电力应急通信系统规划

电力应急通信系统规划（精选8篇）

电力应急通信系统规划 第1篇

关键词：浙江电力,应急通信,卫星通信

0 引言

应急通信是突发事件和自然灾害情况下迅速应对危机、减少损失、稳定局势的重要基础手段[1]。应急通信通常以无线通信方式为主,主要采用卫星接入、无线接入等远近程通信接入技术,通过快速灵活的组网,实现紧急状态下的应急通信。

1 浙江电力应急通信系统现状

1.1 浙江电力应急通信概况

目前浙江省电力公司应急通信系统包括各级应急指挥中心和卫星应急通信系统2个部分。

应急指挥中心在省公司和各地市公司均已建成,主要包括基础支撑系统和应用系统。基础支撑系统包括音视频会商系统以及电话会议系统、视频采集及显示子系统、大屏投影系统、集中控制子系统。应用系统包括内外网络、特殊应用网络、办公系统、应急指挥管理系统等。

2008年,由国家电网公司统一建设了卫星通信应急指挥系统,为全国各网公司以及浙江、福建、四川、湖南省公司配备应急通信手段,共由9套车载卫星通信系统和10套便携卫星通信系统组成,其中浙江公司配备了1套卫星便携站和1套卫星通信车,可以通过国家电网公司的中心站实现全国任意卫星覆盖范围内应急通信系统数据网的互联互通[2]。

1.2 存在的主要问题

随着全球气候变暖,台风、冰雪、雷暴雨等极端天气频频出现,浙江电网深受其害,这些自然灾害常常造成OPGW、ADSS、普通架空光缆等通信传输网的物理传输介质断裂,导致电网生产控制等业务的通信中断,严重影响电网安全生产[3]。

目前浙江应急通信系统主要存在以下问题。

1)应急设备资源不足。在浙江电网发生点状灾害或单个突发事件、重大活动保障需求的情况下,现有应急通信设备可满足应急指挥通信需求;在发生面状灾害或多个突发事件和重大活动保障需求的情况下,现有应急通信设备资源无法满足应急指挥通信需求。

2)现有应急通信车不适应浙江复杂的山区情况,面对台风和山体滑坡情况,车辆移动存在越野能力不足和移动隐患。

3)随着突发事件逐年增多,以及重大活动保供电、应急演练等对应急指挥通信系统的需求越来越大,同时随着浙江公司对突发事件处置要求的提高以及信息通信技术的快速发展、应急机动分队的建设等,现有应急通信系统无法很好地满足应急指挥的需要,迫切需要提升、完善。

2 建设方案

2.1 系统组成

浙江电力应急通信系统通过设置金华、温州、宁波等3个应急通信分区,利用国家电网公司的中心站实现省公司应急通信业务系统回传,并通过国家电网应急通信卫星网管系统实现对本系统内卫星设备的管理及监控功能。

2.2 技术方案

应急通信是各种通信技术、通信手段在紧急情况下的综合运用[4]。

甚小口径终端(Very Small Aperture Terminal,VSAT)指一类具有甚小口径天线、非常廉价的智能化小型或微型地球站,可方便地安装在用户处。VSAT卫星通信网一般是由大量VSAT小站与一个主站协同工作,共同构成的一个广域稀路由(站多,各站业务量小)的卫星通信网[5]。

浙江电力应急通信系统利用浙江公司现有地面通信传输网络的条件,采用VSAT卫星通信远程接入方式,结合近程接入方式,充分实现了电力应急通信系统与电力专网通信的高度集成及资源整合,有效满足了语音、图像、数据等业务需求。

2.2.1 VSAT卫星通信系统

1)VSAT系统组成。浙江电力VSAT卫星通信系统包括1辆通信车和2套便携站。VSAT卫星通信系统工作于Ku频段,根据业务的具体需求,可实现星状网组网形式,各远端站通过中心站进行联系[6]。

2)工作方式。上行载波工作方式:中心站需上行多路载波(包括信令载波及业务载波);便携站或车载站只需上行一个载波。载波接收方式:中心站可同时接收所有便携站及车载站上行的业务载波[7];便携站/车载站接收中心站信令或业务载波实现业务传输。

3)技术体制。针对电力公司业务特点,系统应具有灵活的载波调度及管理功能。单路单载波(Single Channel Per Carrier,SCPC)适合实时性的语音、视频和数据业务传输,配合灵活有效的按需分配多址(Demand Assigned Multiple Access,DAMA)网络管理体系,既可使系统具有时分多址(Time Division Multiple Access,TDMA)系统带宽利用率高、配备设备少的优点,又具有SCPC系统能够传输高质量音视频业务的特点。本系统多址方式采用基于TDMA的SCPC/DAMA技术。

4)站型设计。站型设计包括中心站、车载站和便携站设计。①中心站:天线部分采用4.5 m Ku天线一面及馈源系统;射频部分由2台40 W室外功率放大器(Outdoor Power Amplifier,ODPA)、2只Ku波段高频头(Low Noise Blockconverter,LNB)、1台室外单元(Outdoor Unit,ODU)切换控制器组成;网管控制部分采用SCPC/DAMA网管设备;业务传输部分由卫星基带设备、路由交换设备、协议转换器、分合路器等组成。②车载站:天线馈线部分采用1.2 m Ku波段自动寻星天线;射频部分由Ku波段ODPA、Ku波段LNB、中频L波段电缆组成;业务传输部分由卫星基带设备、以太网交换机、语音网关、视频会议终端、无线宽带传输设备、无线图像传输设备组成。③便携站:天线部分采用1.2 m Ku波段便携自动对星天线;射频部分由Ku波段ODPA、Ku波段LNB、中频L波段电缆组成;业务传输部分由卫星基带设备、以太网交换机、语音网关、视频会议终端组成。

5)系统带宽需求。中心站发送速率设置如下:语音业务0.1 Mbps×3;视频业务1.5 Mbps×3;数据业务0.9 Mbps×3。每个车载站或便携站发送速率设置为:语音业务0.1 Mbps;视频业务1.5 Mbps;数据业务0.9 Mbps。中心站发送总速率约7.6 Mbps,3个车载站和便携站发送总速率约7.7 Mbps,合计约15.3 Mbps,总带宽大约为13.3 MHz。各站点业务载波速率见表1所列。

表1 各站点业务载波速率Tab.1 The service carrier rate of each site

6)VSAT卫星通信链路计算。链路需求:一般情况下便携站/车载站的发送能力按2.5 Mbps载波速率进行链路计算。中心站发送多个载波,一个是信令控制载波,其速率为64 kbps;一个是业务载波,传输语音、视频会议及数据业务,其中,语音业务占64 kbps,视频会议按实际参会的便携/车载站数量考虑,占1 024 kbps×N(N为参会站点数量),数据业务占2 Mbps,因此,中心站发送能力按不低于3.5 Mbps(保证值)进行链路计算。区域按华东区域计算,并适当考虑雨衰影响,调制解调方式统一取正交相移键控(Quadrature Phase Shift keying,QPSK)乘积码(Turbo Product Code,TPC)3/4,在每个区域内选取卫星信号覆盖强弱的中间值,分别进行1.2 m天线车载站/便携站和4.5 m天线中心站均发送2.5 Mbps载波双向互传的链路计算。链路计算结果表明,选取亚洲四号卫星,车载站传送2.5 Mbps时至少应按1.2 m天线、8 W功放配置;便携站传送2.5 Mbps时至少应按1.2 m天线、8 W功放配置。考虑到以后业务的扩展,在卫星信号覆盖较弱的地区预留一些余量。基于上述因素,适当提高远端站的发射能力,本项目远端站配备16 W ODPA。

2.2.2 近程接入方案设计

近程接入设备主要包括无线图像传输设备和无线宽带传输设备。在应急通信现场可通过近程接入系统满足语音业务、视频业务和数据业务的无线接入需求。

1)无线图像传输设备。无线图像传输设备(又叫单兵设备)主要用于将现场摄制的图像和声音通过无线传输方式传送到远端站中,再经过车载卫星系统传送到总部。本项目选用的单兵设备具备中继功能,通过单兵设备间的接力,信号覆盖范围最大可到5 km。

2)无线宽带传输设备。为扩大应急通信车的覆盖范围,在应急通信车上配置了一套无线宽带传输设备,在视距10 km范围或更远距离实现点对点的宽带信息传输,工作频率在2.4 GHz和5.8 GHz。

