（1国网浙江省电力公司丽水供电公司 323000; 2国网浙江丽水市莲都区供电公司 323000）
摘要：电力通信网是电力系统内部的专用通信网络，它是电力系统监测电力设备的专用通道，随着电力系统发展而逐渐形成。电网运行数据采集的可靠性和实时性是电力系统通信网最重要的特点，在电力系统出现故障时，能尽快地把故障信息返回到监视界面，给调度人员提供判断依据，使电网迅速恢复。电力系统通信网有别于公用网的另一特点是配电终端非常分散，需要传输的数据容量较小，通信网随电网建设使网络复杂。为支撑智能电网的发展，建设一个能够满足配网业务对安全性、可靠性的要求，而且具有宽带化发展前景的通信网络是非常必要的。
关键字：配网自动化；通讯技术；方案研究
1.配网自动化通信方案研究
配电网自身的网络结构和地域特点决定了通信网络结构复杂、分布分散、节点多、工作环境差等等特征，使得通信技术的选择异常复杂，目前配网通信系统在使用的技术方案有光纤通信、中压载波通信、无线公网通信、无线专网通信等等，如图 3-1 所示：
1.1 光纤通信技术
电力通信网采用光纤通信已有很长时间，技术上已经非常成熟。光纤通信具有安全性高、可靠性高、实时性强、容量大、速率高等优势。然而由于受到配电网与用电网网架分布广散杂多特征的影响，光纤配网的大规模应用还面临着很多实际困难，光纤通信的建设主要受老城区施工困难、建设成本高和网络结构不稳定的三方面因素的影响。
1.2 中压电力载波通信
中压电线载波通信是以中压配电线作为信息载体的通信技术。其优点是可以利用现有的配网输电线路进行通信，不需另铺专用通信线路，具有投资成本低、易于建设等优势。但受限于其技术体制的影响，实际应用中它有如下缺点：1）载波通道衰耗变化剧烈；2）配网线路干扰严重；3)网络可扩展性差； 4）网络可靠性不高；5）建设周期受停电因素影响。
1.3 无线公网通信
无线公网是指由公网通信运营商建设并且对公众开放的通信网络。目前国内无线公网通信采用的技术包括 2G 系统的 GSM 体制 GPRS/EDGE 和基于 CDMA 体制的CDMA2000 1x，以及 3G 系统的 WCDMA、TD-SCDMA、CDMA2000 1x EVDO。目前各大城市均有 WCDMA 和 TD-SCDMA 覆盖网络，公网运营商采用双模终端，实现 2G网络补充 3G 网络覆盖的方式运营。
无线公网对用户的数量没有限制，用户无需建网和维护，具有建设周期短、业务开展快、初期网络成本低等特点。但是电力系统业务与公众用户共用同一个网络，同时也没有针对自动化业务高实时、高可靠性的专用保障措施，具有种种局限性，主要体现在： 1）无法传输“控制类”类业务；2）安全保障体制不完善；3）网络通道不可控；4）终端在线率及通信成功率低。
1.4 无线专网通信
当前广域覆盖的无线宽带技术中，主要是 OFDM 技术为基础的 McWiLL、WiMAX、TD-LTE 和 FDD-LTE，基于此类技术的无线专网主要优势如下：1）带宽容量大；2）安全性高；3）建设方式简单。
2.无线专网通信技术研究
2.1 专用通信网的形成与发展
专用通信网是指为满足一些企业单位内部的组织管理需求，利用无线宽带技术建设的通信网络，它往往根据企业的具体业务进行针对性的定制，以解决其生产调度之类的需求。专用通信网的产生原因一般有三点：
1）内部生产和管理对通信有特殊的需求；
2）公用网络的现状不能满足企业需求；
3）租用公用通信网络的费用较高，自建专网具有更好的性价比。
电力通信专网的建设主要属于原因，即电力保护、调度控制、应急通信等业务对网络的安全性、时延、路由、通道可用性等有严格要求，公网难以满足此要求，只能建设专网并有专门机构管理，才能确保电网安全、可靠运行。
虽然专用通信网不面向公众开放，属于行业专用，但它社会经济发展也具有很大的影响。专用通信网不仅可以满足行业的特定需要，还可以起到促进电信市场和技术发展的作用。
2.2 无线专网技术与无线公网的不同
无线专网技术与无线公网技术，其不同性主要体现为：
1）网络容量规划目标不同：
无线公网以资源利用最大化为规划目标，基于统计用户的利用概率规划网络容量。其使用的网络容量单位是 Erl（爱尔兰），一般按平均每用户 0.025Erl（即平均每用户每小时通话 1.5 分钟）来规划网络容量。这种规划容量的方式仅适用于普通用户的一般时间，在很多情况下都容易出现网络拥塞情况。
