摘要：电力通信领域光纤组网方式应用范围非常广泛，一旦发生自然灾害，都会严重威胁这些光缆的正常运行，大面积光缆中断问题也可能会发生，所以必须重视电力通信无线通信技术。本文主要分析了几种无线通信技术，概述了电力通信专网中无线通信技术的应用优点，并提出了组网方案。
关键词：无线通信技术；电力；通信；专网
引言
近年来，无线通信技术已逐渐成为通信领域中使用最广、发展最迅速的一种技术类型，且目前正在向全球化无线网络方向发展。在电力通信专网中，最重要的组网方式便是光纤通信，但自然灾害的出现常对光缆造成影响，并威胁着通信安全。无线通信技术的应用可解决上述问题，故近年来应用十分广泛。
1几种主要的无线通信技术概述
1.1VSAT卫星通信技术
VSAT是Very Small Aperture Terminal的缩写，意为甚小口径卫星终端站。整个系统由卫星，主站，VSAT端站组成，网络拓扑可分为星状结构和网状结构。其中，星状结构网络的端站间通信需要通过主站转发，网状结构网络的端站之间可直接建立链路传输，主站主要功能是监控整个之间的通信。
VSAT卫星通信系统具有地面站天线尺寸小（一般小于2米），发射功率小（≤3W），建设周期短，价格低廉，且不受地形和气候等因素影响，比较适用于电力通信网络。
1.2LoRa无线通信技术
LoRa是低功耗广域网（LPWAN）通信技术，是基于扩频技术的一种超远距离无线通信技术。典型的LoRa通信系统由终端，基站，网关服务器组成，主要工作在433，470，915等免费频段。它具有传输距离远（可达1.5千米），低功耗，大容量，抗干扰能力强，低成本等特点，可在基站和网关实现无缝切换、冲突避让和TDM等技术，提高系统的容灾性能和稳定性，并可通过基站以三角测量等方法实现终端定位，在系统通信速率要求不高的情况下，是实现最后一公里网络覆盖的较好选择。
1.3地面微波通信
地面微波通信，是指在地表可视距离范围内（一般30~50KM），以特定波长的电磁波进行通信的一种技术。微波通信频段一般为0.3GHz～3THz，它具有频带宽，传输容量大，方向性强等特点，具有良好的抗灾性能，在水灾，台风的等灾害性气候影响下提供可靠的通信。但是，微波通信在空空传输过程中容易受到干扰，波束传输方向上不能有明显构造物遮挡，且超过视距时需要使用中继通信，因此，需要在无线电管理部门严格管理下进行建设。
1.4 4G 技术
4G是第四代移动通信及其技术的简称，是集3G和WLAN于一体的，能够提供高速上行和下载的一款技术产品，也是目前运营商网络中覆盖最广，最稳定的移动通信技术。它可以在DSL以及电视网络无法覆盖的地方部署，再以4G网络为核心，扩展到整个地区。
电力通信的特点是分散，覆盖范围广，容量要求不是很大，WIMAX的覆盖范围广，传输速率高，点对多点的特点正好满足电力通信网络的。
1.5 GPRS技术
GPRS技术属于一种传统的移动数据通信业务，属于移动用户与数据网络之间的桥梁，能够为用户提供无线IP以及X2.5服务。这种技术能够利用分组交换技术，使每个用户能够使用多个无线信道，同一个无线信道又能够为多个用户所使用，以此极大的提升数据传输速率。此外，GPRS技术还能够将数据进行分组输送和接收，用户可按照流量计费，极大地降低了服务成本。
2 电力通信专网中无线通信技术的应用优点
基于电网覆盖范围大，建设区域地形、气候复杂等特点，在电力通信专网中考虑加大无线通信技术的应用是十分有必要的。由于配电网络涉及国计民生，在保障通信网络可靠的同时，必须考虑建设及维护成本，因此，在电力通信网络设计建造过程中个，需要基于实际需求，因地制宜，才能更好地保证组网方案的科学性。
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2.1 在发生自然灾害时为电力系统提供应急通信
在电网运行中，灾害应急通信在电力系统中最为重要，无线通信部署迅速，抗灾能力强的特点，使其成为应急通信的最佳选择。特别是当难以及时消除光缆故障时，使用无线通信网络作为紧急通信模式是很有必要的。
