0  引言

    電力通信系統(tǒng)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)到了瓶頸期，從終端到基站的最后一公里問題越來越影響通信系統(tǒng)的建設以及業(yè)務應用，電力業(yè)務本身存在分布廣泛、環(huán)境復雜的特點，為通信系統(tǒng)的建設加大了難度，傳統(tǒng)的有線光纖通信不僅建設難度大、運維復雜，在實際建設過程中也存在很多難以克服的困難。LTE技術的發(fā)展為解決通信系統(tǒng)建設最后一公里的問題提供了解決方案。 

1  電力業(yè)務通信需求現(xiàn)狀

1.1  智能電網(wǎng)通信業(yè)務需求現(xiàn)狀

    （1）運行監(jiān)控業(yè)務需求分析。電網(wǎng)運行監(jiān)控業(yè)務將現(xiàn)代計算機技術、通信網(wǎng)絡技術、自動化技術集于一體，需要可靠的通信手段，在古城區(qū)、CBD、農(nóng)村地區(qū)等大量信息點光纖布放不到位的地方，無線專網(wǎng)的建設和擴容難度低于光纜，需要快速提高覆蓋率的地方，采用無線專網(wǎng)可以縮短工程周期。目前采用無線方式工作的故障指示器和臺變監(jiān)測終端主要依靠無線公網(wǎng)，選擇的制式有2G的GPRS、3G的CDMA和4G的LTE，制式不統(tǒng)一給運維管理帶來了諸多不便，在安全性、可靠性、實時性上存在隱患。（2）配電工區(qū)業(yè)務需求分析。傳統(tǒng)的輸配電狀態(tài)監(jiān)測方法主要依靠停電檢修、試驗和定期巡視等方法，周期長，設備種類多，人工巡檢誤差較高，實現(xiàn)輸配電設備狀態(tài)的智能感知技術研究顯得尤為迫切^[1]，以變電站為斷面，每個變電站輸配電狀態(tài)感知終端需求約為6個，安全要求高，質(zhì)量要求高，帶寬要求高。

1.2  智能電網(wǎng)擴展業(yè)務需求

    （1）變電運維室業(yè)務需求分析。變電設備數(shù)據(jù)化和信息化管理，現(xiàn)有輸配電網(wǎng)設備和電纜種類繁雜、數(shù)量眾多，基本依賴手工錄入方式，工作量大且容易出錯，進行輸配電設備及電纜等信息采集和加強信息化管理的要求提升，巡檢人員在外巡檢通過手持設備終端巡檢器，自動或手動向中心發(fā)送信息，手持終端巡檢器的隨時隨地工作方式對通信承載網(wǎng)提出了靈活可靠的接入需求。檢修現(xiàn)場遠程視頻監(jiān)控應用，對于重要保電、重點檢修、應急搶修工作現(xiàn)場進行實時全程監(jiān)控和語音通話具有重要作用。（2）輸電運檢室業(yè)務需求分析。對220 kV變電站聯(lián)絡線進行智能化改造，加裝輸電線路桿塔傾斜、絕緣子污穢度、動態(tài)增容、故障定位、視頻監(jiān)控等在線監(jiān)測裝置，采集相關監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)設備隱患，防止突發(fā)性事故發(fā)生，快速進行故障定位，減少線路停電時間。（3）電纜運檢室業(yè)務需求分析。基于差異化運維決策的電力電纜智能接地箱的推廣應用，對電纜局方、接地環(huán)流、中間接頭溫度、接地電阻、通道水位、環(huán)境氣體等參數(shù)進行實時監(jiān)測。（4）營銷部業(yè)務需求分析。智能樓宇、智能家居、客戶服務需求響應信息平臺通訊建設、用電采集系統(tǒng)運城高速通道建設、分布式能源建設、電動汽車話智能充放電設施建設、岸電智能充放電設施建設、電能管理服務平臺建設、用電負荷控制建設、安監(jiān)部業(yè)務需求。

1.3  智能電網(wǎng)融合需求

    （1）語音業(yè)務融合需求，電網(wǎng)企業(yè)以往都是采用公網(wǎng)手持機與電網(wǎng)內(nèi)部固話進行語音溝通，在大型活動保障、應急情景下，公網(wǎng)、固話通信的及時性和有效性受到制約，一種高可靠的通信方案顯得尤為重要。（2）視頻業(yè)務融合需求，電力視頻業(yè)務不僅包含固定的視頻會議系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)，針對移動巡檢、突發(fā)事件拍攝、重大事故錄像等也存在需求，人員外出時，視頻會議無法將相關人員組進會議，監(jiān)控點需要新增時光纖無法鋪設時，就會有監(jiān)控盲區(qū)，日常巡檢中，突發(fā)狀況無法通過手持對講機將現(xiàn)場情況回傳或錄像。