无线专网以业务实际需求及其发展为规划目标，基于现有用户容量和吞吐量的需求，并考虑一定时期的业务发展来规划网络容量，确保业务的实时在线运行。
2）业务模型不同：
无线公网的发展是根据公众的业务模型而开发的，强调下行流量的增大，而上行流量一般偏小。
无线专网上下行通常采用同样的技术体制，可以根据不同行业的模型，自动调整上下行业务比例。
3）关注的内容不同：
无线公网自始至终都是以语音业务为基础，由于语音业务具有实时感知性，因此对于公网运营商来说，客户在语音质量发生弱化的情况下产生的投诉将极大影响公网运营商的社会形象及企业效益，因此语音业务对于传统的公网运营商来说具有绝对优先权。
无线专网首先考虑满足专网用户的数据业务，如智能电网中的“三遥”、“保护”等业务，其次才是对语音业务的 QoS 控制、时延等方面进行考虑，因此专网建设将以数据业务优先级高于语音业务作为策略。
4）专网追求更高的频率利用率：
相对而言公网的频率资源更丰富，因此频率规划方面不是非常强调频谱效率。无线专网往往频率有限，需要更加着重频谱效率，通过提高频谱利用效率能够在有限的频谱资源下，提供更高的数据吞吐量，在降低了企业业务频谱资源申请难度的同时，保证了企业业务的有效开展。
5）网络覆盖关注点不同：
无线公网在大城市建网时，基站密度非常大，但对于公网运营商来说，对于覆盖的关注主要考虑到同心圆规划，对于重点地区、重点人群进行重点覆盖保障，而对于相对次要的地区，如农村、郊区等地方的覆盖的要求则明显弱于中心城区，因此从公网建设的投资收益比来看，公网建设更关注于能够产生较大企业效益的地区覆盖度。
无线专网着眼点与公网则有着比较大的区别。以智能配网的无线专网为例，首先无线专网无法建设大量的基站，也没有那么大的容量，但覆盖的目标是所有配电终端 100%覆盖，由于智能电网终端的分布较为零散，尤其对于农村、远郊以及野外等公网覆盖相对较弱的地区，无线专网也必须保证能够有效覆盖，因此覆盖是无线专网建设中最重要的问题之一。
6）无线专网安全性提升：
首先是技术体制的安全性提升。以 LTE 网络为例，在 eNodeB 运行过程中，可能遇到很多安全威胁，影响 eNodeB 的正常运作。在 ITU-TX.800 协议和 ITU-TX.805 协议中定义了五种基本的安全威胁类型，分别为：1）破坏信息或/以及其他资源；2）讹用或篡改信息；
3）盗窃或删除信息或/以及其他资源；4）泄露信息；5）中断业务，而针对以上 5 种安全威胁，ITU-TX.805 识别并定义了 8 种安全措施，分别为：1）接入控制；2）认证；3）不可否认；4）数据机密性；5)通信安全；6）数据完整性；7）可用性；8）私密性。
其次，除以上协议所保证的安全机制外，公网设备基本建设在各类民间位置，如民房、室外安放等，安全性相对较低；而无线专网（以智能电网的无线专网为例）的网络设备基本安放在配电所/房，对于网络设备安全性保障明显优于公网设备，因此无线专网具有更为完善的安全机制，能够抵御各种安全威胁，确保行业应用的正常开展。
总之，无线专网可定制性高，在行业中可进行针对性建设，具有良好的应用价值。
3.小结
配网自动化业务对通信网络的安全性、可靠性等都有较严格要求，而且配用电业务有向宽带化迅速发展的趋势，不适合采用无线公网承载；而采用光纤通信、中压载波等技术都有无法实现短时间广覆盖的问题。同时电网保护、调度控制类业务，对通信安全性要求特别高，对通信的时延、路由要求非常严格，通信的失效可能影响电网的保护执行，导致电网瘫痪；因此，电力通信必须采用专网通信网络承载。
总体上，光纤通信是通信效果最好的通信方式，但价格昂贵，施工困难，工期无法确定；公网通信是最经济的通信方式，但无法满足配网自动化、配网保护与控制业务的通信需求，且网络不受控。因此，未来配网通信技术应是“光纤通信+无线专网”相结合为主，公网无线为补充的通信模式。因此，为支撑智能电网的发展，具有专网专用的、可定制安全策略的、可自主管理的电力无线专网的建设是非常必要的。
论文作者:陈扬哲1,张弛2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第18期
论文发表时间:2016/12/1
标签：公网论文; 专网论文; 业务论文; 通信论文; td-scdma论文; 网络论文; 通信网论文; 《电力设备》2016年第18期论文;