CN105245014A - 一种输电线路无线远动通道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种输电线路无线远动通道，包括无线通信装置、防火墙、通讯管理机、视频服务器和以太网交换机，无线通信装置设置在杆塔上，防火墙、通讯管理机、视频服务器和以太网交换机设置在变电站中；所述无线通信装置分别与状态监测装置、视频监测装置、防火墙相连接，无线通信装置将状态监测装置和视频监测装置采集输电线路的数据除送至防火墙；视频服务器、通讯管理机分别与防火墙相连接，视频服务器与以太网交换机相连接，将采集的数据传送至用户。本系统结合了电力通信协议转换技术、网络信息安全技术，可有效保障网络信息安全，并提供高带宽和高通信质量；安装方便快捷，扩展性好，减少人力物力浪费，节约施工费用。

Description

一种输电线路无线远动通道
技术领域
本发明涉及无线传输的技术领域，具体涉及一种输电线路无线远动通道。
背景技术
针对输电线路在线监测类产品越来越多，需要传输的监测数据量也越来越大的现状，需要提供一个安全可靠的高带宽通信通道。目前大多数厂家的状态监测装置一般安装在杆塔上，其中数据流较小的监测装置，如微气象监测、杆塔倾斜监测、覆冰监测等是通过短信（SMS）或GPRS方式传输；数据流较大的监测装置，如视频监测等是通过3G流量方式传输。在实际运行过程中，上述方式存在诸多问题，主要有以下几点：(1)现场数据的获取、传输及控制指令的下达等通信系统应用，存在传输不及时、传输速度慢、后期通信费用高等缺点；(2)出于信息安全考虑，输电线路在线监测信息无法进入内网进行有效分析、整合，且数据传输过程中存在安全保密性较差等问题；(3)无线公网通信方式的安全性、可靠性、实时性不能保证。输电线路架设路径往往比较偏僻，无线公网信号差，甚至未能实现全覆盖；(4)无线公网通信方式速率低、带宽窄，传输的视频质量不高，无法流畅观看高清视频（720p或1080p）；(5)3G通信费用极高，长时间监控成本太高，需要限制每天的监控时间，否则流量超标。
随着电力系统数字化水平的提高，作为无人值守变电站监控装置与调度端主站的互联媒介，远动通道的安全稳定运行日益重要。近年来随着地区电网规模的不断发展，新建变电站的增多，使投运前要做大量的试验工作，需要更加依赖光纤提供的专用通道。但由于基建的光缆施工往往滞后于自动化工作人员的调试和试验，没有可利用的安全通信通道，给远动设备的前期调试和试验带来很大的困难，也影响了变电站的按时送电投运。临时搭建的有线通道设备投资大、周期长、移动性差、重复利用率低，为保证无光纤有线通道介入，调度自动化主站系统也能准确无误的接受变电站综合设备的远动信息，且实现对受控站进行远程遥控等操作，亟需一种新型的输电线路电力自动化远动无线通道。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种输电线路无线远动通道，采用低功率超远距离无线传输设备，可快速建立一个临时通道，可满足新建站在投运前的调试需求，设备调试完成后，设备可以拆除用于下一个工程，节约了资源；可以缩短变电站建设工期，减少人力物力浪费。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是：一种输电线路无线远动通道，包括无线通信装置、防火墙、通讯管理机、视频服务器和以太网交换机，无线通信装置设置在杆塔上，防火墙、通讯管理机、视频服务器和以太网交换机设置在变电站中；所述无线通信装置分别与状态监测装置、视频监测装置、防火墙相连接，无线通信装置将状态监测装置和视频监测装置采集输电线路的数据除送至防火墙；视频服务器、通讯管理机分别与防火墙相连接，视频服务器与以太网交换机相连接，将采集的数据传送至用户。
