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摘要：通信技术是输电线路在线监测数据可靠传输的关键。在内蒙古部分偏远地区，公网通信条件较差，未铺设光纤或专网部署成本过高，传统通信方式制约输电线路业务发展，无线通信覆盖受地形影响较少，设备体积及功耗小，便于远程监控。本文主要对北斗卫星短报文和LTE无线专网两种技术进行分析，为解决了偏远地区数据传输问题提供参考。
关键词：输电线路；在线监测；北斗卫星；LTE无线专网
前言
随着配电网大规模建设和智能化水平的大幅提升，我国的各级电网数据采集与控制和用户信息交互等数据需求呈爆发性增长趋势，无线接入和移动业务需求不断提升。接入网面临高质高效的需求，迫切要求其规划、建设和运行进一步提质增效，以适应未来控制、采集类业务的需求，全面支撑电网提质和公司发展。
光纤有线通信稳定可靠容量大，但是在自然环境恶劣、地形复杂、通信条件差的偏远地区，在线监测数据上传困难、时延过大，人员难以及时巡视检查，使得运行状况得不到有效监控，易引发严重的电网事故，造成不可弥补的经济损失。因此，偏远地区监测数据的可靠传输对输电线路在线监测至关重要。
目前在部分偏远山区地区，公网通信条件较差，存在明显的安全性差、可靠性差、后期通信费用高等问题，光纤未铺设，且铺设成本高、通信架构受限；专网部署成本过高，抗干扰能力差等诸如此类，偏远地区恶劣的环境和通信条件，导致输电线路状态监测数据（传感器类）上传难、回传实时性差。
电力无线专网具有安全、可靠、经济、泛在、灵活的优势，可以有效支撑电网的安全、清洁、协调、智能发展，支撑集约化、精益化、标准化和信息化的企业管理模式。本文对北斗卫星短报文和LTE无线专网两种技术进行分析，为解决了偏远地区数据传输问题，输电线路在线监测装置数据的无线接入提供参考。
1.LTE无线专网
无线专网目前具有两种适合于电力系统的技术体制，LTE230和LTE1800。均采用TD-LTE系统架构（3GPP），主要由无线终端UE、无线基站eNodeB、核心网EPC及网管eOMC构成。
1.1LTE230
2009年，普天信息技术有限公司(改制前为普天信息技术研究院)，基于分配给电力、石油等行业使用的230MHz离散频谱资源，将TD-LTE技术与230MHz频谱完美结合，开发出具有自主知识产权的新型LTE230无线宽带通信系统(简称LTE230系统)。经过验证，该系统相比较传统的230电台，具备高带宽、蜂窝组网能力LTE230MHz电力无线通信系统网络架构包括业务终端、通信终端设备、基站、核心网、网元管理系统。
基站（eNodeB）：LTE230系统的无线基站，能够接入多路用户。包括固定基站以及移动基站（车载）。每个基站单个扇区能够接入6000个电力数据用户。
核心网（EPC）：LTE230系统的核心网，负责终端认证、终端IP地址管理、移动性管理等，直接连接智能电网主站。通过核心网，电力终端能够完成数据采集、视频监控、调度指挥、应急抢险等功能。
网管（eOMC）：网管系统用来管理维护LTE230无线通信系统中的通信网元设备，网络管理分为三层：网元层、网元管理层、网络管理层。。
1.2系统功能
LTE230MHz电力无线通信系统应支持以下功能：
a)可有效配置离散25kHz子带，且能够灵活增加或减少离散工作子带；
b)与230MHz频段内窄带数传电台异系统共存；
c)时分双工方式；
d)通信终端设备优先级调度；
e)非连续接收和上行功率控制；
f)通信终端设备实时在线；
g)采用全IP网络架构，应能提供不同级别的服务质量保证；
h)空口加密；
i)业务隔离。
例如：2017年6月，国网浙江电力海盐供电公司“在230MHz频段使用载波聚合技术进行电力无线通信试验”成功通过验收，接下来的扩大规模试验，将实现业务接入规模化，提高频谱使用率。也将扩大业务应用种类，深化精准负控、配电自动化三遥等业务应用。
1.3LTE1800
LTE-G1800MHz电力无线通信系统为业务终端与业务主站之间的通信提供服务，其组网拓扑图如图3-2所示，包括业务终端、通信终端、LTE基站、LTE核心网、业务系统和网管。遵循Q/GDW/Z11345.5—2015《电力通信网信息安全第5部分：终端通信接入网》的安全要求。LTE核心网可分解为HSS、MME、S-GW、P-GW等逻辑实体，并且各个逻辑实体相互独立，可以灵活的组成实际网元。
2.北斗卫星短报文通信北斗卫星短报文通信
北斗卫星通信技术是一种利用人造地球卫星作为中继站来转发无线电波而进行的两个或多个地面站之间的通信。其特点包括：通讯稳定性高；不受地形环境和气候限制，无通信盲区覆盖；采用短报文、双向数据通信方式；安全加密性好。
2.1组网方案
北斗卫星短报文通信组网方案以北斗卫星作为通信传输媒介，将输电线路监测信息安全传输到北斗卫星，由北斗卫星转发到主站，以实现工作人员实时监控整个输电线路的运行状况。核心为塔山一体化装置。
系统组成包括现场设备和局端设备。现场设备包括各类监测装置、安装于线路杆塔上的一体化通信装置（内置北斗通信模块）等，局端设备包括部署于输变电状态监测中心的北斗通信终端（局端）设备、安全接入网关设备等。
数据集中状态监测装置（ConditionMonitoringDevice，CMD）采集杆塔、导线、绝缘子等信息及温度、湿度等气象数据，完成现场监测和运维数据的初步整合，然后通过微功率无线通信方式或者有线方式（RJ45、RS485）就近传输到一体化通信装置。一体化通信装置内置有北斗通信模块、数据采集和处理单元等，可实现数据集中、转换和传输。
塔上一体化系统由各类状态监测装置、太阳能供电模块和一体化通信装置3个部分组成，一体化通信装置包括数据采集单元、数据处理单元、北斗通信终端模块和一体化控制模块。塔上一体化系统配置。
在北斗卫星通信系统技术上进行的可靠性提升建议
1）消息增加序列号。原有的北斗协议没有消息序列号，使得发送方和接收方很难识别消息，对于产生的错序消息无法识别。加入每条信息编号和终端号组成消息唯一序列号。
2）增加确认和重发机制。原有的北斗通信服务没有重发机制，在设计的系统通信协议中加入信息流确认和重传机制，可以参考TCP协议。
参考文献
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