(qū)域，在調(diào)查了一個未被信號覆蓋的小電站后，系統(tǒng)中的北斗數(shù)據(jù)采集終端連接到了小水電站集，北斗主從系統(tǒng)安裝在計量自動化室。目前，北斗能源數(shù)據(jù)采集終端安裝在290個計量點上。在北斗主系統(tǒng)系統(tǒng)中，具有開關(guān)功能的顯示屏可以通過客戶端軟件實現(xiàn)電源數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)對計量主機進行信任和傳輸。傳輸DTU(數(shù)據(jù)傳輸單元)。近半年的穩(wěn)定運行后，系統(tǒng)的完整性采集數(shù)據(jù)，該領(lǐng)域的北斗終端在線率超過99%，在線數(shù)據(jù)完整性率達100%以及100%的自動復(fù)制模式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸僅需要20分鐘。

結(jié)束語

基于北斗之短信息通信技術(shù)的重要信息取得系統(tǒng)，在小型發(fā)電站車站遠程沒有具備正常的通信條件，而解決了實時數(shù)據(jù)的綜合收集問題。在非實時數(shù)據(jù)的區(qū)域中，有效地解決了功率傳送信道限制的條件，提供了有效地解決小型發(fā)電站的實時監(jiān)控的有效解決方案，并通過統(tǒng)一調(diào)整提供全面的基本數(shù)據(jù)。電網(wǎng)和在線分析計算了綜合網(wǎng)絡(luò)的損害和線路的損傷。這個系統(tǒng)已經(jīng)適用于安徽省黃山、安慶等地，社會經(jīng)濟效果明顯，具有很高的普及應(yīng)用價值。