CN209267591U - 变电站的通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变电站的通信系统。其中，该通信系统包括：业务层设备；安全接入层设备；长期演进接入层设备，包括：多个长期演进基站，分别部署在多个变电站；业务终端层设备。本实用新型解决了现有技术中变电站的通信系统覆盖范围较小且可靠性差的技术问题。

Description

变电站的通信系统

技术领域

本实用新型涉及电力技术5领域，具体而言，涉及一种变电站的通信系统。

背景技术

对于朝阳110kV变电站、祥和110kV变电站、南滩110kV变电站等3个变电站， 3个站点所在的光传输网络均为华为的OSN(光交换网络，是Optical Switch Network 的简称)系统设备，其拓扑结构如图1所示。

如图1所示，朝阳110kV变电站的传输设备为OSN1500设备，在华为10G环网，祥和110kV变电站以622M支路下挂在杨乐330kV变电站下面；南滩110kV变电站的传输设备为OSN1500设备，在华为2.5G环网。上述3个变电站间均由光纤传输，网络可达，具体的设备板位如下表1所示。

表1

110kV南滩变、110kV朝阳变、110kV滨河变、110kV祥龙变所辖区域为西宁市供电公司A+/A类供电区域，但其10kV出线、0.4kV出线仍未实现完全的光缆覆盖，部分区域仍采用租赁无线公网的方式实现信息回传，且无线公网信号经常存在失效的情况。

目前，主要采用有线方式解决配电网骨干网络通信问题，采用无线公网方式作为补充。这种方式在实际建设中已经暴露出诸多问题，主要体现在以下方面：

第一方面为光纤的问题，具体包括：城市核心地区业务、居民区覆盖的业务，采用光纤接入，网络建设成本较高，施工周期较长，部分地区根本不可能实现；众多依赖移动作业终端的智能电网业务，如移动巡检、移动抢修、移动作业等业务依赖光纤根本不可实现。

第二方面为无线公网的问题，具体包括：当前无线公网虽然在覆盖密度、信号强度方面已逐步完善提高，但是信号覆盖并非针对电力资产进行优化，在电力资产集中但是居民较少的地区，例如地下室、特高压线路走廊地区等，信号覆盖和强度仍不能满足需求，在现有采用无线公网采集的业务系统中，经常存在数据无法准确按时上报情况；无线公网在容量规划上是按照一定的话务量前提(约10％～30％用户使用)设计的，在发生水火灾情、重大会议、重大赛事活动或者群众性聚集事件等突发事件时，公网存在被大量用户拥挤导致瘫痪的情况，而此时一般电力公司也正在执行保电任务或抢修业务，包括恢复运营商设备供电，如果电力设备信息传送和现场通信过度依靠公网，必然存在不可靠因素；各种安全事件说明互联网世界的窥视监听真实存在，而无线公网正是基于开放的互联网，无线公网的管理方也是系统外单位，无线终端是通用终端，其网络同时存在无线和有线多方面入侵风险点，难以做到全程可控；电力终端采集的数据经过无线公网进入运营商基站之后，由于运营商的核心网集中建设，数据需要在互联网上迂回相当长的路由，还会经过多个兼容性网关，之后才能到达所在市公司信通机房，时延和时延抖动都比较大。

针对现有技术中变电站的通信系统覆盖范围较小且可靠性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种变电站的通信系统，以至少解决现有技术中变电站的通信系统覆盖范围较小且可靠性差的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种变电站的通信系统，包括：业务层设备；安全接入层设备；长期演进接入层设备，包括：多个长期演进基站，分别部署在多个变电站；业务终端层设备。

进一步地，长期演进基站包括：基带单元，射频单元和天馈系统。

进一步地，采用无线接入网共享和多接入点逻辑进行隔离。

进一步地，长期演进接入层设备还包括：核心网和回传光网络，多个长期演进基站通过回传光网络与核心网连接。

进一步地，核心网包括：移动性管理实体、服务网关、分组数据网关、归属用户服务器以及控制单元。

进一步地，基带单元和射频单元通过光纤互联。

进一步地，业务层设备包括：配电自动化系统，用电信息采集系统和应用管理系统。

进一步地，安全接入层设备包括：正反向隔离装置和安全接入平台，其中，配电自动化系统通过正反向隔离装置接入长期演进接入层设备，应用管理系统通过防火墙设备和正反向隔离装置接入长期演进接入层设备，用电信息采集系统通过安全接入平台接入长期演进接入层设备。