所述杆塔包括两个接入端杆塔和至少一个中继点杆塔，中继点杆塔设置在两个接入端杆塔之间。
所述接入端杆塔上设有一个无线通信装置，中继点杆塔上设有两个无线通信装置，不同杆塔上的无线通信装置之间通过远离距离无线通信技术实现定向数据传输。
所述无线通信装置包括控制器、天线发射模块、射频收发模块、基带数据处理模块、数据接入接口、无线接收模块、加密模块、防雷防浪涌模块和电源模块，基带数据处理模块、数据接入接口、无线接收模块、加密模块、防雷防浪涌模块和电源模块与控制器相连接；所述基带数据处理模块与射频收发模块相连接，射频收发模块与天线发射模块相连接。
所述无线通信装置上设有包括RS232、RS485、以太网、E1的电力通信接口；通讯管理机安装在变电站的机柜内，通讯管理机上设有RS232接口、RS485接口和以太网接口。
所述杆塔上设有太阳能供电装置，太阳能供电装置与无线通信装置、状态监测装置、视频监测装置相连接。
所述太阳能供电装置包括太阳能电池板组件、太阳能控制器和蓄电池，太阳能电池板组件与太阳能控制器相连接，太阳能控制器与蓄电池相连接；所述蓄电池设置在野外电源防护箱内。
本发明采用低功率超远距离无线传输设备和先进的远距离无线通信技术，可快速搭建新建变电站与调度主站之间的临时专用信息通道，可以同时传输多路高清视频，无数据卡塞丢失，无后期维护费用，自行组网，安全性高，真正实现24小时全天候监测，大大降低现场安全事故风险，可用于新建站投运前对电力远动设备进行前期的调试和试验，满足新建站在投运前的调试需求。本系统结合了电力通信协议转换技术、网络信息安全技术，可有效保障网络信息安全，并提供高带宽和高通信质量。本发明施工周期短，可以缩短变电站建设工期，安装方便快捷，扩展性好，可替代原有的临时光纤通道，设备调试完成后，设备可以拆除用于下一个工程；减少人力物力浪费，节约施工费用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的无线通信装置的原理图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例具体描述一下本发明。
一种输电线路无线远动通道，如图1所示，包括无线通信装置2、防火墙4、通讯管理机5、视频服务器6和以太网交换机7，无线通信装置2设置在杆塔1上，防火墙4、通讯管理机5、视频服务器6和以太网交换机7设置在变电站3中。无线通信装置2分别与状态监测装置8、视频监测装置9、防火墙4相连接，无线通信装置2将状态监测装置8和视频监测装置9采集的输电线路的数据传送至防火墙4；视频服务器6、通讯管理机5分别与防火墙5相连接，视频服务器6与以太网交换机7相连接，将采集的数据传送至用户11。
杆塔1包括两个接入端杆塔101和至少一个中继点杆塔102，中继点杆塔102设置在两个接入端杆塔101之间。接入端杆塔101上设有一个无线通信装置2，中继点杆塔102上设有两个无线通信装置2，不同杆塔1上的无线通信装置2之间通过远离距离无线通信技术实现定向数据传输。
如图2所示，无线通信装置2包括控制器、天线发射模块、射频收发模块、基带数据处理模块、数据接入接口、无线接收模块、加密模块、防雷防浪涌模块和电源模块，基带数据处理模块、数据接入接口、无线接收模块、加密模块、防雷防浪涌模块和电源模块与控制器相连接；所述基带数据处理模块与射频收发模块相连接，射频收发模块与天线发射模块相连接，从而实现数据的传输。