2.2.3 业务接入方案设计

1)语音业务接入。各远端站与中心站之间的语音业务通过综合接入设备间IP语音包与PCM话音流间的转换实现。在远端站内安装1台综合接入设备,通过以太网口直接与站内三层交换机相连。公司侧,直接利用省公司现有哈里斯电话系统的软交换语音网关,通过安装一块软交换板卡,进行电话号码绑定。

2)视频业务接入。视频业务通过视频会议终端实现接入。视频源采集的音视频信号均接入音视频切换矩阵,通过音视频切换矩阵切换至视频会议终端设备,经卫星通道传送至中心站和各远端站。

3)数据业务接入。卫星传送的数据业务直接接入省公司的信息网路由器设备,通过信息网实现数据接入。接入地面网络交换机的数据分为现场灾害数据(受灾情况统计及现场图片等)、现场指挥办公的邮件、Web浏览等数据业务。应急现场的数据在进入公司内网之前进行安全认证,保证数据和网络的安全。

2.3 设备配置方案

在中心站安装调制解调器、功分/合路器、路由数据交换设备、协议转换器等设备实现国家电网应急通信网管系统对省公司应急通信卫星系统的网络管理与调度功能,及远端站与省公司之间业务系统的双向通信。

应急通信车主要配置VSAT卫星设备(含1.2 m车载静中通天线、16 W射频传输单元、基带处理单元等)、高清视频会议终端、无线图像传输设备、无线宽带传输设备、燃油发电机以及相关配套设备。

便携站由设备箱、天线箱、电源箱等部分组成,主要包含以下设备:VSAT卫星设备(含1.2 m便携自动对星天线、16 W射频传输单元、基带处理单元等)、高清视频会议终端、高清摄像机、无线图像传输设备、工业级以太网交换机、语音网关、发电机等。

浙江电力应急通信系统拓扑如图1所示。

图1 浙江电力应急通信系统拓扑Fig.1 Emergency communication system topology of Zhejiang electric power

3 工程实施

3.1 车辆改装要求

应急通信车改装设计中,着重考虑车体改造、车箱结构改造、车体布局、供配电系统设计、设备及装饰材料,保证车辆与箱体结合牢固、线条流畅、外型美观,做到整车配重合理、驾驶平稳。在实际工程中,应急通信车通常采用具有一定越野性能的车辆改装而成,具有密封保温和隔热性能,密封门及馈线孔洞等应能够防雨、防尘,外壳应满足防水、防震、防电磁干扰、防雷等要求[8]。为了保证应急通信车辆改装后整体性能以及感官上的舒适协调感,在应急通信车辆选择上需综合考虑车体载重量、越野性能及内部空间等多方面因素。本项目选用的车型为三菱帕杰罗。

3.2 工程工期

影响工程工期的主要有:系统设计、设备招标、车辆改装、安装调试。

本项目系统设计周期约6个月,设备招标约3个月,车辆改装约2个月,安装调试约2个月。

4 结语

浙江电力应急通信系统采用VSAT卫星通信等远程接入方式,结合无线单兵、无线图像传输设备等近程接入方式,满足了重大事件(如奠基、开工仪式等)现场保障、灾害应急现场保障及灾害抢修现场与应急现场指挥部、省公司应急指挥中心的联络保障,为浙江电网的建设和运行提供了有力的应急通信保障。

参考文献

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[2]王炫,陈大庆,刘扬.西北电网机动应急通信系统应用模式探讨[J].电网与清洁能源,2010,26(12):52-56,61.WANG Xuan,CHEN Da-qing,LIU Yang.Explorations on application modes of flexible emergency communication system in northwest China power grid[J].Power System and Clean Energy,2010,26(12):52-56,61.

[3]杨洪.关于电力应急通信体系建设的几点建议[J].电力系统通信,2009,30(6):6-8.YANG Hong.Discussion on the construction of power emergency communication system[J].Telecommunications for Electric Power System,2009,30(6):6-8.

[4]张雪丽,王睿,董晓鲁,等.应急通信新技术与系统应用[M].北京:机械工业出版社,2010.

[5]谷坊祝.VSAT卫星通信及其在电力系统应急通信中的建设[J].南方电网技术,2009,3(3):43-45.GU Fang-zhu.VSAT satellite communications and its construction in the emergency communication system of electric power grid[J].Southern Power System Technology,2009,3(3):43-45.

[6]朱立楠,张雷,韩西武.机动应急通信系统解决方案[J].电力系统通信,2011,32(229):48-53.ZHU Li-nan,ZHANG Lei,HAN Xi-wu.A solution of mobile emergency communication system[J].Telecommunications for Electric Power System,2011,32(229):48-53.

[7]朱瑞杰,苏丹,夏增极.基于VSAT下的电力应急通信系统设计[J].东北电力大学学报,2011,31(3):34-37.ZHU Rui-jie,SU Dan,XIA Zeng-ji.Design of electric emergency communication system based on VSAT satellite communication technique[J].Journal of Northeast Dianli University,2011,31(3):34-37.

电力应急通信系统规划 第2篇

【关键词】电力系统;应急

1.绪论

随着我国经济发展对电力和能源的依赖，电力系统日趋庞大，目前已步入大电网、大机组、超高压和交直流混联阶段，电力系统的运行特性曰渐复杂，系统操作及维护的难度也不断增加。因此，虽然现代电网的调度技术曰渐成熟，国内外还是有不同程度的大面积、长时间的停电事故发生。

研究电力系统应急的关键理论与技术，有利于丰富电力系统应急的相关理论体系，完善电力系统的应急机制，对提高电力系统的应急保障能力意义重大;同时，还能确保在发生停电事故后快速、安全地恢复供电，以最大限度地减少停电损失，具有非常重要的理论与现实意义。

2.电力系统应急管理的主要理论

电力系统应急管理的主要目的是应对电力系统的重大灾难性突发事件，主要涉及到重大灾难性突发事件的预防、准备、响应和恢复四个阶段，从而提高电力系统的应急管理能力。为了尽量减小电力系统发生灾变的概率以及降低突发性事件给社会造成的影响，必须重点推进电力系统的应急管理工作。

电力突发事件是指在人们预料之外的，导致或可能导致电力元件的损坏、电力系统稳定的破坏或者系统崩濟、人员伤亡等较坏影响，必须釆取一定的应急措施来降低损失与减小影响的紧急事件。

电力系统应急管理由此可定义为电力行业为了应对各种电力突发事件而采取的，包含突发事件的预防、准备、响应以及恢复全过程的有计划、有组织、带有系统性的行为。

3.现阶段我国电力系统应急管理存在的问题

3.1 电力系统的应急机制还不够健全

电力系统的突发事件经常是社会性事件，应急演练需要各级有关部门之间的密切配合以及社会公众的积极参与。现阶段，电力企业的内部、各电力企业之间、企业与用户之间的协调能力不足，应急预防与应急处置环节之间的衔接还不够紧密，多方的协同存在困难，电力应急日常的管理和应急处置均存在脱节的现象。

3.2 电力应急处置水平还有待提高

目前，电力企业对于突发性事件的应急处置工作往往片面地强调电网的抢修，并未把及时消除突发事件对社会和群众造成的影响、减少社会和经济损失、满足政府应对电力突发事件的需要等目标放在重要的位置。

3.3 电力应急基础设施建设还有待提高

目前，我国电力应急的基础设施存在不足，还缺乏战略化的应急资源储备。但由于电力企业对应急管理重要性的认识还存在不足，电力应急的基础投入较少，导致救援设备还缺乏有效的维护，储备的电力应急物资结构也不尽合理。人力、物力和财力等应急保障的匮乏，将直接制约电力企业的应急管理，从而影响电力企业的应急能力。

4.電力系统应急的关键技术研究

4.1 电力应急资源的需求预测技术

电力突发事件的预测是电力应急资源需求预测的基础，通过对电力突发事件的预测预警技术研究可以为应急资源的需求预测技术提供数据支撑和推理依据。当然，电力突发事件的预测预警技术不仅包含预测预警模型与预测预警分级，还应融入多种数理的分析及社会经济评价，从而使灾害的风险评判不断朝定量化发展。

