無線通信技術支持下的繼電保護運維研究

張厚利

（中通服咨詢設計研究院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

繼電保護是電力系統(tǒng)中重要的安全保障措施，主要用于檢測和保護電力設備與線路在發(fā)生故障時的安全運行。隨著無線通信技術的不斷發(fā)展和普及，越來越多的電力公司開始將無線通信技術引入繼電保護系統(tǒng)的運維。文章旨在研究無線通信技術支持下的繼電保護運維，以提高運維效率和可靠性。通過相關分析，證明無線通信技術在提高繼電保護系統(tǒng)運維效率和可靠性方面的潛力。

1 無線通信技術概述

無線通信技術指通過無線電波或紅外線等無線介質傳輸信息的技術。它是現(xiàn)代通信領域的重要組成部分，廣泛應用于移動通信、無線網(wǎng)絡、衛(wèi)星通信、無線電視、無線傳感器網(wǎng)絡等領域。無線通信技術的基本原理是利用無線電波或紅外線傳輸信息信號，發(fā)送端將信息進行調(diào)制，并通過天線發(fā)射出去；接收端接收到信號后，通過解調(diào)還原出原始信息。無線通信技術可以實現(xiàn)遠距離的無線傳輸，克服了有線通信的限制，提升了通信的便利性和靈活性。常見的無線通信技術包括無線局域網(wǎng)、蜂窩移動通信、衛(wèi)星通信等。無線通信技術的發(fā)展使得人們可以隨時隨地進行無線通信和數(shù)據(jù)傳輸，提高了信息交流的效率和便利性[1]。隨著5G 和6G 等新一代無線通信技術的廣泛應用，無線通信將進一步實現(xiàn)高速、低延遲、大容量的數(shù)據(jù)傳輸。5G 通信技術的特點及相關應用如表1 所示。

表1 5G 通信技術的特點及相關應用

2 無線通信技術支持下的繼電保護運維要點

2.1 身份認證技術

身份認證技術在繼電保護運維中的要點如下。第一，在無線通信技術應用中，采用合適的身份驗證機制來識別和驗證用戶的身份。常見的身份驗證方法包括用戶名和密碼、指紋識別、智能卡等。用戶必須提供有效的身份憑證才能獲得訪問權限[2]。第二，為了提升身份認證的安全性，可以采用雙因素身份認證方法，即用戶需要同時提供兩個或多個不同類型的身份驗證要素，如密碼和指紋、密碼和手機驗證碼等[3]。這樣可以大大提升身份認證的安全性。第三，在繼電保護系統(tǒng)中，可以使用訪問控制列表（Access Control List，ACL）來限制特定用戶或用戶組對設備的訪問權限。ACL 可以根據(jù)用戶的身份、角色和權限級別來設定，只有符合條件的用戶才能進行相應的操作。第四，在無線通信技術下，采用安全協(xié)議和加密技術對通信進行保護。第五，為了增加安全性，建議定期更換用戶的密碼或身份驗證憑證，以防止密碼泄露或被破解。第六，繼電保護系統(tǒng)的組成部分如圖1 所示，應具備日志記錄和審計功能，記錄用戶的操作行為和訪問記錄，以便追蹤和審查可能存在的安全問題[4]。

圖1 繼電保護系統(tǒng)的組成

2.2 移動智能終端技術

通過利用移動智能終端，運維人員可以實現(xiàn)遠程監(jiān)測、控制和管理繼電保護設備，提高運維效率和響應速度。移動智能終端技術在繼電保護運維中的要點如下。第一，借助移動智能終端，運維人員可以通過無線通信技術遠程監(jiān)測繼電保護設備的狀態(tài)、參數(shù)和報警信息等，隨時隨地獲取實時的設備數(shù)據(jù)，并進行必要的操作，如開關控制、參數(shù)設置等。第二，開發(fā)針對移動智能終端的應用程序，使運維人員能夠方便地訪問和操作繼電保護系統(tǒng)。這些應用程序可以提供直觀的用戶界面和功能，以簡化操作流程和改善用戶體驗。第三，通過移動智能終端，運維人員可以可視化地查看繼電保護設備的數(shù)據(jù)和趨勢分析，使用圖表、圖像和報表等工具來分析數(shù)據(jù)，幫助更好地了解設備狀態(tài)和故障情況，從而做出準確的決策。第四，移動智能終端可以接收繼電保護設備的實時報警信息，并向運維人員發(fā)送通知。這樣，運維人員可以及時響應和處理報警事件，避免潛在的設備故障和系統(tǒng)事故[5]。

