張宏宇，楊永忠

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

當(dāng)前階段，根據(jù)大眾需求需不斷完善升級現(xiàn)代技術(shù)，將4G通信技術(shù)與電力系統(tǒng)融合，從而使電網(wǎng)向智能化方向發(fā)展。智能電網(wǎng)利用測量技術(shù)、傳感技術(shù)、決策支持系統(tǒng)技術(shù)以及科學(xué)的控制方法，提升電網(wǎng)運行效率，解決電力電網(wǎng)在運輸過程穩(wěn)定性不足的弊端，同時帶來良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

1 4G通信技術(shù)概述

4G通信技術(shù)是第4代移動通信的簡稱。與3G通信技術(shù)相比，4G通信技術(shù)數(shù)據(jù)利用率大幅度提升。4G通信可以無縫銜接藍牙和無線網(wǎng)絡(luò)信號，具備強大的安全性和兼容性。另外，4G通信技術(shù)因其具備靈活性強、兼容性好以及用戶共存性高等特征，逐漸擴大應(yīng)用領(lǐng)域，并取得良好口碑。無線技術(shù)的發(fā)展演變史如圖1所示。

圖1 無線技術(shù)發(fā)展史

2 4G通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)包含智能技術(shù)和智能計量系統(tǒng)等內(nèi)容，可以抵抗外界對信號的干擾，使電網(wǎng)穩(wěn)定傳輸電能，提升信號傳輸質(zhì)量。在信息傳感技術(shù)作用下，掌握電網(wǎng)運行的全景信息，全程監(jiān)管動態(tài)，發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)運輸過程中存在的危險因素，從而開展針對性的預(yù)防工作，防止電網(wǎng)發(fā)生故障而影響大眾用電[1]。

2.1 4G通信技術(shù)在電力配網(wǎng)通信中的應(yīng)用

電力智能配電系統(tǒng)屬于自動化領(lǐng)域。智能配電系統(tǒng)中，供電系統(tǒng)用電的主體性影響配電信息的轉(zhuǎn)換頻率，為此需不斷優(yōu)化系統(tǒng)，確保通信傳輸質(zhì)量的穩(wěn)定性和兼容性。我國電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用初期常用電力載波和微波通信兩種方式，是電網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用通信技術(shù)的初級階段，通信技術(shù)應(yīng)用電網(wǎng)系統(tǒng)的范圍較小。同時，專業(yè)技術(shù)與電網(wǎng)的融合程度不足，在實際應(yīng)用期間相對簡單，提供的功能并不豐富。在經(jīng)濟高速發(fā)展下，國民生活水平大幅度上升，家用電器日益增多，人們對電量的需求大幅度增加，傳統(tǒng)的電力輸送已無法滿足大眾的需求[2]。

電力企業(yè)必須根據(jù)社會發(fā)展形態(tài)轉(zhuǎn)變工作模式，根據(jù)大眾對電量的需求完善配套服務(wù)，從而提供更周到的服務(wù)，并結(jié)合通信技術(shù)擴大電網(wǎng)規(guī)模，提升電網(wǎng)輸送量。另外，隨著電力服務(wù)模式的變化，通信技術(shù)越來越復(fù)雜，致使電網(wǎng)管理工作及后期維護工作難度逐漸增大。在此背景下，考慮到電力企業(yè)發(fā)展形勢，為提升工作效率，確保電網(wǎng)管理及維護工作，滿足大眾對電量的需求，智能電網(wǎng)完成了從電纜傳輸?shù)焦饫w傳輸?shù)霓D(zhuǎn)變，進一步提升了電網(wǎng)工作水平。在通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及計算機等技術(shù)的融合下，形成了具備神經(jīng)系統(tǒng)的智能電網(wǎng)，企業(yè)在傳輸電能方面與傳統(tǒng)電網(wǎng)系統(tǒng)相比更占優(yōu)勢[3]。