2  電力LTE專網(wǎng)解決方案設計

2.1  方案概述

    電力LTE專網(wǎng)解決方案如圖1所示。網(wǎng)絡架構(gòu)從場景來看可以分為LTE無線網(wǎng)接入場景、應急通信網(wǎng)接入場景^[2]。最上層為融合通信平臺，將有線、無線通信融合在一個平臺之上。下層LTE專網(wǎng)分為三個部分：（1）自組網(wǎng)系統(tǒng)、自帶核心網(wǎng)、自成一張網(wǎng)絡、配網(wǎng)自動化等運檢業(yè)務可自行在本地運行，抄表等營銷業(yè)務通過核心網(wǎng)透傳過安全接入平臺進入省公司后臺平臺統(tǒng)一查看。語音等業(yè)務通過融合通信平臺與異系統(tǒng)對接。（2）共用站模式，不帶核心網(wǎng)，統(tǒng)一將基站接入省公司后臺核心網(wǎng)，滿足電力集中管理的需求，所有數(shù)據(jù)業(yè)務、語音業(yè)務都需要經(jīng)過省公司。（3）應急網(wǎng)絡，在災害、重大活動等事件中，電力內(nèi)部的通信需要專用的應急網(wǎng)絡，在公網(wǎng)可靠性不足時能迅速組網(wǎng)，實現(xiàn)語音、視頻、調(diào)度等功能，并且此網(wǎng)絡可以通過融合通信平臺融入電力系統(tǒng)之中。

2.2  承載網(wǎng)及回傳方案

    電力LTE接入網(wǎng)的后向回傳網(wǎng)絡建設方案如圖2所示，方案通過已建成的電力傳輸網(wǎng)絡，將各地不同廠家基站接入核心網(wǎng)，對比測試數(shù)據(jù)業(yè)務和語音業(yè)務。

2.3  應急通信解決方案

    在現(xiàn)場部署應急通信車或單兵便攜棧，其LTE核心網(wǎng)的上聯(lián)口與光傳輸網(wǎng)互聯(lián)，從而構(gòu)建從現(xiàn)場至主站系統(tǒng)的通信網(wǎng)。在LTE上聯(lián)光通道失效的情況下，利用CPE進行回傳或者利用衛(wèi)星通道作為上聯(lián)通道。LTE與衛(wèi)星通道互聯(lián)可以采用兩種方案。方案一：直接將LTE上聯(lián)口接入衛(wèi)星便攜站接入交換機；方案二：通過CPE將LTE網(wǎng)絡接入衛(wèi)星通道，CPE與衛(wèi)星便攜站接入交換機直聯(lián)。

    安全防護方面，業(yè)務安全防護抓喲利用安全接入平臺，各種移動業(yè)務終端通過安全接入網(wǎng)關、數(shù)據(jù)交換系統(tǒng)接入主站。

    在指揮中心部署大屏系統(tǒng)、音響系統(tǒng)、多媒體集群調(diào)度臺、GIS調(diào)度臺、調(diào)音臺等設備，指揮中心通過VGA視頻連接線將調(diào)度臺連接視頻上墻網(wǎng)關，再與大屏連接，現(xiàn)場單兵背負設備、手持終端通過專網(wǎng)回傳指揮中心可以被推送到大屏上顯示，為指揮中心領導提供決策依據(jù)。

2.4  綜合網(wǎng)管方案設計

    設備網(wǎng)管北向接口為被管系統(tǒng)向網(wǎng)管系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)信息的接口，接口位置處于EMS或NMS與綜合網(wǎng)管之間，見圖3。

    LTE設備網(wǎng)管北向接口功能涵蓋告警、配置、性能和測試接口功能，給綜合網(wǎng)管系統(tǒng)提供相關數(shù)據(jù)，如圖4所示。

2.5  電力資產(chǎn)復用方案

    核心網(wǎng)部署與地市信通公司通信機房，基站的基帶設備部署于業(yè)務點附近的變電站通信機房。電力物業(yè)資產(chǎn)可以作為室外射頻單元和天面的掛設點，如電力公司大樓、運檢工區(qū)大樓，電力系統(tǒng)的微波塔、電線桿塔資產(chǎn)也可以用于掛設室外射頻單元。變電站主站的光傳輸系統(tǒng)可以用于無線專網(wǎng)的基站回傳，變電站到10 kV、20 kV節(jié)點的裸光纖可以用于無線專網(wǎng)的補盲射頻單元回傳。

3  結(jié)束語

    本文針對電力業(yè)務最后一公里有線通信不方便鋪設與運維的問題提出了一種LTE專網(wǎng)設計方案，該方案能夠合理的利用無線網(wǎng)絡的帶寬，充分滿足電力業(yè)務的需求，具有廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻

[1] 蘇斕，馮偉東，張庚，等.LTE230系統(tǒng)在電網(wǎng)移動現(xiàn)場作業(yè)平臺中的應用[J].電氣應用，2013(增刊):320-322.

[2] 于佳，劉金鎖，蔡世龍. 電力系統(tǒng)中LTE無線網(wǎng)絡規(guī)劃研究[J]. 遠光軟件, 2016(14)：7-11.

作者信息:

劉  超，蘇  丹，楊  睿

（國網(wǎng)冀北電力有限公司信息通信分公司，北京100053）