周宇波，付誠，吳佩洪，王艷琦

(1.中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，昆明 650051；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)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(yīng)用

周宇波1，付誠1，吳佩洪2，王艷琦1

(1.中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，昆明 650051；2.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司迪慶供電局，云南 香格里拉 674400)

結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)需求，提出了5.8 GHz無線通信技術(shù)在輸電線路監(jiān)測(cè)以及應(yīng)急通信等2個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用方案，選擇位于高海拔地區(qū)的迪慶供電局作為試點(diǎn)，利用仿真軟件選擇設(shè)備部署位置，實(shí)地搭建小型無線專網(wǎng)，對(duì)無線專網(wǎng)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了測(cè)試。通過對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，驗(yàn)證了利用5.8 GHz無線通信技術(shù)構(gòu)建電力通信專網(wǎng)的可行性，總結(jié)了無線專網(wǎng)建設(shè)的一些經(jīng)驗(yàn)。

5.8 GHz通信技術(shù)；無線專網(wǎng)；輸電線路監(jiān)測(cè)；應(yīng)急通信

0 前言

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，需要構(gòu)建覆蓋全網(wǎng)直至用戶側(cè)的高速實(shí)時(shí)、支持多業(yè)務(wù)靈活接入的電力通信網(wǎng)絡(luò)。若將現(xiàn)有的電力骨干光纖通信網(wǎng)絡(luò)向下延伸，存在短時(shí)間內(nèi)無法大面積覆蓋、光纖布放難度大、投資高、運(yùn)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(wù)全覆蓋要求，需要開展以光纖通信為主、無線通信為輔相結(jié)合的復(fù)合通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與應(yīng)用嘗試，以更好地開展配電自動(dòng)化、輸電線路監(jiān)測(cè)、無人值守可視化管理、應(yīng)急搶險(xiǎn)、視頻監(jiān)控等業(yè)務(wù)。近年來電力企業(yè)對(duì)于供電質(zhì)量提出了更高的需求，輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。該系統(tǒng)通過各種傳感器技術(shù)，通信技術(shù)，信息處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路運(yùn)行狀態(tài)的感知、預(yù)警、分析、評(píng)估，以保障電力輸電線路的安全運(yùn)行。輸電線路在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中視頻監(jiān)控是最重要、最直觀的手段，而實(shí)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(yīng)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(luò)很可能已經(jīng)失效，導(dǎo)致?lián)屝拗笓]中心、相關(guān)部門不能及時(shí)、充分地了解相關(guān)情況而無法下達(dá)指令。因此，建設(shè)一套電力應(yīng)急通信系統(tǒng)，將事故現(xiàn)場(chǎng)的視頻、語音回傳至指揮中心，確保對(duì)突發(fā)事件做出有序、快速、高效的反應(yīng)，對(duì)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(shù)簡(jiǎn)介

1.1 開放頻段

頻率對(duì)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(jī)構(gòu)嚴(yán)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(xué)、醫(yī)學(xué)三類機(jī)構(gòu)使用，無需授權(quán)許可，只需在無線電管理機(jī)構(gòu)備案，遵守發(fā)射功率要求，并且不要對(duì)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(shù)的最大優(yōu)勢(shì)。

5.8GHz是一個(gè)純凈寬闊的無線傳輸頻段，目前使用該頻段的設(shè)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(gè)頻率干擾極小的環(huán)境下，5.8 GHz設(shè)備可以穩(wěn)定在一個(gè)頻段，無需頻繁調(diào)頻，從而也降低了設(shè)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(wù)帶寬綜合考慮，既要能很好進(jìn)行頻率規(guī)劃又要有較寬的業(yè)務(wù)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(diào)制方式及業(yè)務(wù)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(gè)信道。其業(yè)務(wù)帶寬指標(biāo)一般指上下行業(yè)務(wù)帶寬之和。5.8 GHz無線系統(tǒng)主要采用 BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM等調(diào)制方式，業(yè)務(wù)帶寬從6 Mbps到105 Mbps不等。

1.4 傳播特性及覆蓋距離

對(duì)于單載波5.8 GHz系統(tǒng)，無線設(shè)備之間通常要求視距傳輸；對(duì)于采用 OFDM技術(shù)的5.8 GHz系統(tǒng)，無線設(shè)備之間可以不要求視距傳輸。5.8 GHz點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)系統(tǒng)覆蓋距離通?？梢赃_(dá)到5 km～10 km。5.8 GHz點(diǎn)對(duì)點(diǎn)系統(tǒng)使用拋物面定向天線，最遠(yuǎn)傳輸距離可達(dá)到80 km。

1.5 協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(wù)流優(yōu)先級(jí)傳輸。系統(tǒng)通過判別IP包的TOS字段識(shí)別不同的業(yè)務(wù)流，對(duì)視頻、VoIP等業(yè)務(wù)流進(jìn)行優(yōu)先傳輸。

2 在輸電線路監(jiān)測(cè)中的應(yīng)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(gè)桿塔監(jiān)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行匯聚，然后利用OPGW光纜或ADSS光纜實(shí)現(xiàn)光纖匯聚點(diǎn)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(jìn)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(gè)桿塔監(jiān)控節(jié)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)到多點(diǎn)的匯聚，然后采用無線點(diǎn)到點(diǎn)方式將匯聚信號(hào)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(jìn)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(yīng)急通信中的應(yīng)用

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

基于5.8 GHz無線專網(wǎng)的電力應(yīng)急通信系統(tǒng)中，應(yīng)急現(xiàn)場(chǎng)的通信設(shè)備與作為中繼節(jié)點(diǎn)的某個(gè)變電站通過無線專網(wǎng)進(jìn)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(luò)進(jìn)行通信，從而快速、精確地完成遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮任務(wù)。

圖3 電力應(yīng)急通信系統(tǒng)框圖

4 結(jié)束語

通過實(shí)際測(cè)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(shì)，能夠較好地滿足實(shí)際項(xiàng)目中的應(yīng)用。無線視頻遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)能夠傳輸多路視頻，且均能夠以720p/1080p的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)回傳，保證控制端可遠(yuǎn)程操作攝像頭進(jìn)行變焦、轉(zhuǎn)向等調(diào)整。

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

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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(jí)工程師，中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，從事電力通信、調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)工作(e-mail)zhouyubo＠vip.sina.com。

付誠 (1986)，男，碩士，工程師，中國能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，從事電力通信、調(diào)度自動(dòng)化設(shè)計(jì)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(zé)任公司迪慶供電局，從事電力通信系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)工作。