McWiLL宽带无线通信系统在中低压配电网中的应用

电力行业是国民经济的大动脉，在我国的现代化建设中起着举足轻重的作用，电网高效、安全的运转对保障国民经济中各行业的正常运行有着重要意义。目前，我国已投巨资完成了城网和农网两级电网改造，为新时期国家经济建设打下了重要的基础。

中低压配电网通信系统面临的挑战

当前，各省电网公司基本都已建设了覆盖全省大中型变电站的光纤骨干网，基本解决了输电网的信息化管理问题。但由于光纤设备成本高、维护复杂，难以覆盖到各级配电网，而配电网直接面向广大用户，是供电企业与电力用户联系的纽带，相对于骨干电网具有结构复杂、电压等级多、配电设备数量多、支线多、分布广的特点。由此也决定了配电网数据业务具有接线复杂、分布分散、通信点多、通信设备工作环境较差、单个通信点信息量少但基础数据库的信息量非常庞大的特征。同时随着我国智能电网建设工作的逐步深入开展，以及物联网技术在电力系统的规模应用，各种传感采集点将急剧增多、传感信息量将海量增加，这些都对中低压配电通信网提出了更高的要求。

通过对中低压配电网通信需求分析，发现配电网自动化系统的通信子系统必须满足下述要求：

（1）高可靠性：配电网通信设备大多安装在室外，自然环境恶劣，高温、低温、日晒、雨淋、风雪、冰雹和雷电等自然侵袭以及射频、工频等强电磁干扰时时发生。因此要求配电网通信系统要能够长期稳定可靠地工作，并在线路停电时仍能正常工作；

（2）良好的经济性：限于配电网一次设备的状况，通信系统的投资不能过大，并要能充分利用已有的各种通信资源；

（3）技术性能优越：速率、容量等不仅要满足当前需要，还要考虑综合数据通信和未来升级扩容的需要；不仅要考虑配电网系统的需要，还要综合考虑数据网络、语音电话、图形图像等多媒体业务的需要；

（4）低运行维护成本：要易于建设、易于使用、易于维护；

（5）结构灵活、扩展方便：配电网络在不断发展，通信系统要能方便地覆盖到新的配电网络区域以及兼容新的通信手段。

经实践，现有光纤传输网不适用于中低压配电网应用环境，同时以无线公网为主的无线接入网不能满足中低压配电网信息化发展中多样化信息采集以及网络安全的需求。

McWiLL系统应用于中低压配电网的优势

McWiLL（Multi-carrier Wireless Information Local Loop，多载波无线信息本地环路)系统于2010年被ITU确认为移动宽带无线接入技术国际标准，是继TD-SCDMA之后的又一个完全自主知识产权的国际电信标准，也是目前国内唯一拥有授权频率、建立了完整产业链的宽带无线接入系统。McWiLL系统具有广覆盖、高带宽、高保密性、非视距传输、支持高速移动、支持终端漫游切换等优势，已被广泛地应用于公众通信网和电力、水利、油田、铁路、民航等行业领域。

1、McWiLL系统具有广域覆盖能力和大带宽数据并发能力。McWiLL系统采用智能天线技术，通过空间波束赋形可有效提高链路预算，从而保证较大的覆盖范围。McWiLL系统覆盖范围大的特性更容易组成区域性网络，而不只局限于热点覆盖，更加适用于广大农村地区中低压配电通信网络的建设。

McWiLL系统采用了最小8kbps的细颗粒度带宽分配机制，单基站支持双向各300个并发信道，提供大用户量并发能力，十分适合电力配网自动化中大量数据传输的系统容量需求。McWiLL系统有充足的信道资源保证中低压配电网自动化数据的及时、可靠、高效的传输。

根据电力配网监测点的分布范围大，数量繁多，且较为分散的特点，McWiLL系统的广域覆盖优势和高数据并发处理能力完全能够以较低的成本解决配电监测点的通信问题。

2、McWiLL系统具有高安全性、高可靠性保证。作为自主知识产权的宽带无线通信技术，McWiLL系统具备完善的加密认证策略，通过安全数据分配、安全数据存储、安全数据匹配性验证、下行波束赋行、设备鉴权、用户鉴权、业务认证、非法分组过滤等安全机制可以完全保障电力数据传输的安全可靠。