无线通信装置2上设有包括RS232、RS485、以太网、E1的电力通信接口。无线通信装置2是一种兼容IEEE802.11a标准的无线网络远端设备，用于大范围的无线网络和户外远距离无线通信，特别适合大流量的高带宽数据联网或者宽带无线接入，提供高达108Mbps的数据传输速率，为无线网络应用提供了可靠的、性价比极高的解决方案。该装置采用天线一体化设计，同时允许根据信号广播的强度方便调节天线位置，从而提高无线覆盖和信号强度。无线通信装置2还具有扩展频段和抗干扰策略等功能，以适应各种复杂电磁环境，保证用户网络稳定运行。无线通信装置2采用全天候防水、防尘全密封设计，拥有超强的免维护特性。无线通信装置2可以互为中继，支持自组网，技术先进，并可以兼容接入原有的光纤、3G等各类组网技术。
无线通信装置2采用波瓣控制角技术，减小发射角度，使功率传输的方向性更好，覆盖范围窄、传输距离远。无线通信装置2采用无线频率扩充和可调，扩频降噪技术提高接收灵敏度，采用智能负载均衡技术，动态计算每个报文发送速率。在发送每个报文时，都会根据RF状态调整当前报文的发送功率。无线通信装置2采用无线网络标识隐藏和匹配技术，只有IP地址和MAC地址符合设定值时才能建立起正常通信，杜绝了外界的信息窃听。无线网络标识为网络接入标识，用于区分网络群，因此正确SSID设置对能否成功接入网络起到关键性的作用。通常情况下设备的SSID应和中心基站的SSID相同。变电站端和视频端的无线设备SSID必须设置为一致才能成功建立连接，同时将SSID广播功能设置为关闭，避免SSID信息泄露。无线通信装置2采用跳频和直接序列扩频融合技术，增强了设备抗干扰能力，抗截获能力强，保密性好。无线通信装置2采用点对点和点对多点工作模式，小角度高增益天线技术，信号的发射角度只有11度，信号辐射的范围很小，只能添加1台对端无线通信装置的MAC地址，其他的设备无法与之建立连接。同时将变电站二次安全防护设备的防火墙4成功对接到该系统中，使传输报文由明文传输变为密文传输，保证了信息的安全性，完全符合电力二次系统安全防护要求。
无线通信装置2提供三种无线加密方式，分别为WEP、WPA-PSK和WPA2-PSK，当前选用的是WPA2-PSK加密方式，编码类型为AES。AES密码学中的高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard，AES），又称Rijndael加密法，提供了更强的128-bit数据加密技术。组密钥可自动更新，是设备自动产生密钥来保护与中心点的多播/广播所需的时间长度，更新周期默认值为300秒。
无线信道调试时应保证通信的两点间距离即杆塔1之间的距离在10公里内，无建筑物遮挡，信道调通后具有极高的通信可靠性，通信稳定、零误码。若通信距离大于10公里，或有建筑物遮挡，应加装通信中继节点，确保通信信号的稳定可靠传输。无线通信装置2既保证了天线在一定范围内方便可调，又能大大降低信号被拦截的风险。
通讯管理机5安装在变电站3的机柜内，通讯管理机5上设有RS232接口、RS485接口和以太网接口。通讯管理机5具备防电磁干扰性能，通信接口具备防雷、防浪涌保护。
优选地，杆塔1上设有太阳能供电装置，太阳能供电装置与无线通信装置2、状态监测装置8、视频监测装置9相连接，为它们提供电能支持。太阳能供电装置包括太阳能电池板组件、太阳能控制器和蓄电池，太阳能电池板组件与太阳能控制器相连接，太阳能控制器与蓄电池相连接；所述蓄电池设置在野外电源防护箱内。在每天全功率工作的情况下，蓄电池单独供电时间大于5天。太阳能控制器采用温度补偿，自动调整充放电参数，保证太阳能电池装置的使用寿命。
状态监测装置8和视频监测装置9能够对输电线路的运行状况进行长期、实时监测，输电线路监控系统可以进行多监控点自动巡检、定时录像，可将线路异常状况下的图片抓拍或录制视频，并通过有线的方式传送至接入端杆塔101和中继点杆塔102的无线通信装置2，无线通信装置2之间通过定向的数据传输将采集的数据传送至另一个接入端杆塔101的无线通信装置2，然后传送至通讯管理机5，通过防火墙4安全的传送至视频服务器6和以太网交换机7，最后传送至用户11即供电管理人员进行下一步数据的处理。