2.2 4G通信技術(shù)在電力線路巡查監(jiān)控中的應(yīng)用

電力企業(yè)發(fā)展過程中，將4G通信技術(shù)應(yīng)用于電力線路巡查監(jiān)控，可提升電網(wǎng)工作能力，優(yōu)化配電網(wǎng)自動化工作效果，不斷融合通信技術(shù)、自動化技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)計算機技術(shù)，優(yōu)化并升級電力系統(tǒng)。構(gòu)建信息化監(jiān)控管理體系，通過現(xiàn)代化技術(shù)完成實時監(jiān)測作業(yè)，掌握配電網(wǎng)運行狀態(tài)，通過4G通信技術(shù)完成線路巡查監(jiān)控。

4G通信技術(shù)應(yīng)用于電力線路巡查監(jiān)控過程，發(fā)現(xiàn)配電網(wǎng)具備變動頻繁和自動化程度高的特點，根據(jù)配電網(wǎng)自身特征靈活地利用通信技術(shù)，將兩者有機結(jié)合在一起，使配電網(wǎng)在運輸電能期間提升系統(tǒng)傳輸電能的平穩(wěn)性。此外，利用通信技術(shù)和信息系統(tǒng)構(gòu)建用戶與電力企業(yè)互動服務(wù)模式，發(fā)揮智能電網(wǎng)的先進性和自愈性。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，電網(wǎng)內(nèi)部設(shè)定的程序可自動完成故障查詢工作，找出系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障的部位，依靠智能電網(wǎng)供電服務(wù)提升電網(wǎng)運行的安全性和可靠性[4]。

根據(jù)配電網(wǎng)自身特性，合理應(yīng)用通信方式。光纖通信和電力線載波通信是目前的主流方式，光纖通信傳輸信號穩(wěn)定，但光纖網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建成本較大，建設(shè)初期和后期維護對技術(shù)要求較高，會花費大量成本，且應(yīng)用期間會頻繁調(diào)整網(wǎng)絡(luò)。電力載波通信技術(shù)具備成本低廉和操作簡易的特征，采用電力線載波通信傳輸信號時容易受到周圍環(huán)境的干擾，其信號傳遞不具備穩(wěn)定性[5]。在選擇通信方式時，必須考慮通信技術(shù)的各方面表現(xiàn)，并根據(jù)目前電力企業(yè)及客戶群體的承受能力靈活設(shè)計。

電力線載波通信和光纖通信，在應(yīng)用過程中難以找到維持經(jīng)濟和技術(shù)平衡的中間點，導(dǎo)致應(yīng)用效果差強人意。4G通信技術(shù)完美集合了光纖通信和電力線載波通信的優(yōu)點，信號傳輸穩(wěn)定高速，降低了建設(shè)成本和后期維護方面的難度。因此，根據(jù)客戶群體需要，靈活調(diào)整網(wǎng)絡(luò)便可發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)特性，提升信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性[6]。

4G通信技術(shù)在信號傳輸方面具備顯著優(yōu)勢，成為配網(wǎng)自動化領(lǐng)域的主要通信手段。在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提出后，如何提升能源的利用率是電力企業(yè)需要思考的內(nèi)容。此外，智能電網(wǎng)需靈活選擇供能方式，將4G通信技術(shù)應(yīng)用于智能電網(wǎng)?？梢栽陲L(fēng)電場應(yīng)用智能電網(wǎng)，將風(fēng)能作為智能電網(wǎng)的主要供給原料，并使用風(fēng)力發(fā)電設(shè)備解決能源供給消耗問題。能源供給是電網(wǎng)發(fā)展急需解決的問題，此過程必須考慮因地形問題帶來的干擾。例如，載波通信受到山區(qū)環(huán)境的干擾，會影響信號的傳播質(zhì)量；光纖通信在高山密林中傳播，前期施工成本高，后期維護作業(yè)難度高。