4.2 电力应急资源的智能选址技术

电力应急资源的选址可以从经济因素和社会因素两方面考虑。从经济因素来考虑应急资源选址的合理性主要考虑应急资源库设立以后，产生的直接的与间接的运行费用。一般而言，在电力应急资源的选址中，经济因素比较容易确定和量化。而从社会因素来考虑选址，则是考虑应急资源库设立以后产生的社会效益。在发生电力突发事件时，这些应急资源在救灾与减灾方面将产生直接和间接的社会效益。

4.3 电力应急资源的优化配置与调度技术

对于电力应急资源的合理配置及调度问题主要包括两方面的内容：一是在应急准备阶段（灾害发生前），如何进行应急资源合理配置的问题;二是在应急的响应阶段（灾害发生时）和恢复阶段（灾害发生后），如何进行应急资源合理调度的问题。电力应急资源的配置和调度问题，一般首先根据对突发事件风险分析的结果以及不同的应急目标需求，对各个目标区域的风险等级进行评价和排序，然后再依据排序的结果来进行应急资源的配置与调度。

5.城市移动应急电源的优化调度模型

5.1 问题描述

比较常见的移动应急电源一般包括燃气轮机发电车、柴油发电车和磁悬浮飞轮储能发电车。在对城市移动应急电源进行优化调度时，要考虑各个重要失电用户的电力需求，合理安排和调度各分区供电所管辖的不同类型的移动应急电源的数量，同时考虑各分区供电所与各个重要失电用户之间的距离，最终满足各个重要失电用户的供电要求，并且使得总停电损失最小，以最大程度地体现电力系统应急服务宗旨。

5.2 目标因素

由于电力应急过程的主要目的是尽可能快地恢复尽可能多用户的供电，移动应急电源对重要用户的使用价值主要体现在将其由于停电所造成的损失最小化，因此，可取移动应急电源优化调度问题的目标函数为重要失电用户的总停电损失费用最小。失电用户的停电损失主要和用户的停电时同、缺电功率及用户类型有关。不同类型用户的单位时间、单位功率的停电损失与其重要性程度密切相关越是重要的用户，其单位时间、单位功率的停电损失就越大，越应更加快速地对其恢复供电。

6.结论

近些年来，多个国家或地区发生过大面积停电事故，这些事故对社会和经济的发展造成了严重影响。电力系统发生大面积停电的风险是客观存在的，其成因及演化机理都非常复杂，目前尚无法从根本上杜绝此类事故的发生。因此，有必要建设高效可靠的电力应急管理平台，研究电力系统应急的关键理论与技术，从而正确和快速地处置和应对电力突发事件，全面增强电力系统的应急保障能力。

参考文献

[1]田世明，陈希，朱朝阳，等.电力应急管理平台研究[J].电网技术，2008，32（1）：26-30.

区域空间电力应急通信系统容量分析 第3篇

电网作为国家的重要基础设施,在日常生活中起着至关重要的作用,一旦失去电力供应,整个社会的生产、教育、交通、通信、生活等就会陷入瘫痪,给国民经济带来巨大的损失。2013年10月,发生在华东地区的强台风“菲特”致使杭州、宁波、温州及上海等地普降暴雨,城市内涝严重,市区部分交通瘫痪, 据估计此次台风直接造成浙江省11个市75个县914个乡707.3万人受灾,因洪涝灾害造成的直接经济损失达124.05亿元人民币。因此,为了防止和减少自然灾害对社会的影响及最大程度地减少国民经济损失,亟需加强应急通信网络的抗灾能力建设,确保在自然灾害发生时第一时间实现应急抢险救援。

当前,电力应急通信系统的建设大多采用卫星通信系统[1,2]、地面移动通信系统[3]或者短波通信系统[4]等。但是在特大自然灾害面前,地面通信系统在短时间内恢复的可能性极小,同时,地面应急通信系统如微波通信、程控交换车、卫星通信车等,可能会因交通瘫痪、地理和气象条件恶劣等因素无法进入现场,无法提供应急通信支援。短波通信系统带宽有限,容量小,同时支持的业务类型有限。而卫星移动通信系统由于国内资源缺乏、终端受限、容量和能力有限等原因,也难以承担有大规模应急通信需求的应急保障任务。因此,为了克服当前应急通信系统的不足,加强地面网络的抗灾能力,基于浮空平台通信技术的区域空间应急通信系统[5,6,7,8]受到了广泛的关注。与广泛采用的卫星或地面应急通信系统相比,区域空间电力应急通信系统不仅覆盖面积大、 系统延迟时间小,而且具有系统建设快、成本廉价、 易于维护与更换等优势。

本文研究了区域空间电力应急通信系统的架构,给出了一种可行的组网方案。在该组网方案中, 需要解决的关键问题是系统所具有的极限容量。因此,基于该组网方案,在浮空平台高度一定的情形下,本文首先对系统的用户分布进行了建模,然后对该系统的上下行极限容量进行了研究分析,并通过实验仿真对系统极限容量进行了验证。

1区域空间电力应急通信系统架构

区域空间电力应急通信系统是指在公共事件发生区域上空建立一套空、地一体化的新型无线应急通信系统,可为应对大型自然灾害提供应急通信保障手段。当前的区域空间应急通信系统主要采用浮空平台(High Altitude Platform Stations,HAPS)通信技术[5],其主要原理是在距地面高度约20~30 km的平流层中安放气球或飞艇,设置空中无线电台,使其电波覆盖地面上一定范围的区域,为该覆盖范围内的用户提供固定与移动通信、移动视频电话、高速数据通信、因特网等多种业务。区域空间电力应急通信系统网络架构如图1所示。

区域空间电力应急通信系统以浮空平台作为空中载体,搭载宽带移动接入通信基站系统与微波链路系统,通过微波落地网关形成点对点微波链路,为偏远厂站和远端站提供接入服务,并与地面电力通信专用网络相连,为电力通信网调度生产类业务(诸如继电保护、调度自动化等)以及生产管理类业务(诸如行政电话以及电网其他各类业务)提供保障,从而实现在复杂环境下的电力应急通信指挥与调度。同时,在便携站、固定站与应急通信车上通过微波落地网关接入微波链路系统与区域空间应急通信系统建立通信,从而满足“动中通”(一种小口径的卫星通信系统,将卫星天线安装在防风罩内,便于运动中进行卫星通信链路的建立)与“静中通”(在车载卫星通信地面站上将较小口径卫星天线固定安装在适当的车辆上进行通信)等通信需求。

为了保证区域空间电力应急通信系统的可靠性和安全性,系统与地面通信网络间采用了双网关互为备份,并采用中继卫星链路实现多链路备份。同时,在该网络架构中建立了地面测控、调度和决策指挥中心,实现应急通信救灾部门通过地面通信网络进行现场与远程的抢险救灾指挥,以及对浮空平台的实时飞行监测与控制,从而实现对灾情的实时监控和决策部署。同时,浮空平台还搭载航拍设备, 实现对地面数据的采集,并实时回传给应急救灾部门的视频网络及地面指挥中心,实现实时灾情监控,为应急救灾部门的远程救灾指挥调度提供保障手段。

在图1的组网架构中,该系统通常由平台与测控分系统、空间数据通信与网络分系统、空中移动通信分系统、航拍分系统、系统管理与控制中心分系统以及应用平台分系统等功能模块组成。各分系统的具体功能包括:平台与测控分系统负责为整个系统提供基础平台(包括浮空平台、稳定平台),同时负责各种测控信令和控制消息的传送;空间数据通信与网络分系统主要负责高速数据的传输,支持微波中继和卫星中继2种数据传输方式,实现平台数据的落地;空中移动通信分系统负责地面终端设备的接入,实现与电力通信专用网络的互连互通;航拍分系统主要利用搭载的航拍采集设备实现对自然灾害发生区域的探测与监视,从而实现对实时图像信息的获取;系统管理与控制中心分系统主要提供一些容器来承载各相关子系统的管理程序,为相关子系统的运行提供合适的环境,保障系统的正常运转;应用平台分系统负责整体系统应用平台的研发,主要为软件研发。

2区域空间电力应急通信系统容量分析

2.1系统用户分布模型分析

在实际的通信网络中,网络所容纳的最大用户数被定义为网络容量。假设网络中所有小区中正在进行通话的用户数都相同,这时单个小区所容纳的最大用户数也表示系统的容量,而网络中实际的用户数一般都小于系统容量,为系统容量的一个百分数,即极限容量的百分比(理论上所能够达到的系统容量称为极限容量),称为容量利用率或小区负荷, 即小区负荷 = 工作的用户数 / 最大允许的用户数。