3、McWiLL系统安装方便、施工简单、易于维护。McWiLL系统具有易安装、覆盖范围广、无线传输带宽高、非视距传输能力强、抵抗自然灾害能力等特点，可以弥补有线光纤网络在配网自动化系统中的局限性和不足，通过McWiLL系统可以便捷、快速的完成配网自动化信息的传输工作，由于终端与基站之间采用无线方式进行数据传输，节省了大量的线路建设、维护的成本和时间，可以为配网自动化系统的建设提供切实有效的传输解决手段。

4、McWiLL系统具备按需定制能力。McWiLL系统可以针对电力业务的实际需求进行相应的业务功能定制，McWiLL系统的建设专门面向电力的生产、生活，所以其所能提供的业务也是围绕电力配电自动化展开的，能够确保各类数据的传输畅通，并且可以根据电力本身现有的网络特点进行相关的系统网络设计和建设，可以根据电力行业需求定制开发不同的终端和基站乃至核心网产品，可以定制个性化业务，能够根据电力行业的通信需求提供端到端的解决方案。

5、McWiLL系统产品成熟度高。McWiLL宽带无线通信技术作为拥有完全自主知识产权的国家、国际通信标准，在运营商、石油、电力、应急等多个市场领域成功大规模组网，满足电力信息化发展中对通信系统广覆盖、多业务、易操作、安全可靠的要求，能够支撑中低压配电网通信网络的统一建设。

6、McWiLL系统能够充分保护和利用现有通信资源。McWiLL系统基于IP的扁平化的系统架构，可以无缝接入到电网已有的光纤骨干传输网，作为有线骨干传输系统的无线延伸解决光纤不能覆盖区域的配电网通信问题，最大限度地降低中低压配电网通信网络建设成本。

McWiLL系统中低压配电网解决方案

基于McWiLL系统的中低压配电网解决方案根据配网业务规划需求和发展趋势，主要提供如下业务：

（1）面向电力行业生产的业务：

a.配电数据传输（配电网管理）

b.负荷管理

c.用户远程集抄（抄表业务）

d.重点配电设备、农村或者远程变电站无人职守视频监控

（2）面向电力行业非生产的业务：

a.智能巡检管理；

b.集团内通信和人员调度指挥业务；

c.集团内企业信息管理应用、电话会议、群组通信、会议通知、即时消息等；

d.应急通信

图 1中低压配电网McWiLL®系统网络结构图

1、配变监测业务

我国中低压配电网络存在着配变检测终端数量众多、分布范围广，配电检测终端多部署在室外等现状。目前我国中低压配变监测系统正处在发展阶段，由于缺乏安全可靠的通信手段，使得纳入中低压配变监测系统的配电变压器数量还相对较少。

McWiLL系统智能天线技术独有的空分能力，能接入更多的室外监控点，并减少信道干扰，提高数据传输的可靠性，其组网模式如下图2所示。

图 2 McWiLL系统应用于配变监测业务图

2、负荷管理业务

电力负荷管理是实现用户侧电力负荷监控现代化的重要技术手段，要求具有数据采集、防盗电、控制负荷等功能。在电力紧缺时，应用电力负荷管理系统可以有效缓解电力供需矛盾，实现有序用电。在电力供需矛盾缓和时，电力负荷管理系统能够改善和提高对客户的服务质量，提高用电管理水平。

与配电监测类似，电力负荷管理终端同样具有数量众多，且传输数据量较大的特点。此外，电力负荷管理终端多部署在室内，要求具有较好的室内无线覆盖。

McWiLL系统具备非视距传输能力，可达到很好的室内覆盖效果，保证负荷管理的实时性和可靠性。采用McWiLL系统进行负荷监控的组网方式如图3：

图 3 McWiLL系统应用于电力负荷管理业务图

3、远程网络抄表业务

在电力公用事业系统的信息化工程中，电表数据的自动抄收具有十分重要的意义，也是电力行业迫切需要解决的问题。电表数据抄送的准确性、及时性直接影响着电力系统的信息化水平、管理决策水平和经济效益。

传统的手工抄表费时，费力，准确性和及时性都得不到可靠的保障，这导致了相关营销和企业管理类软件不能及时获得足够详细和准确的原始数据；一般人工抄表都按月抄表，对于用户计量来说是可行的，但对于相关供应部门进行更深层次的分析和管理决策却不够，行业的实际需求促使自动抄表系统的不断发展。