进一步地，业务终端层设备包括：业务终端和通信终端，其中，业务终端采集的数据通过通信终端回传到多个长期演进基站。

进一步地，业务终端包括：配电自动化终端和用电信息采集终端，通信终端为长期演进专用终端。

进一步地，通信终端部署在室内、室外和/或地下室，其中，在通信终端部署在室外的情况下，通信终端部署在开闭站的机柜内，通信终端的天线通过馈线连接部署在机柜外；在通信终端部署在室内的情况下，通信终端部署在室内柜的机柜内，通信终端的天线部署在机柜外或通过馈线连接部署在室内的预设位置；在通信终端部署在地下室的情况下，通信终端采用抱杆或壁挂的方式安装。

在本实用新型实施例中，变电站的通信系统包括：业务层设备、安全接入层设备、长期演进接入层设备和业务终端层设备，并且，长期演进接入层设备包括的多个长期演进基站，分别部署在多个变电站。通过LTE宽带无线技术建设多业务承载统一承载网络平台，相较于各个业务网络独立建网，其安全性、可靠性、成本等各个方面均有更高提升，与光纤通信方式进行互补或互备，相较于以往光纤独立网络，可使通信可覆盖区域大幅度提升，从而达到了扩大通信系统的覆盖范围，提高通信系统的可靠性的技术效果，进而解决了现有技术中变电站的通信系统覆盖范围较小且可靠性差的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种变电站所在光传输网络的拓扑结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种变电站的通信系统的示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种可选的变电站的通信系统覆盖范围的示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种可选的核心网的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种可选的网管系统的架构示意图；

图6a是根据本实用新型实施例的一种可选的通信终端室外部署的示意图；

图6b是根据本实用新型实施例的一种可选的通信终端室内部署的示意图；

图6c是根据本实用新型实施例的一种可选的通信终端地下室部署的示意图；

图7是根据本实用新型实施例的一种可选的变电站的通信系统的示意图；

图8是根据本实用新型实施例的一种可选的后向回传网络的示意图；以及

图9是根据本实用新型实施例的一种可选的前向回传网络的示意图。

其中，上述附图中包括如下附图标记：

1、UE；2、eNodeB；3、核心网；4、MME；5、S-GW；6、P-GW；7、PCRF；8、 MME+HSS；9、天线；10、防水罩。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其它单元。

首先，对本实用新型中出现的技术特征进行解释如下：

TD-LTE：分时长期演进，是Time Division Long Term Evolution的简称，采用了先进移动通信技术，包括正交频分复用(OFDMA，是Orthogonal Frequency DivisionMultiple Access的简称)、自适应调制与解调技术、智能多天线技术(MIMO，是Multiple-Input Multiple-Output的简称)、波束赋形技术、分布式发射与分级式接收技术、自适应重传机制(HARQ，是Hybrid Automatic Repeat reQuest的简称)、发射功率自动控制技术。利用这些技术，TD-LTE可以很好的满足电力系统无线覆盖面积广、终端数量多、速率传输时延小、上行速率高、高安全性等关键要求。

根据本实用新型实施例，提供了一种变电站的通信系统的实施例。

图2是根据本实用新型实施例的一种变电站的通信系统的示意图，如图2所示，该通信系统包括：业务层设备22、安全接入层设备24、长期演进接入层设备26和业务终端层设备28，其中，长期演进接入层设备26包括：多个长期演进基站262，分别部署在多个变电站。

具体地，上述的多个变电站可以是110kV南滩变、110kV朝阳变和110kV祥龙变，上述的多个长期演进基站可以是设置在110kV南滩变、110kV朝阳变和110kV祥龙变处设置的长期演进LTE(是Long Term Evolution的简称)基站设备。