不同于传统的移动通信系统,区域空间电力应急通信的用户分布主要集中于小区边缘,对整个小区的干扰有一定的抬升,因此,区域空间电力应急通信系统与传统移动通信系统的用户分布模型存在一定差异。由于基于浮空平台的电力应急通信系统的传输容量由上、下行链路共同决定,因此在对容量进行规划时,必须分别从上行链路与下行链路进行考虑。用户分布模型对比分析如图2所示。

2.2上行极限容量分析

在分析区域空间应急通信系统上行容量前,首先对其干扰模型进行分析,区域空间应急通信系统的上行链路干扰受限模型可以表示为:

式中,ITOT为用户接收到的总干扰,Iown为本小区用户对其造成的干扰,Iother为其他小区用户造成的干扰,PN接收机底噪。

2.2.1本小区其他用户干扰(Iown)

本小区用户干扰为所有用户到达接收机功率之和,即为第j个用户的接收功率。由于为了接入一个呼叫,基站的接收信号必须达到业务解调要求的信号噪声比,其可以表示为:

式中,vj为语音激活因子,Rj为用户j的比特速率,W为传输带宽,Nt为接收噪声,Eb为接收信号强度。

于是,由上式变形可以得到该用户的接收功率, 进而计算出本小区的干扰,即:

2.2.2邻区干扰(Iother)

邻区干扰可表示为:

式中,i为邻区干扰因子,通常取其典型值(全向小区典型值为0.55,3扇区定向小区典型值为0.65)。

2.2.3接收机底噪(PN)

式中,K为波尔兹 曼常数(138×10–23J/K), T为开氏温 度(常温为290 K),W为信号带 宽(如WCDMA系统为3.84 MChip/s),NF为接收机噪声系数 ( 宏蜂窝典型值为3 d B)。

2.2.4上行极限容量分析

结合公式(3)、(4)、(5),可以将公式(1)重新表述为:

进而求解得到:

当负载因子Lj取1时,上行链路总干扰ITOT也将达到最大,此时计算出的系统容量即为极限容量。 需要注意的是,在上述系统极限容量分析过程中进行了一些假设,如未考虑软切换的影响、AMR编码的影响以及混合业务影响等。为了得到更精确的结果,可以采用静态Monte Carlo仿真和动态的系统仿真方法将上述因素考虑进去。

2.3下行极限容量分析

在分析下 行链路干 扰过程中,其方法类 似于上行 链路分析 过程,即IT O T= Io w n+ Io t h e r+ PN,区别只在于对邻区干扰和本小区干扰的计算上有着不同。

2.3.1本小区干扰(Iown)

假定PT为基站发射总功率,Lj为链路传输损耗, 则本小区干扰可定义为:

式中,αj为正交化因子,αj=1表示理想正交,对应完全正交的用户,不存在干扰;αj=0表示干扰最严重情况,通常 αj取值在0.4~0.9之间。

2.3.2邻区干扰(Iother)

假定有K个邻区基站且所有基站的发射功率相等,第K个基站到用户j的路径损耗为PLk,j,那么邻区干扰可以表示为:

2.3.3下行极限容量

根据式(9)与(10),下行链路总干扰可表示为以下公式:

于是,可以定义下行负载因子:

式中,ij为用户j的邻区干 扰因子,定义为通常取0.65。

当下行链路负载因子为100% 时,基站发射功率达到无穷大,此时对应的容量即为极限容量。极限容量仅仅考虑了干扰的影响,而忽略了实际中高负载对系统性能的影响和功率受限的情况。在实际网络容量的计算中,系统的负载越高,系统性能将变得越不稳定,因此为了保证系统性能,上行负载通常取50%,下行负载通常取75%。在本系统应急通信的应用场景下,建议上下行负载均取75%。

3仿真分析

采用Monte Carlo仿真方法对基于区域空间电力应急通信系统上下行容量进行仿真分析。上行容量仿真流程如图3所示。

上行链路容量仿真参数见表1所列。

根据上述仿真参数的设置,表2~ 表4分别给出了不同高度、不同覆盖半径,不同信道传播模型,不同上行负载和不同业务场景下,边缘3个小区的容量仿真结果。

根据仿真结果,可以总结出在不同高度、不同半径、不同模型和不同负载下的平均用户容量,不难看出:

1)小区半径越大,用户容量越小,这是由于用户分布离基站越远,整个小区各用户的干扰就会越大, 从而造成用户数减少;

2)上行负载越大,用户容量就会越大,这是由于调大系统所能忍受的上行负载门限,用户容量则会随之增加;

3)天线挂高分别为1 km、2 km、20 km时,用户容量都维持在73左右,这是由于天线挂高达到一定程度以后,信道模型带来的传播优势与传播距离的补偿基本相互抵消,因此维持在一个基本相同的数值;

4)当采用80% 话音业务、10%CS64k业务、 10%PS64k业务的模 型时,CS12.2k话音业务 与CS64k业务基本维持在这一比例,但是PS64k的用户数则比CS64k的用户数少,这是由于PS64k业务的链路预算比CS64k业务的链路预算更高而造成的。

4结语

电力应急通信系统规划 第4篇

在智能电网背景下的电力应急通信指挥体系,遵循“可视化、物联化、一体化”的技术原则。

1)可视化。应急救援的现场情况应以视频监控等可视化监控实现现场全景实时可视化展示,且在应急指挥场所能够实现基于虚拟现实技术的三维立体GIS平台展示,可以生动展示地理信息(河流、森林、地形等)、设备信息(变电站、输电线路、铁塔等)、人员信息(救援人员、指挥人员等)。结合电网内部调度自动化信息和变电站视频监控统一平台,虚拟现实技术将电网的内外环境结合在一起,给指挥者直观视觉感受,大大提高了指挥救援的效率和速度。

2)物联化。物联网技术是发展智能电网的关键技术。传统技术对电网的监控仅仅基于变电站的综合调度自动化系统,无法对电力系统全过程进行监控。物联网技术通过布设各种传感器网络及射频识别(RFID,Radio Frequency IDentificaiton)芯片传感网络,可以实现电网内外部环境、人员、物资的联网,通过进行状态读取、定位等信息综合手段及移动终端计算技术,结合可视化监控平台,利用同一IP平台实现应急救援现场的综合信息全面覆盖。目前的应急通信系统对灾害现场信息获取能力相对较弱,无法获得综合的环境信息、图像信息,更重要的是无法获得现场指挥和救援人员、物资的实时信息。基于物联网的应急灾害现场指挥系统可以将现场的外部环境(温度、湿度、风速、地形等)、救援人员信息(姓名、职务、现场任务、实时行动信息、实时定位信息等)、物资信息(类型、数量、物流信息、实时状态、实时定位信息等)全面信息纳入统一监控平台,并经数据分析平台实现资源的最优化调度,且可确保命令下达的准确及时(见图1)。

3)一体化。通过可视化、物联化可以获得海量数据,但从数据到信息还需要较长的过程。采用数据挖掘技术进行信息综合整理分析,和现有应急指挥系统平台的信息互通融合,才能更有效地发挥应急指挥的效率和作用。

在结合电网的内部信息(调度自动化信息等)与外部信息(救援现场的环境、人员、物资信息等)后,利用数据挖掘功能进行灾害现场的脆弱性分析,进行最优化应急救援指挥调度。同时,一体化的应急通信平台还可以保证信息的及时性、同步性、完整性。现场移动计算终端、现场指挥部、后方应急指挥中心实现“三位一体”的分级访问控制的信息共享系统,确保信息及时、可靠、安全。

2 关键技术

2.1 无线传感器网络

无线传感器网络的基本功能是将一系列在空间上分散的传感器单元通过自组织的无线网络进行连接,从而将各自采集的数据进行传输汇总,以实现对空间分散范围内的物理或环境状况的协作监控,并根据这些信息进行相应的分析和处理。无线传感器网络的基本概念,就是由部署在监测区域内大量的廉价微型传感器节点组成,通过无线通信方式形成的一个多跳自组织网络,并具有其低功耗、低成本、分布式和自组织的特点。

无线传感器网络所具有的众多类型的传感器,可探测包括地震、电磁、温度、湿度、噪声、光强度、压力、土壤成分、移动物体的大小、速度和方向等周边环境中多种多样的现象,能够实时监测和采集网络分布区域内的各种检测对象的信息,并将这些信息发送到网关节点,以实现复杂的指定范围内目标检测与跟踪,具有快速展开、抗毁性强等特点,有着广阔的应用前景。

