文/王濤

電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、高效運行離不開電網(wǎng)通信。同時，發(fā)電廠、變電站、電網(wǎng)運行控制中心與終端用戶之間通常需要頻繁傳遞各種信息，如電力系統(tǒng)的各種運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、故障信息、控制指令、電能計量等。因此，電網(wǎng)通信是電力系統(tǒng)不可分割的重要組成部分。近年來，無線通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用，有效提升了電網(wǎng)通信的可靠性、時效性、靈活性。

電網(wǎng)通信是指在電力系統(tǒng)中通過通信技術(shù)實現(xiàn)電力設(shè)備之間、電力設(shè)備與控制中心之間的信息交換和控制指令傳遞。電網(wǎng)通信的主要目的是，實現(xiàn)電力系統(tǒng)的自動化、智能化和安全可靠運行。當前，國內(nèi)大部分城市的電網(wǎng)通信是有線通信。有線通信主要采用光纖和電力線載波通信，其優(yōu)點是傳輸速度快、可靠性高、抗干擾能力強，適用于距離較近、對帶寬要求較高的通信場景。近年來，無線通信技術(shù)快速發(fā)展，該技術(shù)具有傳輸距離遠、覆蓋范圍廣、安裝方便等優(yōu)點，彌補了有線通信不支持遠距離通信的缺陷。因此，對無線通信在電網(wǎng)通信中的應(yīng)用進行研究具有一定的現(xiàn)實意義。

一、常見無線通信技術(shù)

無線通信技術(shù)是指通過無線電波進行信息傳輸?shù)募夹g(shù)，不需要架設(shè)有線電纜或光纜。目前，無線通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于移動通信、衛(wèi)星通信、無線局域網(wǎng)、藍牙、無線電視、無線電臺、雷達等各個領(lǐng)域。[1]下文就市場上常見的、基本成熟的幾種無線通信技術(shù)展開介紹。

（一）WMN 技術(shù)

WMN（無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)）技術(shù)是一種基于無線網(wǎng)絡(luò)的分布式網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它可以通過多個無線節(jié)點之間的自組織連接來實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入和數(shù)據(jù)傳輸。WMN 技術(shù)的主要特點是自組織、自配置、自愈合、多路徑傳輸以及高可靠性。WMN 技術(shù)的架構(gòu)主要包含兩種類型的節(jié)點：網(wǎng)關(guān)節(jié)點和非網(wǎng)關(guān)節(jié)點。其中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點通常指有線網(wǎng)絡(luò)接入點，它們負責將WMN 網(wǎng)絡(luò)連接到互聯(lián)網(wǎng)上；非網(wǎng)關(guān)節(jié)點多指無線設(shè)備，它們可以通過與其他非網(wǎng)關(guān)節(jié)點之間的直接連接或通過中繼節(jié)點之間的多跳連接來實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。[2]

WMN 技術(shù)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。①自組織。WMN網(wǎng)絡(luò)支持自動配置和管理，無須人工干預(yù)。②自愈合。當某個節(jié)點發(fā)生故障時，WMN 網(wǎng)絡(luò)可以自動重新組織并找到新的路徑來傳輸數(shù)據(jù)。③多路徑傳輸。WMN 網(wǎng)絡(luò)中存在多個路徑，當接收到數(shù)據(jù)傳輸指令后，它可以自動選擇最優(yōu)路徑以提高傳輸效率。④高可靠性。由于WMN 網(wǎng)絡(luò)中存在多個路徑和節(jié)點，其可靠性和容錯性相對較高。⑤靈活性。WMN 網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)實際需要隨時擴展和修改數(shù)據(jù)傳輸路徑，且無須重新布線。

（二）5G 技術(shù)

5G 技術(shù)是第五代移動通信技術(shù)的簡稱，與前幾代移動通信技術(shù)相比較，5G 技術(shù)具有更高的數(shù)據(jù)傳輸速率、更低的延遲時間、更大的連接密度、更高的能效以及更廣闊的應(yīng)用前景，支持更多設(shè)備連接和更多元的應(yīng)用場景。5G 技術(shù)采用了一系列新的技術(shù)和標準，包括更高頻段的無線信號、更高效的編碼和調(diào)制技術(shù)、更先進的多天線技術(shù)、更智能的網(wǎng)絡(luò)管理及優(yōu)化技術(shù)等。