2.2 能满足远距离通信接入和延伸需求
随着我国供电和配电网的不断发展，越来越多的变电站基站分布越来越广泛，也越来越偏远，给人们带来方便的同时也给变电站的设备维护以及计量设备数据抄读带来了很大的困难。对于偏远的变电站以及计量设备而言，铺设传统有线通信网络的成本巨大，且施工难度大，往往导致主站无法获得良好有效的数据，同时还增加了运维部门的工作负担。无线网络具有无需布线，调试及维护方便的特点，非常适合在这种情况下使用，提高电力系统的整体稳定性。
2.3 在配网自动化方面更优越
目前我国在配电网自动化建设方面还很薄弱，实现配网自动化的一个很重要的环节，是运行数据的收集，因此，通信子系统的建设是重中之重。使用无线通信，可以免去布线，防灾，维护等麻烦，实现快速覆盖，节省投资，同时通过扩展业务，也能为用户提供更加多样化的服务。
2.4实现末端数据的及时上送
无线通信技术可实现对末端用户用电量的实时监控，通过计算机可及时获知负载及线路的变化，并对情况做进一步的分析及预测，实现对发变电量的精确控制以及灾难性事件的及时处置。
3 组网方案
3.1 电力通信专用网中的无线网络组网主要指导思想
综合以上几种主流的无线通信技术，WIMAX、WMN，卫星通信等四种无线通信技术都可用于电力通信专网的急救通讯服务，但 WIMAX 无线通信网络更适用于配电网自动化通信中的应用。因此，在电力通信网建设中，WIMAX 无线通信技术是首选。此外，为了防止浪费，避免重复建设，一般可以将 WIMAX 通信技术、WLAN 通信技术和卫星通信技术进行有机结合，并设置网络切换机制，根据实际情况做出各种通信网络的最大化利用，防止资源浪费，提高网络资源的利用率。
3.2 组网方案
从上面的描述可以看出，电力通信专网的技术要求主要体现在配电网数据通信、灾难冗余方面，应该对各种施工方案进行详细的分析，然后选择其中的一个最合理的解决方案，来扩大电力通信专网建设和配电网通信网络。总的来说，VSAT、地面微波通信都是适用于电力通信专网的灾难通讯技术，从配电网通信的角度来看，4G和LoRa技术显得更适合。
设计组网方案时，为适应不同的网络环境，可以将多种通信技术相结合，实现从骨干网到末端网络的全覆盖。在运营商基站提供稳定网络覆盖和足够接入点的区域，应在设备中直接集成GPRS或4G通信，以获得更为可靠的数据通道，减少运维量。若考虑成本问题，也可以增加接入网网关设备，网关由GPRS或4G网络提供internet网络连接，下行使用LoRa无线、物理总线等多种物理信道，实现不同环境的大量设备接入。在运营商基站无法覆盖的区域，如节点无通信速率及带宽要求，可选择自主建设基站，例如Lora基站。如节点有通信的实时性要求，则可以选择建设地面微波中继站的方式，实现配网业务连接到每个节点。在组网设计方案中，应考虑网关及信道的冗余，满足灾变现场的通信业务需要。此外，在重要且地处偏远的站点，应利用VSAT作为一种特殊的通信网络，有效满足配电网自动化及容灾需求。
4结束语
总之，目前的电力系统通信主要以光纤为主，其具有较高的传输率和可靠性，由于近年来自然灾害频发，故对配网的自动化和智能化均提出更高要求，将无线通信技术应用其中，可进行快速部署和处理，并有效解决上述问题，应用效果显著，同时也为电力通信网络的可靠性和完善性提供了保障。
参考文献：
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[2]黄敏，熊刚，向琼.无线自组网技术在低压集抄的应用[J].中国电业技术版，2015（11）：71~73.
论文作者:蔡高琰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第12期
论文发表时间:2018/8/9
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