目前，远程抄表业务大多仍沿用有线传输方式，线路维护量很大。由于电话线公用，通讯时经常发生冲突，既影响了数据的传输也对电调部门的正常工作造成了干扰。

基于McWiLL宽带无线系统提供的无线抄表系统能真正保证数据可靠、完整、安全和及时的传输。McWiLL基站覆盖范围广，单基站最多可带几千终端，基站摊到每路监控通道的费用很少。抄表的频率可以自定义为每天、每小时、甚至十几分钟，保证数据的实时性。

图 4 McWiLL系统应用于电力抄表业务图

4、远程视频监控业务

电力行业无人值守监控系统主要是对重点配电设备、机房（如供配电系统、UPS电源、空调、消防系统、保安门禁系统等）的运行状态，设备运行的环境动力状态等进行实时监控并记录历史数据，实现对电力机房五遥（遥测、遥信、遥控、遥调，遥视）的管理功能，使电力行业机房监控达到无人或少人值守，为机房的高效管理和安全运营提供有力的保证。

基于McWiLL系统的无人值守监控系统能够进行24小时不间断环境动力监测、综合报警处理，并能传输各种语音报警、实时曲线、历史报表等，在报警时还能通过短消息报警模块实现短信报警通知功能，即使中心无人，报警信息也能传送给相关管理人员。

图 5 McWiLL 系统应用于电力设备视频监控业务图

5、智能巡检管理业务

图 6 McWiLL系统应用于智能巡检业务图

线路巡检在电力领域的生产运营和线路维护中具有十分重要的作用。在实际工作中普遍采用人工的工作模式，信息少、效率低，无法满足规范化要求。随着企业的迅速发展，线路状况越来越复杂，线路维护难度高，巡检量大，现采用的人工线路巡检模式已难以满足实际需要。

McWiLL系统的定位功能基于先进的GIS技术，并结合电力行业的实际需求，通过背负式单兵终端设备实现集语音调度、视频回传、数据录入、人员定位为一体的综合智能巡检业务功能，可以全面地解决人工巡线存在的信息量少而且不规范、无法准确判断巡线人员的到位情况等问题。

6、电力调度指挥业务

图 7 McWiLL系统应用于应急通信业务图

基于McWiLL系统的综合调度通信系统，能够有效地将实时语音、数据进行无缝的整合，在有效提高系统信息安全性的前提下，可充分满足电力集团内部通信和人员调度指挥业务，实现具体到每个服务小组和工作人员的多级调度数据流转、实时采集现场工作数据，实现语音、图像、消息、指令实时发布及传送，实现部门间信息高效流转。

相对于传统的数字集群而言，McWiLL系统在信息（语音、数据乃至多媒体数据）整合应用、带宽保障、系统灵活性等各方面具有更佳的表现，更加适用于中低压配电网应用。

7、电力应急通信业务

图 8 McWiLL系统应用于应急通信业务图

基于McWiLL系统构建的新一代机动应急指挥通信车系统突破了传统应急通信系统机动性不足、业务功能单一以及各种通信系统之间不能有效兼容等问题，充分考虑了电力作业与指挥调度的需要，划时代地将以往相对独立的语音集群、视频图像、数据采集等多个系统，优化整合为统一的多媒体指挥调度平台，采用宽带无线、车载卫星及机动布设光缆等多种方式，将灾害现场与指挥中心高效互联，提供语音、图像、视频、集群、宽带数据等综合业务功能，为灾害救援指挥工作提供各种实时、精准的决策信息。

McWiLL宽带无线通信技术作为拥有完全自主知识产权的国家、国际通信行业标准，已在运营商、石油、水利、应急等多个市场领域成功大规模组网，满足中低压配电网信息化建设中对无线通信系统广覆盖、高带宽、多业务、易操作、安全可靠的要求，完全有能力支撑中低压配电网宽带无线通信系统的建设。

目前，McWiLL宽带无线通信系统已在山东电力、辽宁电力、宁夏电力、重庆电力、江苏电力、安徽电力等农村中低压配电网信息化建设中进行了应用探索，积累了丰富的经验，能够为电力系统全面提高农村中低压配电网信息化水平，加强加快10KV通信接入网建设，提供智能化、标准化通信网络平台。