4G通信技術(shù)具備遠程視頻功能，可應(yīng)用于遠程稽查領(lǐng)域。以往電網(wǎng)安全管控通常由工作人員現(xiàn)場稽查，初期可以起到良好的防控效果。但是，在電網(wǎng)高速發(fā)展的過程中，通信網(wǎng)絡(luò)體系逐漸壯大，體系脈絡(luò)日益復(fù)雜，分布區(qū)域較廣，不再適合現(xiàn)場稽查。利用4G通信技術(shù)的遠程視頻功能進行遠程稽查，不僅可以解決空間限制問題，還可以節(jié)省電力企業(yè)稽查工作所需的成本。此外，利用4G通信技術(shù)可實現(xiàn)24 h全程監(jiān)管，從而防止不法分子破壞通信網(wǎng)絡(luò)，還可以在保證工作效果的同時減輕工作人員的壓力。

4G通信技術(shù)與光纖通信不同，抗干擾能力極強，與利用OFDM調(diào)制技術(shù)有一定的關(guān)系。在OFDM技術(shù)支持下，4G通信技術(shù)具備強悍的抗衰減能力和可持續(xù)性，可屏蔽山區(qū)環(huán)境對信號傳輸造成的干擾，同時能解決風(fēng)力場發(fā)電帶來的負面影響。另外，在智能變電站內(nèi)使用通信技術(shù)，要考慮到技術(shù)操作難易程度及所需的經(jīng)濟成本[7]。

目前，智能變電站普遍使用光纖通信技術(shù)，可以保障信號順利傳輸，同時避免外界因素對信號造成干擾，但前期需要花費大量的空間和資金鋪設(shè)通信線路，且變電站空間有限，增加了施工難度。為解決站內(nèi)場地狹小對前期施工及后期維護造成的困難，需使用4G通信技術(shù)進行無線傳輸，節(jié)省光纖通信傳輸在前期鋪設(shè)大量通信線路的費用，同時不會占用智能變電站的內(nèi)部空間。

2.3 4G通信技術(shù)在電力系統(tǒng)自動化中的應(yīng)用

智能電網(wǎng)具備用戶參與性，可以平衡供求關(guān)系，解決用戶在用電高峰的用電需求，提升供電系統(tǒng)電能輸送的平穩(wěn)性和可靠性，還可以通過通信系統(tǒng)向用戶推送用電情況。在我國智能電網(wǎng)建設(shè)過程中，需要根據(jù)國家電能需求設(shè)計智能電網(wǎng)建設(shè)方案，還應(yīng)考慮智能電網(wǎng)發(fā)展進程，在電網(wǎng)智能化發(fā)展期間引入新型技術(shù)，根據(jù)工作要求融合相應(yīng)的技術(shù)。

目前，我國智能電網(wǎng)仍屬于試驗階段，需要技術(shù)人員觀察智能電網(wǎng)的應(yīng)用表現(xiàn)，針對應(yīng)用中存在的問題及時研究制定解決方案，進一步挖掘4G通信技術(shù)，將其更好地融入電力系統(tǒng)，提升智能電網(wǎng)智能化程度，發(fā)揮智能電網(wǎng)工作的優(yōu)越性，確保信息傳輸向智能化方向發(fā)展，提升信息傳輸質(zhì)量。同時，電力企業(yè)還應(yīng)進一步完善智能電網(wǎng)的中樞神經(jīng)，提升在電能輸送方面的表現(xiàn)，滿足用戶的實際需求，簡化電網(wǎng)接入方式，提升智能電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量。4G技術(shù)融入智能網(wǎng)出現(xiàn)的變化如圖2所示。

圖2 智能網(wǎng)未來發(fā)展

3 結(jié) 論

為滿足大眾需求，需深度挖掘4G通信技術(shù)，將其與電網(wǎng)系統(tǒng)緊密融合在一起，從而形成智能化電網(wǎng)，提升電網(wǎng)輸送電能的平穩(wěn)性，并借助4G通信技術(shù)進一步提升電網(wǎng)輸送效率，推動我國電力企業(yè)的發(fā)展。將電力系統(tǒng)向自動化和智能化方向發(fā)展，是電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。智能電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展仍存在一些技術(shù)問題，需相關(guān)技術(shù)人員深度研究并予以解決，從而為大眾帶來更好的用電體驗。