在一种可选的方案中，可以在在110kV南滩变、110kV朝阳变、110kV祥和变分别部署1套基站设备，在110kV滨河变用RRU拉远的方式优化覆盖。三个变电站的站址参数如表2所示，覆盖范围如图3所示，该通信系统可以覆盖110kV南滩变电站、 110kV朝阳变电站、110kV祥和变电站、110kV滨河变电站周边区域，累计覆盖面积约120平方公里。主要接入配电自动化、用电信息采集等采集类业务，接入终端共计约100个。

表2

站点名称	站点详细地址	站点经度	站点纬度
				110kV南滩变电站	西宁市城中区劳动巷副3号	36.6225191	101.7837880
110kV朝阳变电站	西宁市城北区北铲路24号	36.6376390	101.7820310
				110kV祥和变电站	城北区七一东路	36.6127364	101.8220851

需要说明的是，可以在朝阳110kV变电站、祥和110kV变电站、南滩110kV变电站等3个变电站为站址建设LTE电力无线基站，通过变电站的光传输承载网络将变电站运行监控及营销用电信息采集等业务回传到省公司、市公司，积极开展新型业务适配。

采用本实用新型上述实施例，变电站的通信系统包括：业务层设备、安全接入层设备、长期演进接入层设备和业务终端层设备，并且，长期演进接入层设备包括的多个长期演进基站，分别部署在多个变电站。通过LTE宽带无线技术建设多业务承载统一承载网络平台，相较于各个业务网络独立建网，其安全性、可靠性、成本等各个方面均有更高提升，与光纤通信方式进行互补或互备，相较于以往光纤独立网络，可使通信可覆盖区域大幅度提升，从而达到了扩大通信系统的覆盖范围，提高通信系统的可靠性的技术效果，进而解决了现有技术中变电站的通信系统覆盖范围较小且可靠性差的技术问题。

可选地，在本实用新型上述实施例中，长期演进基站包括：基带单元，射频单元和天馈系统。

具体地，LTE基站设备可以包括1套BBU基带单元(是Building Base band Unit 的简称)，3套RRU射频单元(是Radio Remote Unit的简称)、天馈系统3套以及辅材 3套。

可选地，在本实用新型上述实施例中，采用无线接入网共享和多接入点逻辑进行隔离，

具体地，基站设备可以利用无线接入网共享RAN-sharing(是Radio AccessNetwork-sharing的简称)隔离方案和多接入点逻辑APN(是Access Point Name的简称)隔离方案保障多业务安全隔离。

可选地，基带单元和射频单元通过光纤互联。

具体地，BBU与RRU之间可以通过光纤互联，BBU与核心网机房之间通过骨干传输网互联，骨干传输网可以是光纤或者以太网。

需要说明的是，基站设备在软硬件涉及上，通过分布式、冗余等措施保证硬件的可靠性，基站包括机框、主控板、基带板、电源和风扇等硬件，所有硬件都有冗余设计，支持1+1冗余备份和资源池。

可选地，在本实用新型上述实施例中，长期演进接入层设备还包括：核心网和回传光网络，多个长期演进基站通过回传光网络与核心网连接。

具体地，LTE接入层设备包括核心网、LTE回传光网络以及基站设备组成。EPC (核心分组网演进，是Evolved Packet Core的简称)核心网系统，主要完成用户数据的传输、系统接入控制(接入控制、拥塞控制、系统信息广播)、无线信道的加扰解扰、移动性管理(切换、SRNS重定位、寻呼)和无线资源的管理及控制等功能。LTE回传网络采用MSTP(多生成树协议，是Multi-Service Transfer Platform的简称)独立通道实现，在110kV南滩变、110kV朝阳变、110kV祥和变和西宁局华为OSN系列传输设备上需要扩容ETF以太网板卡。

可选地，LTE回传光网络可以包括后向回传网络和前向回传网络。后向回传网络主要利用现有SDH/MSTP骨干光纤网络承载，在110kV南滩变、110kV朝阳变、110kV 祥和变部署LTE基站3座(滨河站以RRU拉远方式优化覆盖)，和西宁局华为OSN 系列传输设备上需要扩容ETF以太网板卡，统一承载无线专网接入的配电自动化、用电信息采集等已有业务以及后期新增的配用电业务。由于在变电站建设基站覆盖半径有限，在存在众多覆盖阴影地区需要补盲。可以在盲区附近的变电站部署BBU，通过裸纤将射频信号延伸到盲区的射频拉远单元(RRU)。