5G 技術(shù)的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①更高的速度。5G網(wǎng)絡(luò)的速度比4G網(wǎng)絡(luò)的更快，可達到每秒數(shù)萬比特的下載速度。②更低的延遲時間。5G 網(wǎng)絡(luò)的延遲時間比4G 網(wǎng)絡(luò)的更短，幾乎可以實現(xiàn)實時通信。③更大的容量。5G 網(wǎng)絡(luò)能在多臺設(shè)備同時連接的狀態(tài)下保持較高的速度和穩(wěn)定性。④更高的可靠性。5G網(wǎng)絡(luò)采用多路徑信號傳輸、多輸入多輸出等先進技術(shù)，可進一步提高信號的可靠性和穩(wěn)定性。⑤更廣泛的應(yīng)用。5G 網(wǎng)絡(luò)支持更多元的應(yīng)用場景，如虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實、智能家居、自動駕駛等。⑥更低的能耗。5G 網(wǎng)絡(luò)采用更高效的技術(shù)，能在降低設(shè)備能耗的同時，延長設(shè)備的使用壽命。⑦更高的安全性。5G 網(wǎng)絡(luò)采用更先進的安全技術(shù)，可有效保障通信安全和用戶隱私。

（三）WLAN 技術(shù)

WLAN（無線局域網(wǎng)）技術(shù)是一種基于無線電波技術(shù)的局域網(wǎng)技術(shù)，可實現(xiàn)移動設(shè)備的無線接入和互聯(lián)。WLAN 技術(shù)主要由以下幾個部分組成。①網(wǎng)絡(luò)接入點（AP）。網(wǎng)絡(luò)接入點主要負責管理無線網(wǎng)絡(luò)的接入和數(shù)據(jù)傳輸，是無線網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備。②無線客戶端設(shè)備。無線客戶端設(shè)備可以接入筆記本電腦、智能手機、平板電腦等終端，通過無線信號與網(wǎng)絡(luò)接入點進行通信。③無線信道。無線網(wǎng)絡(luò)借助無線電波進行通信，因此需要一個無線信道來傳輸數(shù)據(jù)。

WLAN 技術(shù)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面。①便攜性。WLAN技術(shù)支持無線接入，且任何終端隨時隨地都可以接入無線網(wǎng)絡(luò)，無須借助有線設(shè)備。②靈活性。WLAN 技術(shù)可以根據(jù)實際需要靈活部署，如根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和需求進行擴展或縮減。③高速傳輸。WLAN 技術(shù)借助無線電波進行通信，傳輸速率高，可滿足不同用戶對海量數(shù)據(jù)的高速傳輸需求。④安全性。WLAN 技術(shù)支持多種安全協(xié)議，如WEP、WPA、WPA2 等，能有效保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴＂莩杀镜?。WLAN 技術(shù)的部署成本相對較低，可在有線網(wǎng)絡(luò)的布線及維護方面節(jié)省費用支出。

（四）LMDS 技術(shù)

LMDS（微波的寬帶技術(shù)）是一種新興的無線寬帶通信技術(shù)，其本質(zhì)是一點對多點（PMP）的無線通信系統(tǒng)，可以通過一組基站向多個用戶提供高速數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。LMDS 技術(shù)的優(yōu)點包括如下幾點。①高速傳輸：LMDS 技術(shù)可達到約1.25Gbps 的數(shù)據(jù)傳輸速率，比傳統(tǒng)的寬帶服務(wù)更加高效。[3]②寬帶覆蓋：LMDS 技術(shù)可以在城市和郊區(qū)提供高速互聯(lián)網(wǎng)接入服務(wù)，覆蓋范圍遠大于傳統(tǒng)有線寬帶的服務(wù)范圍。③無須鋪設(shè)光纖：LMDS 技術(shù)通過無線信號進行數(shù)據(jù)傳輸，無須鋪設(shè)光纖，可節(jié)約大量的成本和時間。④易于安裝：LMDS 技術(shù)的基站可直接安裝在建筑屋頂或高架結(jié)構(gòu)上，不需要大規(guī)模的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。⑤適用于多種應(yīng)用場景：LMDS 技術(shù)可用于互聯(lián)網(wǎng)接入、語音和視頻傳輸、數(shù)據(jù)中心連接等多種應(yīng)用場景。[4]⑥抗干擾性強：LMDS 技術(shù)采用高頻段的無線信號進行數(shù)據(jù)傳輸，具有較強的抗干擾性，可以在多種復雜環(huán)境下穩(wěn)定運行。⑦安全性高：LMDS 技術(shù)采用數(shù)字加密技術(shù)來保護數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩裕苡行Х乐箶?shù)據(jù)泄露和黑客攻擊。