一个典型的传感器节点可被看作是一个微型计算机,由3部分组成:低功耗微型处理器(信息和路由处理器)、信息传感器(温湿度传感器或RFID芯片等)、通信模块(超短波、微波等)。

该节点可以被看作具有信息传感和路由的双重功能。无线传感网络的核心在于其Adhoc的自组织路由协议,即每个节点可以根据信道情况自动发现和生成路由,以确保最佳的传输质量。在某节点失效时,与其建立路由的节点可以自动寻找其他替代节点进行路由,确保了网络的抗毁能力。

由此可见,无线传感器网络非常适合用在灾害现场进行数据和信息的采集,并通过骨干节点回传至现场指挥中心,再通过卫星或光纤与应急指挥中心相连。

2.2 RFID技术

除了配置在无线传感网络节点上固有的传感器外,在传感网络覆盖范围的其他信息的获取则需要RFID来实现。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作无须人工干预,可工作于各种恶劣环境。RFID技术可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。在灾害救援现场,通过人员或物资随身携带的RFID芯片与无线传感网进行交互,则可以对人员和物资的信息(如位置信息、状态信息等)进行收集。

2.3 移动普适计算(云计算)

普适计算(Pervasive/Ubiquitous Computing)指的是无所不在的、随时随地可以进行计算的一种方式,无论何时何地只要需要,就可以通过某种设备访问到所需的信息(见图2)。

由于现代半导体和电路技术的发展,移动计算终端已经可以做到很小,结合“最后一公里”的无线通信回程接入(如802.11n Wifi Mesh、802.16 Wi Max等),采用便携移动计算终端可以很方便的在接入点附近进行数据的传输。如果搭配相应的终端处理软件,并从接入点的服务器获取数据和资源,则可以在任何时间和地点形成一个“移动终端站”甚至“移动中心站”。在灾害现场的应急指挥部建立数据服务器,甚至应急指挥中心的服务器通过卫星、光纤等宽带连接到现场的无线回程接入点,都可以作为移动普适计算的无线回程接入。现场救援人员通过便携移动计算终端访问无线接入点,则可以获得权限范围内应急指挥中心的所有资料数据,更加有利于现场的救援指挥。

2.4 数据挖掘技术

一体化信息综合技术(数据获取、数据挖掘、专家辅助支持决策系统)要将通过传感器网络获得的海量信息转变为可以供决策参考的知识,必须做数据的获取和挖掘工作。视频信号、传感器信号、RFID信号的获取和数据结构的建模是进行数据挖掘工作的基础。同时,应急指挥中心系统服务平台的各项数据如电网调度自动化信息、监控信息、气候信息、社会信息等,也是数据挖掘的信息基础,利用这些电网内外部环境的基础数据,采用数据挖掘技术则可以最优化地决策应急救援指挥,大大提高应急救援的专业化和效率。

3 系统架构

物联网技术被称为“毛细血管与大动脉完美结合”的通信技术,它能够在第一时间快速展开,密集布设并将信息流贯穿从指挥室到现场工作人员、物资的每一个环节,为决策层提供密布现场每一个角落的一手信息资料,为现场工作人员提供强有力的信息服务支撑,为上级的资源调配指令提供畅通无阻的通信通道。

物联网技术在该应急现场指挥调度系统中,能够填补现有通信系统空缺,提升指挥调度系统布设速度,增加应急指挥调度系统续航能力,增加感知范围,同时节省投资、降低成本。

1)使应急救援现场的各类环境信息、物资及人员的标识及位置信息、图像信息等可以得到密集、实时的采集,并安全、有效地提供给中央指挥控制系统供领导决策部署。

2)使指挥部门可通过该系统实时进行高效的复杂指令传达与人员物资调配。

3)使现场工作各单元可以利用该系统上传一手的灾情及工作信息,同时获取中控系统的智能云服务,有效支持现场作业。

4)中央指挥控制系统根据各类信息构筑传感资源云,从而提高应急救援决策指挥的效率和水平,将电力应急救援工作进一步推动到智能化时代。

与传统通信手段相比,物联网应急救援具有以下优势。

1)不依靠骨干网支撑。物联网是一张自组织的网络,因此与广域通信网络(包括3G网络等)相比,它不需要既有的骨干网络支撑,可以在第一时间迅速架设完成。

2)无限拓展、布设灵活、功耗较低。Wi Max、Wi Fi等技术虽然可以提供较高的通信带宽,但是其通信距离相对有限,而物联网技术由于其具有多跳传输的性能,因此其覆盖范围可以无限拓展,且其设备体积较小,方便携带,布设时开机即组网,灵活便捷,因此可以大大缩短布设施工时间,提高应急救援效率。

3)成本经济。与移动基站相比,物联网不仅不需要在道路交通恢复后再布设(甚至可以通过抛洒布设),成本方面也具有较大的经济性,使用物联网技术可以极大地节省投资,压缩成本。

综上所述,物联网由于其灵活、便捷、高效、密集、无限拓展、自组织网络等特性,非常适用于在应急现场的快速展开,为指挥、决策、调度、反馈、汇报、信息采集等提供双向通信通路,从而大大提升应急救援效率及管理水平。

系统将显示地理信息、环境信息、现场影像信息以及设备、人员、物资等各种要素的信息,并可以分类展示和管理。

系统可以搭载影像图和矢量图等多种GIS要素,获得更充分的地理信息供决策参考。

系统对人员、设备、物资等各种要素进行分类识别、追踪、查询、统计等操作。

该应急现场指挥调度系统的无线传感网部分采用分级管理架构共分为应急中心、现场指挥部、应急行动小组3层。

1)应急中心可对灾害现场所采集上传信息进行实时汇总,智能处理,对各项任务执行情况、物资输送情况进行了解,并发出相应指挥调度方案。

2)现场指挥中心是现场指挥调度的核心机构,根据传感节点上传数据,及应急中心所下达的应急方案,进行现场指挥,并将双向信息进行交互。

3)应急行动小组作为电力应急救援的实施力量,通过移动终端与前端信息中心的互联,可实时得到应急中心的最新指示,并将现场任务实施情况向应急中心进行上报。

该系统所对应硬件架构如图3所示。系统底层为灾害现场密集布设的感知节点,根据不同节点所处环境需求的不同,可搭配各种信息采集模块,如:环境信息传感器、RFID读卡器、摄像头、GPS模块。

通过上述多种感知设备,系统可以全面感知灾害现场的人、财、物等各类实时状况,并将信息传递至汇聚节点,从而由移动终端、前端信息中心、移动指挥车3方面进行信息的接收、处理及上传,最终达到应急中心。应急中心根据所上传信息及处理平台所给出的意见进行决策,将指令传输至各级系统。

4 结语

通过以上技术原则建立的应急通信体系将大大提高电力系统现有应急通信系统的信息化水平,促进与智能电网的融合,使应急救援现场以更加直观、清晰的方式展示,提高应急救援决策指挥的效率和水平,将电力应急救援工作进一步推动到智能化时代。应急的处置和救援是灾害发生时最重要的一环,其中应急通信及指挥系统的建设又是应急处置的根本保障,做好应急通信系统的信息化、智能化建设,将大大提高灾害救援的效率,降低受灾成本,产生极大的经济效益;同时,电力行业应急通信系统的信息可与政府、社会信息共享,成为党和政府应急救援体系中重要的一环,为维护社会稳定、促进社会发展做出电力行业的贡献。

摘要：电力系统应急救援信息化工作是电力应急体系的重要技术发展领域之一,基于物联网技术的电力应急救援系统是电力信息化和智能电网发展的趋势。文章将物联网技术引入到电力现场应急救援现场,利用无线传感网络、RFID、云计算与数据挖掘技术,建立了一个全新的基于物联网的电力应急通信系统解决方案,全面解决了电力应急现场信息报送、指挥调度、救援决策的信息传送问题,为电力应急救援智能化和高效率提供了坚强的技术依据。

关键词：电力应急救援,物联网,无线传感网,数据挖掘

参考文献

[1]杨洪.关于电力应急体系建设的几点建议[J].电力系统通信,2009,30(6):6-8.H.Yang,Some Suggestions for power e-mergency system[J].Power System Com-munication,2009,30(6):6-8.

