0  引言

    電力通信系統發展到現在已經到了瓶頸期，從終端到基站的最后一公里問題越來越影響通信系統的建設以及業務應用，電力業務本身存在分布廣泛、環境復雜的特點，為通信系統的建設加大了難度，傳統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技術的發展為解決通信系統建設最后一公里的問題提供了解決方案。 

1  電力業務通信需求現狀

1.1  智能電網通信業務需求現狀

    （1）運行監控業務需求分析。電網運行監控業務將現代計算機技術、通信網絡技術、自動化技術集于一體，需要可靠的通信手段，在古城區、CBD、農村地區等大量信息點光纖布放不到位的地方，無線專網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測終端主要依靠無線公網，選擇的制式有2G的GPRS、3G的CDMA和4G的LTE，制式不統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）配電工區業務需求分析。傳統的輸配電狀態監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，實現輸配電設備狀態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感知終端需求約為6個，安全要求高，質量要求高，帶寬要求高。

1.2  智能電網擴展業務需求

    （1）變電運維室業務需求分析。變電設備數據化和信息化管理，現有輸配電網設備和電纜種類繁雜、數量眾多，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提出了靈活可靠的接入需求。檢修現場遠程視頻監控應用，對于重要保電、重點檢修、應急搶修工作現場進行實時全程監控和語音通話具有重要作用。（2）輸電運檢室業務需求分析。對220 kV變電站聯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、動態增容、故障定位、視頻監控等在線監測裝置，采集相關監測數據，及時發現設備隱患，防止突發性事故發生，快速進行故障定位，減少線路停電時間。（3）電纜運檢室業務需求分析。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、接地環流、中間接頭溫度、接地電阻、通道水位、環境氣體等參數進行實時監測。（4）營銷部業務需求分析。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、安監部業務需求。

1.3  智能電網融合需求

    （1）語音業務融合需求，電網企業以往都是采用公網手持機與電網內部固話進行語音溝通，在大型活動保障、應急情景下，公網、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）視頻業務融合需求，電力視頻業務不僅包含固定的視頻會議系統、監控系統，針對移動巡檢、突發事件拍攝、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，監控點需要新增時光纖無法鋪設時，就會有監控盲區，日常巡檢中，突發狀況無法通過手持對講機將現場情況回傳或錄像。

2  電力LTE專網解決方案設計

2.1  方案概述

    電力LTE專網解決方案如圖1所示。網絡架構從場景來看可以分為LTE無線網接入場景、應急通信網接入場景^[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專網分為三個部分：（1）自組網系統、自帶核心網、自成一張網絡、配網自動化等運檢業務可自行在本地運行，抄表等營銷業務通過核心網透傳過安全接入平臺進入省公司后臺平臺統一查看。語音等業務通過融合通信平臺與異系統對接。（2）共用站模式，不帶核心網，統一將基站接入省公司后臺核心網，滿足電力集中管理的需求，所有數據業務、語音業務都需要經過省公司。（3）應急網絡，在災害、重大活動等事件中，電力內部的通信需要專用的應急網絡，在公網可靠性不足時能迅速組網，實現語音、視頻、調度等功能，并且此網絡可以通過融合通信平臺融入電力系統之中。

2.2  承載網及回傳方案

    電力LTE接入網的后向回傳網絡建設方案如圖2所示，方案通過已建成的電力傳輸網絡，將各地不同廠家基站接入核心網，對比測試數據業務和語音業務。

2.3  應急通信解決方案

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

    安全防護方面，業務安全防護抓喲利用安全接入平臺，各種移動業務終端通過安全接入網關、數據交換系統接入主站。

    在指揮中心部署大屏系統、音響系統、多媒體集群調度臺、GIS調度臺、調音臺等設備，指揮中心通過VGA視頻連接線將調度臺連接視頻上墻網關，再與大屏連接，現場單兵背負設備、手持終端通過專網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。

2.4  綜合網管方案設計

    設備網管北向接口為被管系統向網管系統提供數據信息的接口，接口位置處于EMS或NMS與綜合網管之間，見圖3。

    LTE設備網管北向接口功能涵蓋告警、配置、性能和測試接口功能，給綜合網管系統提供相關數據，如圖4所示。

2.5  電力資產復用方案

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

3  結束語

    本文針對電力業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專網設計方案，該方案能夠合理的利用無線網絡的帶寬，充分滿足電力業務的需求，具有廣闊的發展前景。

參考文獻

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

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

作者信息:

劉  超，蘇  丹，楊  睿

（國網冀北電力有限公司信息通信分公司，北京100053）