二、在電網(wǎng)通信中應(yīng)用無線通信技術(shù)的必要性

電網(wǎng)通信必須實時監(jiān)測電力系統(tǒng)的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)故障和異常情況，以保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行；電網(wǎng)通信需要采集大量信息（包括電力系統(tǒng)各節(jié)點的各種運行參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)、故障信息等），下達各種控制指令，以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的遠程控制和調(diào)度，提高電力系統(tǒng)的運行效率和可靠性。[5]由此可見，在電網(wǎng)通信中應(yīng)用無線通信技術(shù)可以有效提升電網(wǎng)通信的可靠性、時效性和靈活性。

目前，WMN 技術(shù)、5G 技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，技術(shù)人員可通過在電網(wǎng)通信中采用這兩種無線通信技術(shù)來實現(xiàn)更加安全可靠的高速通信，具體操作方案如下。①建立WMN網(wǎng)絡(luò)。技術(shù)人員應(yīng)在電網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點和分布式能源資源（DER）處安裝無線接入點，組成WMN 網(wǎng)絡(luò)。由于WMN 網(wǎng)絡(luò)采用的是多跳路由技術(shù)，技術(shù)人員需要在關(guān)鍵節(jié)點之間建立多條通信路徑，以提高通信網(wǎng)絡(luò)的可靠性和容錯性。②采用5G技術(shù)實現(xiàn)無線接入。5G 技術(shù)支持高速傳輸數(shù)據(jù)，具有低延遲優(yōu)勢，能夠滿足電網(wǎng)通信的高帶寬和時效性要求。同時，5G 技術(shù)還支持大規(guī)模連接和網(wǎng)絡(luò)切片，有助于技術(shù)人員高效管理電網(wǎng)設(shè)備和傳感器。③實現(xiàn)安全可靠的通信。為保證通信的安全可靠，技術(shù)人員可以采用LMDS 技術(shù)實現(xiàn)點對點的高速數(shù)據(jù)傳輸。這是因為LMDS 技術(shù)主要通過高頻率的毫米波信號來傳輸數(shù)據(jù)，具有高速、低延遲和抗干擾等優(yōu)點，可以在電網(wǎng)通信中實現(xiàn)高效的點對點通信。④實現(xiàn)智能化管理。技術(shù)人員可通過在WMN 網(wǎng)絡(luò)中引入大數(shù)據(jù)技術(shù)與AI（人工智能）技術(shù)來構(gòu)建智能化的管理系統(tǒng)；利用智能化的管理系統(tǒng)對電網(wǎng)中的設(shè)備和傳感器進行實時監(jiān)測、管理；通過分析處理數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對電網(wǎng)中各種能源資源及設(shè)備的智能化管理，進一步提高電網(wǎng)的安全性和可靠性。

三、結(jié)語

近年來，國內(nèi)電力系統(tǒng)正在進行大規(guī)模改造，智慧電網(wǎng)也在如火如荼地建設(shè)中。隨著電網(wǎng)系統(tǒng)的升級改造，電網(wǎng)通信也需要及時升級換代。與有線通信相比較，無線通信不需要布置大量的線纜，能在建設(shè)和維護方面節(jié)省一筆可觀的費用；另外，其傳輸距離更遠，適應(yīng)性更強，覆蓋范圍更廣，可靠性更高。因此，技術(shù)人員有必要在電網(wǎng)通信中積極推廣應(yīng)用無線通信技術(shù)。