[2]元翔.贵州电力应急通信网建设思路探讨[J].电力系统通信,2009,30(2):37-40.X.Yuan,Discussion on Emergency Tele-com Network for Guizhou Power Systems[J].Power System Communication,2009,30(2):37-40.

[3]卢俊志.物联网技术在智能电网中的应用[J].电力系统通信,2009,30(6):50-52.JZ.Lu,Application of Internet of Things in Smart Grid[J].Power System Communica-tion,2009,30(6):50-52

电力应急通信系统规划 第5篇

近年来, 我国突发性灾害发生较为频繁, 为了保证电力应急通信系统的安全运行, 提高我国抗灾能力, 国家电网部门明确提出了改善电力应急通信系统的要求。随着通信技术的不断发展和进步, 无线通信技术慢慢取代了原有的有线通信技术, 具有布局灵活、成本较低、稳定性好等优点, 并在电力应急通信系统中得到广泛的运用。OFDMA技术作为无线通信技术最新研究成果, 具有易操作、抗衰落性强等优点, 受到了人们的高度关注。如何在OFDMA技术的基础上, 完善我国的电力应急通信系统成为当今急需解决的重要课题。

1 OFDMA技术的运用优点

1.1 频谱可用率较高

OFDMA技术中具有特殊的OFDM信号, 能够将两个相邻的子载波重叠在一起, 因此OFDMA技术的频谱可用率是非常高的, 甚至与奈奎斯特极限非常接近。在缺乏频谱资源的无线通信环境下, 频谱可用率就显得尤为重要。一方面提高了通信系统的覆盖率, 另一方面提高了宽带运作的效率和安全性。

1.2 抗衰落性比较强

OFDMA技术可以把宽带传输模式转变成为多个子载波形式的窄带传输模式, 电力应急通信操作人员可以从每条子载波通信管道中观察到电力应急通信系统的衰落通信管道, 并在循环前缀的辅助下, 利用较为简单的均衡或者单相抽头来纠正其已经扭曲的通信管道, 以提高通信接收机的效率[1]。

1.3 系统运行效率高

单一的OFDMA系统能够利用每个子载波的通信管道, 每个符号中的比特值和每个子载波通信管道内功率, 让电力应急通信系统总比特率达到最大值。每个子载波的通信管道功率都是平均分配的, 通过不同系统用户衰落通信管道, 为系统用户提供最佳的子载波, 使得系统得到分集增益, 大大提高了系统的运行效率。

1.4 频宽扩展能力强

系统子载波的使用数量是由OFDMA系统中的信号频宽决定的, 所以OFDMA系统频宽具有较强的扩展能力, 其扩展范围从几百Hz至几百MHz。随着移动通信宽带技术的不断发展和进步, OFDMA系统为大频宽的发展提供了重要的技术支持, 实现了单载波的功能。

2 OFDMA技术在电力应急通信系统中的运用

随着OFDMA技术的不断完善, 为电力应急通信系统提供了重要的技术保障, 满足了电力应急通信系统的要求, 提高了电力应急通信系统的运行效率。以下是在OFDMA技术基础上的电力应急通信系统设计和完善。

2.1 电力应急通信基站、卫星定位

在OFDMA技术的支持下建立的系统基站, 不仅能够实现从有线宽带转变成无线宽带的功能, 同时可以形成无线宽带的接收通信系统, 大大提高了电力应急通信系统的工作效率。当出现电力安全经济事故的时候, 能够把系统基站立即部署于存在宽带条件的变电站或者通信站中, 与通信站中的通信网相连接, 为电力系统故障维护人员提供重要依据。系统中的卫星定位功能, 为电力故障维护人员提供立体化的地图, 使得电力应急通信车能够及时赶到事故现场, 进行相应的维修工作。

2.2 电力应急通信车载系统

当电力事故发展时, 车载系统能够特殊的情况下, 快速赶到事故现场, 并实行应急通信系统, 把事故现场的信息传输到电力指挥中心, 保证电力指挥中心在第一时间获取事故现象信息, 及时制定应急措施, 降低事故危害性。车载系统功能主要包括以下三个部分:

1) 视频采集功能

车载系统中的视频采集功能具有低成本、易建设、稳定性好、灵活性高的优点, 成为电力应急视频监视的重要手段。它既可以采用单兵系统进行视频采集, 也可以采用通信车进行视频采集[2]。单兵系统适用于各种环境, 采集信息图像较为详细, 并利用OFDMA系统将采集到的信息传到通信车。通信车再通过无线网络传输的方式, 将其传输至应急指挥中心。

2) 数据传输功能

OFDMA技术的支持上, 车载系统能够实现无线数据传输的功能, 并通过无线网络、光纤链路或者卫星定位系统, 与电力应急指挥中心相连接, 满足不同环境下宽带IP数据传输的要求。手机、计算机等设备终端可以利用无线网络与电力应急通信车所需数据传输相连接, 以满足系统的需求。由于OFDMA具有较高的抗衰落能力, 可以依据子载波信号情况来判断和分配通信管道, 防止通信渠受到干扰, 提高了数据传输的质量。

3) 视频会议功能

车载系统中的视频会议功能为电力应急措施的决策提供一个会议空间, 系统用户可以通过视频会议设备进行现场会议, 并进行现场决策及辅助办公。但是视频信息的数据量较大、稳定性较弱、算法较为复杂。在OFDMA技术支持下的WiMAX系统有效的提高视频信息的清晰度、流畅度及传输速率。

2.3 电力应急通信指挥系统

所谓的电力应急通信指挥系统主要是当电力系统出现重要安全事故时, 通过收集和分析数据, 对电力应急指挥提供重要的决策依据, 并按照应急方案进行一系列的应急控制措施, 以形成预警、预防、处理及善后的应急体系。而在OFDMA技术支持上形成的无线电力应急通信指挥系统, 可以实现人控制车, 车控制应急指挥中心的运行程序[3]。当然也可以在电力控制部门成立总的电力应急指挥中心, 并在各个部门成立分支指挥中心, 构成一个电力应急无线网。事故救援队伍可利用电力应急通信系统采集事故现场的画面和数据, 并通过卫星、通信车等设备, 将采集的信息传输至电力应急指挥中心。救援专家可以利用电力应急通信系统为救援小组提供解决对策, 以保证电力故障的有效处理。

3 结论

随着OFDMA技术在电力通信的应用, 其易操作、频谱可用率高、抗衰落性强等优点, 大大提高了电力应急通信系统运行效率和安全性, 为我国无线电力应急通信系统的实现提供重要的技术支持, 促进我国电力应急通信系统的发展。

参考文献

[1]付重, 肖行诠.电力应急通信系统应用研究[J].电力系统通信, 2011, 8 (5) :67-68.

[2]王智勇.湖北电力应急综合卫星通信系统的实现[J].湖北电力, 2010, 12 (4) :78-79.

电力应急通信系统规划 第6篇

(1)实现双向数据传输。电力系统应急VSAT卫星通信最主要的任务就是双向数据传输业务，主要应用于调度自动化、送和配电网自动化、电能管理及MIS系统的双向数据传输。在双向数据传输过程中，电力系统应急VSAT卫星通信具备中低速率、续传输、呈星型拓扑结构(可实时指令控制远端变电站)且指令传送及返回时延<15 s等优势。(2)工业视频传输监控。VSAT卫星通信可以充分运用IP技术引入MPEG-Ⅱ或者H1320多点控制单元(MCU)，通过卫星图像通信功能，可以实现公司内部网络会议以及主站对远端小站(变电站)的实时视频监控。(3)卫星勤务电话通信。由于常规卫星电话均存在一定的时延问题，而电力系统专用的应急卫星通信专网中话音业务也是一个辅助业务。由于电力系统的特殊性，地区调度与远端变电站之间需要进行语音联系，VSAT卫星通信可以为用户专门提供一路话音服务，以此来满足地区调度与远端变电站之间的语音要求[1]。