状态监测装置8和视频监测装置9能够对输电线路的运行状况进行长期、实时监测，输电线路监控系统可以进行多监控点自动巡检、定时录像，可将线路异常状况下的图片抓拍或录制视频，并通过有线的方式传传送至无线通信装置2，然后传送至供电管理人员予以人工干预，将事故的发生率或事故危害降至最低，保障了电力输电线路的安全运行，提高输电系统的稳定性。
本发明利用无线通信装置2实现全向wifi覆盖通信对接入周围的状态监测设备，然后经由远距离定向wifi传输进行数据远传和中继，实现智能电网输电线路大量在线监测设备现场数据的高速实时传输，满足了在线监测设备状态数据量不断增大的现状，解决了传统在线监测系统采用3G等通信技术方式带宽窄、传输慢、费用高的问题。
本发明领先的远距离通信技术，无中继传输距离可达30公里；支持多中继通信，可用于地形复杂地区；可靠的无线加密和通信安全措施；高带宽、高质量的透明传输通道；低功耗，小体积，安装维护方便；中继点采用太阳能供电，无需外接电源；支持RS232、RS485、以太网、E1等多种电力通信接口；支持网络电话，调试时可以即时沟通；具备良好的抗电磁干扰和接地措施，专用防雷防浪涌模块。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种输电线路无线远动通道，其特征在于，包括无线通信装置（2）、防火墙（4）、通讯管理机（5）、视频服务器（6）和以太网交换机（7），无线通信装置（2）设置在杆塔（1）上，防火墙（4）、通讯管理机（5）、视频服务器（6）和以太网交换机（7）设置在变电站（3）中；所述无线通信装置（2）分别与状态监测装置（8）、视频监测装置（9）、防火墙（4）相连接，无线通信装置（2）将状态监测装置（8）和视频监测装置（9）采集输电线路的数据除送至防火墙（4）；视频服务器（6）、通讯管理机（5）分别与防火墙（4）相连接，视频服务器（6）与以太网交换机（7）相连接，将采集的数据传送至用户（11）。
2.根据权利要求1所述的输电线路无线远动通道，其特征在于，所述杆塔（1）包括两个接入端杆塔和至少一个中继点杆塔，中继点杆塔设置在两个接入端杆塔之间。
3.根据权利要求2所述的输电线路无线远动通道，其特征在于，所述接入端杆塔（101）上设有一个无线通信装置（2），中继点杆塔（102）上设有两个无线通信装置（2），不同杆塔（1）上的无线通信装置（2）之间通过远离距离无线通信技术实现定向数据传输。
4.根据权利要求3所述的输电线路无线远动通道，其特征在于，所述无线通信装置（2）包括控制器、天线发射模块、射频收发模块、基带数据处理模块、数据接入接口、无线接收模块、加密模块、防雷防浪涌模块和电源模块，基带数据处理模块、数据接入接口、无线接收模块、加密模块、防雷防浪涌模块和电源模块与控制器相连接；所述基带数据处理模块与射频收发模块相连接，射频收发模块与天线发射模块相连接。
5.根据权利要求1或4所述的输电线路无线远动通道，其特征在于，所述无线通信装置（2）上设有包括RS232、RS485、以太网、E1的电力通信接口；通讯管理机（5）安装在变电站（3）的机柜内，通讯管理机（5）上设有RS232接口、RS485接口和以太网接口。
6.根据权利要求1所述的输电线路无线远动通道，其特征在于，所述杆塔（1）上设有太阳能供电装置，太阳能供电装置与无线通信装置（2）、状态监测装置（8）、视频监测装置（9）相连接。
7.根据权利要求6所述的输电线路无线远动通道，其特征在于，所述太阳能供电装置包括太阳能电池板组件、太阳能控制器和蓄电池，太阳能电池板组件与太阳能控制器相连接，太阳能控制器与蓄电池相连接；所述蓄电池设置在野外电源防护箱内。
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