可选地，在本实用新型上述实施例中，核心网包括：移动性管理实体、服务网关、分组数据网关、归属用户服务器以及控制单元。

具体地，可以根据通信系统的规模和后续扩容的需求，部署中型核心网，并将青海西宁市供电分公司作为汇聚点。如图4所示，图中虚线框为核心网3在无线专网中的逻辑位置，用户终端UE 1(是User Equipment的简称)通过LTE基站eNodeB 2与核心网连接。EPS(演进分组系统，是Evolved Packet System的简称)中的核心网3 由移动性管理实体4(MME，是Mobility Management Entity的简称)、服务网关5(S-GW，是Serving GateWay的简称)、PDN(公用数据网，是Public Data Network的简称)网关6(P-GW，是PDN GateWay的简称)、用于存储用户签约信息的HSS 8(归属用户服务器，是Home Subscriber Server的简称)以及策略和计费控制单元7(PCRF，是 Policy and Charging Rules Function的简称)等组成。EPC是一个提供全IP连接的承载网络，对所有的基于IP的业务都是开放的，能提供所有基于IP业务的能力集。

通过上述方案，核心网在软硬件设计上，通过分布式、冗余等措施保证硬件的可靠性。采用分布式的软硬件结构，通过功能的模块化设计实现分布式处理。各模块功能相对独立，并分别由不同的模块负责控制，一个模块的故障不会影响整个系统的正常运行。

可选地，在本实用新型上述实施例中，业务层设备包括：配电自动化系统，用电信息采集系统和应用管理系统。

具体地，通信系统的最上层可以是业务层设备，包括：各业务应用系统，例如，可以包括：配电自动化的“三遥”等生产控制区业务(即上述的配电自动化系统)， AMS综合网管系统(即上述的应用管理系统，是application management system的简称)，以及用电信息采集等信息管理区业务(即上述的用电信息采集系统)。

进一步地，配电自动化终端设备的业务接口以RJ45网口居多，大部终端设备只具备1个网口，部分环网柜的DTU设备具有2个网口。用电信息采集的集中器远程通信端口，根据“1108005-0000-00_集中器通用技术规范”要求，标准1个RJ45接口。

需要说明的是，网管系统采用B/S架构，可随时随地进行查询和浏览等操作，如图5所示，网管系统支持核心的网络管理功能，如故障管理、性能管理(性能数据采集、监控、性能报表)、安全和日志管理、拓扑管理(网络拓扑、GIS)、仪表盘、通用的配置管理等；同时可根据无线专网自身需求，扩展相应的设备管理及业务管理功能。

进一步地，网管系统的主体功能特征可以包括：GIS(地理信息系统，是GeographicInformation System的简称)&拓扑(可视化、便捷化)、账户&安全(多权限、多策略)、统一告警(宽窄带统一)、开户管理(宽窄带统一)、开站&运维(多手段、多工具) 以及性能&统计(统一数据模型)。其中，GIS&拓扑具体包括：GIS展示站点的地理坐标、基础信息；设备拓扑视图；设备连接状态视图；设备告警同步、告警统计。账户 &安全具体包括：用户账号，也即基础信息，账号启停；角色管理，也即多角色，分权、分域；日志管理，也即操作日志、登录日志和导出；账号策略，包含时间策略、账号策略、密码策略和锁定策略。统一告警具体包括：告警级别、告警状态、支持实时告警、历史告警、告警事件、告警统计；支持告警过滤规则、外发规则；支持确认、清除、重定义、定位、屏蔽。开户管理具体包括：宽窄带组织机构；统一批量集群开户、支持多拨号规则；统一批量集群开组、支持多拨号规则；批量LTE开户；双模终端、混合编组、宽窄带互通。开站&运维具体包括：支持基站自动发展、本地终端维护；支持设备连接状态监控；支持设备远程可维可测；支持集中远程升级；支持GUI (图形用户界面，是Graphical User Interface的简称)、MML(人机语言，是Man-Machine Language的简称)多配置方式及批量操作；支持离线配置、配置同步；支持多制式、多产品、多版本。性能&统计具体包括：采集任务，包含多任务、多产品、多维度(网元、测量对象)、多模式(时段、长期)、多指标；数据查询，包含实时数据、历史数据(多模板类型、多网元、多指标)；性能指标，包含多周期、多类型(计数器、系统 KPI(关键绩效指标，是Key Performance Indicators的简称)、自定义KPI)。