二、电力应急通信中VSAT卫星通信组网方案

(1)县调范围VSAT网络方案。此组建方案主要是应用于几个小站之间的通信，尤其是业务量较少(主要传输数据及少量话音通信)，因此对于通信系统的实时性要求较低，可以采取租用商业卫星通信网络。在组网时采取共享主站方案，均以调度部门、变电所、远端小站的方式接入系统，主要运用“双跳”连接。(2)地调范围VSAT网络方案。此组建方案主要是应用于数量较多(几十个小站之间)站点的通信，其通信业务主演涵盖：中低速率数据通道、话音传输、图像传输通道以及太网接口等等。由于此类通信网络结构需要具备较高传输实时性且信息种类较多，因此需要组建专用的VSAT系统，调度部门、变电所、远端小站主要采取“单跳”连接方式，建立起以调度部门为中心，电力系统内的厂、所为远端小站的VSAT网络通信系统。(3)省级系统VSAT网络方案。省级系统内厂站VSAT网络主要是指组建一个系统调度中站覆盖全省所有变电所、远端小站的VSAT通信网络。该通信网络系统必须能够保证各个地调至省调通局之间以及各个地调至所有覆盖范围内的厂、所之间的通信传输均为“单跳”连接方式，在整个通信网络管理系统中需要设置一个中心站，主要负责监视、控制系统和管理整个通信网络[2]。

三、电网VSAT卫星应急通信建设实例

在国网公司VSAT卫星应急通信网络的建设当中，组网方案主要采用的是以省公司统一VSAT网络平台方案(即：采用分层、分区域架构形式)。省信通公司范围内，在省调控中心建设中心站/主站，各个厂站建设子站系统(主要设备为便携小站和车载站)，通过中心站/主站与每个子站直接通信，构成星状卫星通信网。网络结构如图1所示。

主站系统是利用卫星运营主站，卫星带宽资源是利用租用的亚太5号卫星Ku波段转发器资源。中心主站至220 kV变电站卫星通信电路开通，使通道具备了应急条件下为电网提供可靠通信通道的条件。这使整个电网的电力通信系统在运行时更加稳定和可靠，保障电网安全抵御自然灾害的能力将会得到质的提升。

参考文献

[1]陈旭彬^,刘海洋.卫星通信在应急通信中的应用[J].数字通信世界^,2012⁽10^):67-69

电力应急通信系统规划 第7篇

安徽省电力公司和地市、县公司现有的电力突发事件应急指挥系统普遍依靠地面公网通道通信, 用于指挥处置电力突发事件, 现有系统传输现场视频单一, 图像断续模糊。当重大电力突发事件发生时, 所在地点的公共通信设施可能同样被破坏, 造成的影响和损失也尤其巨大。为提高应对突发事件的能力, 安徽省电力公司建设了基于WiFi构建电力应急卫星通信系统, 该系统将电力突发事件现场的语音视频、数据业务灵活采集和处理以双码流实时流畅传送到应急指挥中心。本文详细介绍应急卫星通信系统的组成, 应急通信设备的功能及实现方式。

2 Wi Fi构建电力应急卫星通信系统介绍

2.1 系统结构

系统由便携站、卫星通信链路和指挥中心等三个部分组成;各部分按照一定的通信条件、实现手段、集成要求等, 统一标准, 统一规划, 实现系统集成;并达到完成与现有“应急指挥系统”的无缝连接, 系统应用拓扑如图1所示。

2.2 便携站系统设计

便携站系统由卫星信号处理系统及WiFi单兵传输多媒体系统组成, 其卫星信号处理系统实现指挥中心与Wi Fi单兵多媒体系统音视频、数据传输便携基站功能。同时设计融合了远距离无线单兵系统数据通信以太网接口, 为应急抢险增添了一种通信通道。该系统原理框图如图2所示。通过研制的WiFi手提式便携箱用来放置Wi Fi单兵传输多媒体系统中终端设备, 由现场抢险人员携带, 可以实现现场移动音视频数据的双向采集、编码和发送, 以及双向语音通信;指挥中心对接收音视频信号进行解码和播放, 同时支持PDA、PC双向数据通信和双向IP电话语音通信, 便携站系统主要用于各种野外应急通信保障, 通过便携站将应急现场的视频、电话、网络接入指挥中心, 供各级指挥机构进行应急事件决策、指挥。

主要技术指标:

(1) H.264 Main Profile视频压缩; (2) 双码流音视频传输技术; (3) WiFi自动桥接组网技术; (4) 多模式分辨率:D1、CIF、QCIF。

以TCP/IP为数据传输交换平台的综合接入系统支持语音、视频、数据、传真等不同数据的接入。接入系统内置完善的路由机制与QoS功能, 并自带TCP加速功能。经过路由处理的IP数据进入卫星终端后经过信号编码、调制等程序后成为L波段载波信号, 经由L波段信号电缆连接至功率放大器 (BUC) , 经变频、功率放大通过便携式自动跟踪天线发射上卫星, 并由卫星转发至指挥中心固定站。固定站端通过固定天线接收到卫星信号, 经过高频头 (LNB) 变频整形后输入卫星终端, 由卫星终端将L波段载波进行解调、解码程序后还原成IP数据送入本地局域网, 并送入不同的应用设备, 反之同样。

2.3 Wi Fi无线传输多媒体系统设计

(1) Wi Fi无线传输多媒体系统基于Wi Fi通信技术、音 (视) 频传输与处理、数据通信等技术, 其研制的新型电力WiFi应急通信便携箱, 能够支持PDA、PC、IP电话等无线终端设备接入。实现了现场Wi Fi多媒体便携箱与应急指挥中心移动通信。将现场音视频数据或文件通过Wi Fi路由器传到卫星信号系统转变成卫星信号传到指挥中心, 实现与指挥中心的点对点通信。

(2) 实现多点通信, IP电话可以组建IP电话群依靠现场WiFi网络实现点对点语音通信。也能通过卫星链路与指挥中心通信。现场应急通信终端设备能迅速组网, 将音视频、图片、数据业务通过WiFi传输到卫星链路, 视频图像可依据卫星带宽设置, 双码流技术可以在视频传输标清图像的同时, 本地保存高清晰图像, 供事后上传查看。

2.4 指挥中心系统设计

指挥中心系统由固定天线接收到卫星信号, 经过高频头变频后输入卫星终端, 由卫星终端将L波段载波进行解调、解码程序后还原成IP数据送入本地局域网, 并送入不同的应用设备, 形成一个大的局域网, 达到数据通信的目的。

2.4.1 卫星通信系统管理

(1) 调度控制:调度卫星带宽分配; (2) 参数配置:可对卫星通信终端设备进行工作参数配置和调整; (3) 状态监控:监视通信链路质量, 远程故障诊断, 在线测试设备和系统的性能指标; (4) 统计管理:采集记录网络日常运行数据, 提供全面的业务统计功能, 生成相关统计报告。

2.4.2 应急通信数据管理

管理应急通信事件, 包括:管理应急通信主站和现场基本情况, 同步通信音视频记录, 事后传回的音视频记录, 音视频图像数据后处理, 提供相关人员通过WEB方式查询、回放等。

2.4.3 接收功率计算与天线尺寸

根据电波传播理论, 通信链路中电波的自由空间衰减为:

其中为工作波长, 在卫星通信中, d为卫星到接收站的距离:

式中为卫星星下点的经度, 为地球站经度, 为地球站纬度。

如果源点的发射功率为Pt, 接收方向上发射天线的增益为Gt, 接收天线的增益为Gr, 下行链路的自由空间衰减为Ld, 则接收到的功率为:

在卫星通信中, Pt×Gt定义为等效全向辐射功率EIRP, 该值由卫星公司提供, 通常以等高线图或表格的形式提供给用户。并将大气闪烁损耗、天线指向误差和馈源极化调整误差对接收的影响归结为Ld (Ku波段上行或下行链路瞬间雨衰量可超过10dB) , 则公式 (2) 变为:

确定, 其中D为接收天线的直径 (米) , 为接收天线的效率, 通常在50%~70%之间 (偏馈天线为65%, 前馈天线为55%) 。

通过卫星通信, 指挥中心接收天线功率Pt=16W, 接收天线的直径D=2.4米完全可以满足在全省境内电力应急抢修的需要。

3 Wi Fi构建电力应急卫星通信系统特点

3.1 基于Wi Fi快速组网和自动桥接技术

WiFi无线传输多媒体系统作为在应急抢险现场搭建通信平台, 便携音视频采集终端、语音通信终端、Wi Fi路由器、音视频解码终端能够以有线方式和无线方式与Wi Fi路由器快速建立双向Wi Fi通信网。所有通信终端放置手提式便携箱内, 电力突发事件发生时, 开启便携箱电源开关, Wi Fi路由器工作后, 在抢修现场快速组建传输速率高达300M Wi Fi网络, 通信终端设备能够在1分钟内自动连接现场WiFi网络, 实现通信终端设备WiFi快速组网通信。现场网络可以设置64位密钥加密接入本网络, 保证通信的安全性。在抢险现场IP电话通信终端也可以利用本地WiFi网络快速组网成IP电话群不但能实现现场抢修人员间通信, 也能实现应急区域与指挥中心双向通信。