2.3 信息傳遞

通過有效的信息傳遞，可以實現(xiàn)設備狀態(tài)的及時監(jiān)測、故障的迅速響應以及運維決策的高效執(zhí)行，技術要點如下。第一，無線通信技術可以用于實時監(jiān)測繼電保護設備的狀態(tài)和性能指標，并將這些信息及時傳遞給運維人員。傳感器和監(jiān)測設備可以通過無線通信網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)傳輸至中心控制室或數(shù)據(jù)中心，實現(xiàn)對設備運行狀況的遠程監(jiān)控。第二，當繼電保護設備發(fā)生故障或異常情況時，無線通信技術可以通過短信、郵件、手機應用等方式向運維人員發(fā)送報警信息或事件通知。這樣可以實現(xiàn)及時響應和快速處理，減少故障對系統(tǒng)的影響。第三，利用無線通信技術，運維人員可以通過遠程終端設備對繼電保護設備進行遠程操作和控制。無線通信構架如表2 所示。這樣可以減少人工干預，提高運維的效率和靈活性。第四，無線通信技術可以實現(xiàn)不同維護人員之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同工作。通過云平臺或共享數(shù)據(jù)庫，運維人員可以共享設備狀態(tài)、維護記錄、故障經(jīng)驗等信息，提高運維團隊的工作效率和溝通協(xié)作能力。第五，通過無線通信技術，可以將繼電保護設備的狀態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至大數(shù)據(jù)中心服務平臺進行分析和挖掘。這樣可以為運維決策提供支持，包括故障預測、設備健康評估、優(yōu)化維護計劃等方面的決策[6]。

表2 無線通信架構

2.4 大數(shù)據(jù)中心服務平臺

通過利用大數(shù)據(jù)中心服務平臺，可以實現(xiàn)對繼電保護設備的集中管理、分析和優(yōu)化，提高系統(tǒng)的可靠性和運維效率，具體功能如表3 所示。此外，大數(shù)據(jù)中心服務平臺在繼電保護運維中的相關要點如下。第一，大數(shù)據(jù)中心服務平臺可以實時采集和存儲繼電保護設備的各種數(shù)據(jù)，包括狀態(tài)、參數(shù)、事件和報警等。這些數(shù)據(jù)可以通過無線通信技術傳輸至數(shù)據(jù)中心，進行進一步的處理和分析。第二，通過大數(shù)據(jù)中心服務平臺，可以對繼電保護設備的數(shù)據(jù)進行大規(guī)模的分析和挖掘。利用數(shù)據(jù)分析算法和人工智能技術，可以發(fā)現(xiàn)隱藏的故障模式、預測設備的健康狀況，并提供智能化的決策支持，幫助運維人員優(yōu)化運維策略[7]。第三，大數(shù)據(jù)中心服務平臺可以實現(xiàn)對繼電保護設備的遠程監(jiān)控和診斷。運維人員可以通過無線通信技術遠程訪問大數(shù)據(jù)中心，實時監(jiān)測設備的狀態(tài)和性能指標，并進行故障診斷和排除。第四，通過大數(shù)據(jù)中心服務平臺的分析功能，可以實現(xiàn)對繼電保護設備的預防性維護和優(yōu)化?；谠O備的歷史數(shù)據(jù)和趨勢分析，可以制定合理的維護計劃和策略，提前發(fā)現(xiàn)潛在問題并采取相應措施，以提高設備的可靠性和延長壽命。第五，大數(shù)據(jù)中心服務平臺可以對繼電保護設備的資源進行有效管理和調(diào)度。通過分析設備的使用情況和負載情況，可以合理分配和調(diào)度設備資源，實現(xiàn)最佳的運行效率和資源利用率[8]。

表3 大數(shù)據(jù)中心服務平臺在繼電保護中的功能

3 結 論

無線通信技術可以顯著提高繼電保護系統(tǒng)的運維效率和可靠性，實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)傳輸、遠程監(jiān)測和精確的故障診斷，使運維人員能夠更好地掌握系統(tǒng)狀態(tài)，及時采取措施保障電力系統(tǒng)的安全運行。然而，在實際應用中，仍然存在一些挑戰(zhàn)，如網(wǎng)絡安全性、通信覆蓋范圍等。未來的研究可以進一步深入探討這些問題，并提出相應的解決方案?？傊瑹o線通信技術對于繼電保護系統(tǒng)的運維具有重要的意義，將為電力系統(tǒng)的安全運行提供更強大的支持。