可选地，在本实用新型上述实施例中，安全接入层设备包括：正反向隔离装置和安全接入平台，其中，配电自动化系统通过正反向隔离装置接入长期演进接入层设备，应用管理系统通过防火墙设备和正反向隔离装置接入长期演进接入层设备，用电信息采集系统通过安全接入平台接入长期演进接入层设备。

具体地，安全接入层设备包括正反向隔离装置和安全接入平台。根据业务层设备的位置就近部署。

进一步地，配电自动化的“三遥”等生产控制区业务通过正/反向隔离设备后接入配电主站。LTE网管对外提供北向接口，经过正反向隔离设备和防火墙设备后接入 AMS综合网管系统。用电信息采集等信息管理区业务通过安全接入平台后接入用采信息主站。

需要说明的是，安全接入平台由南瑞公司承建，信息运检部负责运维。CPE通信终端(客户终端设备，是Customer Premise Equipment的简称)的IP地址和核心网接入安全接入平台安全网关设备的互联地址需要统一分配，不产生费用。

需要说明的是，因为安全接入平台部署在省公司，因此，需要打通西宁局11层信息机房到省公司8层信息机房的传输通道。同时，因为AMS接入网管理系统将部署在信通公司，因此，将来还需要打通省公司到信通公司的传输通道。

可选地，在本实用新型上述实施例中，业务终端层设备包括：业务终端和通信终端，其中，业务终端采集的数据通过通信终端回传到多个长期演进基站。

可选地，在本实用新型上述实施例中，业务终端包括：配电自动化终端和用电信息采集终端，通信终端为长期演进专用终端。

具体地，终端层可以分为业务终端和通信终端。业务终端包括DTU(开闭所终端设，是Data Transfer Unit的简称)、FTU(配电开关监控终端，是Feeder Terminal Unit 的简称)、TTU(配电变压器监测终端，是distribution Transformer supervisory TerminalUnit的简称)等配电自动化终端，以及集中器、采集器、电表等用电信息采集终端，负责一/二次设备等的信息采集。

进一步地，通信终端为LTE专网终端，支持RS232/RS485/RJ45等业务接口。

需要说明的是，新建设的配用电专用数据网为独立于调度数据网、数据通信网的第三张网络，旨在满足电力配用电业务的统一接入和数据上传。调度数据网、数据通信网和专用数据网之间均用正/反向隔离设备物理隔离，降低信息互访的风险和隐患。

可选地，在本实用新型上述实施例中，通信终端部署在室内、室外和/或地下室，其中，在通信终端部署在室外的情况下，通信终端部署在开闭站的机柜内，通信终端的天线通过馈线连接部署在机柜外；在通信终端部署在室内的情况下，通信终端部署在室内柜的机柜内，通信终端的天线部署在机柜外或通过馈线连接部署在室内的预设位置；在通信终端部署在地下室的情况下，通信终端采用抱杆或壁挂的方式安装。

具体地，上述通信系统中可以部署100个无线终端，固定终端一般安装在室外、室内、地下室。

在一种可选的方案中，通信终端室外部署，通信终端室外部署可以安装在开闭站的机柜内，通信天线通过馈线连接部署在机柜外，具体安装位置视实际情况确定。如图6a所示，天线9外设置有防水罩10，两个天线9之间的距离大于0.5m，CPE通过射频线缆(如图中的实线所示)与两个天线9连接，通过电源线(如图中的虚线所示) 供电，并通过网线(如图中的点划线所示)接入互联网。