便携箱内WiFi路由器与卫星信号处理系统内WiFi路由器配置参数SSID、信道、WPA2-PSK密码必须设置相同, 便携箱内WiFi路由器IP地址与卫星信号处理系统内WiFi路由器IP地址配置在同一个网段并且不同IP地址, 防止IP相同造成桥接通信失败。便携箱内Wi Fi路由器的WDS必须要开启。通过以上桥接参数配置, 在应急抢修现场能够组建半径300米左右的1-13通道自动桥接网络, 在建立桥接的初次使用时, 需要注意:便携箱内Wi Fi路由器参数DHCP设置成不启用, 才可以建立桥接通信。实现了便携箱内各通信终端设备通过桥接网络把应急抢修现场音视频、数据实时传输到卫星信号处理系统后回传应急指挥中心, 便携站系统结构框图如图3所示。

3.2 双码流视频传输技术

双码流视频传输是本系统又一特点, 传统的双码流采用一种码流用于网络传输, 一种码流用于高品质实时存储, 其传输方式有两种:一种方式是两种码流率使用相同分辨率, 在传输视频时, 非常容易造成网络的拥塞, 只能用在网络带宽非常充裕的场合。另一种方式是两种码流率使用不同分辨率, 分辨率较大码流用作本地录像存储, 分辨率较小的码流用作实时浏览, 但用法不够灵活, 如带宽充裕的情况下也只能浏览低分辨率的图像。本文设计的Wi Fi多媒体便携箱视频回传独具双码流自动调节功能, 优化H.264 Main profile压缩算法, 带宽占用比MPEG-4节省30%。可实现本地高清存储, 远程流畅监控。远程监控时, 还可根据网络带宽状况自由选择主码流或次码流, 能够根据客户端画面分割的方式进行分辨率自动调节, 用户大画面浏览时, 传输高分辨率主码流, 小画面浏览时, 传输低分辨率次码流。同时支持大容量SD卡本地存储, 解决了网络带宽不足情况下, 能够实时、流畅、清晰的音频、视频的传输。

4 应用实例

该系统在安徽省电力公司某地市公司电力通信突发灾难下应用, 该区域电力通信网络失去了与指挥中心的联系。公司启动了应急预案, 迅速在通信灾难现场架设了WiFi单兵卫星通信系统, 组建了Wi Fi通信网络、卫星通信传输链路, 成功实现了灾难现场音视频、数据传输到安徽省电力抢险应急指挥中心。应急指挥中心把现场音、视频流数据解码后展现在指挥中心大屏幕电视墙, 现场抢修视频画面、语音清晰流畅, 实现了电力应急抢险指挥中心与抢险现场建立了双向通信。在应急指挥中心统一部署下, 电力应急抢修人员第一时间恢复了电力通信。

参考文献

[1]李伯中.应急指挥通信系统的功能及业务实现, 北京国电2010, 3LI Bo-zhong.Emergency command communication system func-tion and Service realization, Beijing state power2010, 3

[2]田世明.国家电网公司应急指挥中心建设规范, 2008, 9TIAN Shi-ming.China state grid corp emergency command cen-ter construction standard, 2008, 9

[3]周鸿喜.焦阳.魏伟.张娜.应急指挥通信系统的功能与特点, 国网信息通信有限公司2011, 4

简述电力系统通信的规划和实施 第8篇

对于电力系统通信的具体规划方案来讲, 需要进行三方面的确认。第一个方面是要确定电力系统通信的业务内容。第二个方面是要对电力系统通信的技术方案给予确定。第三个方面是要对电力系统通信的网管建设具体实施方案给予确定。下面进行详细的叙述。

1 首先要确定电力系统通信的业务内容

依照电力系统的电网管理运行来讲, 电力系统中最为重要的是通信系统。这是因为通信系统无论是在经营能力还是业务位置都占据着电力系统非常重要, 具有不可替代的作用。经历了七个阶段的发展和创新, 电力系统通信主要包括了四种业务。第一种是电力系统通信中的传统形式的电话业务。第二种是电力系统通信中的视频图像通信业务。第三种是电力系统通信中的实时数据传输业务。第四种是电力系统通信中的MIS业务。这四种通信业务各有所长, 下面进行详细的分析和阐述。

(1) 业务一:电力系统通信中的传统形式的电话业务。

传统的电话业务主要有行政通话业务和调度通话业务, 这两方面的通话业务是现在店里系统的主营业务。不断降低的电话网关价格以及已经普及的话音压缩技术可能会让IP电话逐渐取代传统的电话业务。本文需要强调的是, 伴随着电力系统的变电站大多变成了无人看守的远程控制变电站, 电力系统的通信业务中的电话业务正在逐年的被压缩, 规模越来越小。

(2) 业务二:电力系统通信中的视频图像通信业务。

电力系统的通信中的视频图像业务包括了两个分项业务。第一个分项业务是远程视频会议业务;第二个分项是远程视频监控业务。这两种业务在电力系统中的应用非常的广泛, 这是因为现在的电力系统中大多实现了现代化, 因此现代化的电力系统中, 智能视频图像业务已经是非常的重要。本文用电力系统中无人变电站来进行举例说明:无人变电站中的电网系统的自动运行, 出现故障时的自动报警, 都是通过远程的视频监控进行的, 现在来看对于无人看守的变电站等电力系统中的无看守的运行岗位, 采用远程视频进行监控运行时非常方便和必须的。通过这种形式可以有效的节省人工。此外, 电力系统的通信多媒体业务主要是由远程视频会议和远程视频监控两方面组成的。现阶段电力系统中的信息化网络业务中, 多媒体通信业务已经占据了主要的位置。在接口方式上面, 基于TCP/IP协议的10Base-T网络接口方式或者100Base-T网络接口方式会逐渐成为主流接口方式。

(3) 业务三:电力系统通信中的实时数据传输业务。

电力系统的通信业务中, 实时数据传输业务直接关系到电力系统的运行的安全性能和可靠性能, 同时稳定性能也是实时数据传输业务直接影响的。现阶段的电力系统正在全面的建设电力的自动化建设, 这样就要求电力系统通信中的实时数据传输业务必须要保证电力系统的运行正常。当前不少电网负责数据实时传输的通常还是DDN网络或者载波电缆, 但是业务发展对通信速率要求的提高会推动电力系统通信能力不断发展, 可以预见, 基于TCP/IP协议的10Base-T网络接口方式或者100Base-T网络接口方式会逐渐成为电力系统通信的主要接口方式, 为数据的实时化传输提供保证。

(4) 业务四:电力系统通信中的MIS业务。

本文简述的MIS通信业务指的是管理信息系统业务。这种业务的主要特点是人和设备要统一的并入管理信息的系统中。这种设备现阶段也是电力系统通信业务的业务之一。这种业务现在的主要任务是连接电力系统和社会公共网络中的连接和数据交换。但是MIS通信业务伴随着业务量的不断增多, 要惊醒宽带的数字化网络来实现业务量加大后的业务平稳运行, 维护电力系统的运行稳定。

2 其次要对电力系统通信的技术方案给予确定

电力系统的较为成熟的两种技术方案分别是SDH通信技术方案和ATM通信技术方案。但凡是这两种技术方案都要面对的一个问题是IP通信数据业务得出增多。在电力系统的通信技术方案确定中, 无论是采用SDH通信技术方案还是ATM通信技术方案, 在使用的时候都要最大限度的考量IP技术的融合问题。SDH技术方案由于采用了同步时分复用方式。TM技术方案属于统计时分系统。

3 最后要对电力系统通信的网管建设具体实施方案给予确定

在进行网管建设具体实施方案的确定的过程中, 要分两步进行操作。第一是要完善电力系统的通信设备;第二是要完善相应的通信服务系统。

参考文献

[1]胡海云.电力系统通信的网络化建设[J].四川电力技术, 2007 (02) :205-206.

[2]苏波, 袁辉, 王碧翠.电力系统通信发展趋势研究[J].科技信息 (学术研究) , 2008 (20) :125-126.