在一种可选的方案中，通信终端室内部署，通信终端室内部署有两种情况：室内LTE信号覆盖比较好，通信终端天线可以直接部署在室内(但应安装在机柜外)；室内 LTE信号覆盖较弱，通信终端天线通过加长馈线部署在室外适当位置，具体视实际情况确定。如图6b所示，天线9外设置有防水罩10，两个天线9通过天线固定支架固定在墙壁上，距离地面的距离大于3m，CPE距离地面的距离大于2.5m，通过射频线缆(如图中的实线所示)与两个天线9连接，通过电源线(如图中的虚线所示)和地线(如图中的点划线所示)供电，并通过网线(如图中的双点划线所示)与DTU连接。

在一种可选的方案中，通信终端地下室部署，如配电终端已部署在地下室，且 TD-LTE信号无法直接覆盖到，这种情况可采用抱杆或壁挂安装，条件具备情况下可采用成熟的地下室覆盖方案，通过接力实现信号覆盖。如图6c所示，天线9和CPE 通过天线固定支架固定在抱杆上，距离地面的距离大于3m，DTU可以通过电源线(如图中的虚线所示)和网线(如图中的双点划线所示)与CPE连接，电源线和网线位于抱杆内。

图7是根据本实用新型实施例的一种可选的变电站的通信系统的示意图，下面结合图7进行详细描述。如图7所示，TD-LTE无线专网的组网方案如图所示。网络架构从业务系统主站到用户终端总体上分为四层，分别是业务层、安全接入层、LTE 接入层以及终端层。

最上层的业务层为各业务应用系统。

安全接入层设备包括正反向隔离装置和安全接入平台。根据业务层设备的位置就近部署。配电自动化的“三遥”等生产控制区业务通过正反向隔离设备后接入配电主站。LTE网管对外提供北向接口，经过正反向隔离设备和防火墙设备后接入AMS综合网管系统。用电信息采集等信息管理区业务通过安全接入平台后接入用采信息主站。安全接入平台由南瑞公司承建，信息运检部负责运维。CPE通信终端的IP地址和核心网接入安全接入平台安全网关设备的互联地址需要统一分配，不产生费用。

LTE接入层设备包括核心网、LTE回传光网络以及基站设备组成。EPC核心网系统：主要完成用户数据的传输、系统接入控制(接入控制、拥塞控制、系统信息广播)、无线信道的加扰解扰、移动性管理(切换、SRNS重定位、寻呼)和无线资源的管理及控制等功能；LTE回传网络：采用MSTP独立通道实现。在110kV南滩变、110kV 朝阳变、110kV祥和变和西宁局华为OSN系列传输设备上需要扩容ETF以太网板卡。因为安全接入平台部署在省公司，因此，需要打通西宁局11层信息机房到省公司8层信息机房的传输通道。同时，因为AMS接入网管理系统将部署在信通公司，因此，将来还需要打通省公司到信通公司的传输通道。

基站：由BBU基带单元、RRU射频单元及天馈系统组成，利用RAN-sharing(无线接入网共享)隔离方案和多APN逻辑隔离方案保障多业务安全隔离。可以在110kV 南滩变、110kV朝阳变、110kV祥和变分别部署1套基站设备(包括1套BBU基带单元、3套RRU射频单元、天馈系统3套及辅材3套)，在110kV滨河变用RRU拉远的方式优化覆盖。

终端层分为业务终端和通信终端。业务终端包括DTU、FTU、TTU等配电自动化终端，以及集中器、采集器、电表等用电信息采集终端，负责一\二次设备等的信息采集。配电自动化终端设备的业务接口以RJ45网口居多，大部终端设备只具备1个网口，部分环网柜的DTU设备具有2个网口。用电信息采集的集中器远程通信端口，根据“1108005-0000-00_集中器通用技术规范”要求，标准1个RJ45接口。通信终端为LTE 专网终端，支持RS232/RS485/RJ45等业务接口。

需要说明的是，如图8所示，对于后向回传网络，业务终端采集的数据信息通过CPE通信终端回传到enodeB基站，经解调后的基带信号通过SDH/MSTP的以太网口传输到核心网设备，配电自动化业务经过正/反向隔离设备后接入配电主站，用采业务经过安全接入平台后接入用采主站。基于光纤、中压电力线载波等通信方式建立的统一承载网络也可在变电站接入配用电专用数据网。上述方案采用利用已建成的 MSTP/SDH通信传输网络单独开通道，并组建配用电专用数据网，根据前面承载带宽需求分析，每个基站的回传数据量小于10Mbps，利用每个变电站内SDH的预留资源即可满足要求。

如图9所示，对于前向回传网络，青海省网公司已建及待建配电自动化光纤资源丰富，在开闭所、柱开、环网柜等裸纤落地点都可以用来部署补盲RRU。在本实用新型实施例中，根据仿真的结果分析，拟在110kV滨河变安装1个RRU射频拉远单元，以优化滨河变区域的网络覆盖。

还需要说明的是，上述通信系统可以采用230MHz和1800MHz两种主流频段，其中，230MHz频段采取离散分配方式，1800MHz频段采取连续方式分配给行业用户。

在安全方面，230M频段目前也是有不少地方已经在使用，但是效果上不是太理想，同时对其他的无线设备干扰，同时其他设备对电力的230M也有干扰。230M的产业链上也不够完善，目前只有普天一家主流在做230M的设备，未形成标准。在现有 230M频段对于视频监控，大数据的传输还不能很好作为主干网。1.8G频段相对干净而且是连续的频段，申请的频段一般都能满足现有电网的业务，但是因为1.8G是很多行业公用频段，所以在申请频段资源会有一定的困难，在频段的边缘容易与其他行业使用的频段有干扰。

在效能方面，低频段组网(230MHz)的频谱因波长长，具有空间损耗慢、绕射能力强等优势，组网覆盖能力强，全覆盖所需基站数量少，系统可以全部在自有物业资产点建站，绝大部分站点具备供电、光纤传输资源，无需全新建站，建网成本和维护量低。高频段单独组网(1800MHz)的频段因波长短，空中传输衰减快，单站点覆盖范围小。全部采用高频段建设全覆盖网络，电力公司自有物业点数目无法支撑全部站点建设，仍需大量开展全新建设站点建设。全新站点需租用铁塔公司通信铁塔，或征地即自建通信铁塔，租赁铁塔公司的资源每年所需缴纳大量的租赁费，自建铁塔一次性投入更高(每座通信铁塔征地和建设费约为20～30万元)。

在寿命周期方面，1800MHz遵循LTE标准，而230M目前未有成型的标准，2个频段均可应用于电力无线专网，均需要进行产业引导，推动完善相关产业链。从当前产业链成熟度比较来看，1800MHz LTE标准比较成熟，除传统公网厂商华为、中兴、普天、大唐等支持之外，无线专网厂商鼎桥、海能达等也都支持，标准比较成熟；230MHz LTE目前只有普天支持。

由上可知，上述的通信网络优先选择1800MHz-LTE技术方式来实现电力无线专网的覆盖。

进一步地，对业务需求汇总如表3所示：

表3

根据试点区域业务需求，以变电站为断面分析各电力业务的无线终端数量，计算变电站断面需要汇聚的无线业务通信总带宽，确保基站建设实现对终端可靠覆盖，业务数据传输满足实时性的要求。具体带宽需求分析如表4所示：

表4

上述单站点带宽需求分析中配电自动化、用电信息采集、配电环境状态及安防监测带宽需求根据相关数据计算。其中，可以将“开关站”的最大30kbps为参考速率。可以将“充电站计量、分布式电源接入计量”的最大30kbps为参考速率。

每个基站(变电站或办公楼等其他物业)的带宽汇总如表5所示，单变电站需求带宽计算中，按照配电自动化、用电信息采集站点平均分配到每个基站，并发比100％计算；移动作业按照每站下面10个站点，并发比按照语音30％、数据10％、视频20％计算；机器人巡检按照每站2个点，并发比10％计算。根据计算结果，单基站汇总带宽为3.08M，由于承载业务中有配电自动化等实时性、可靠性要求高的保障类业务，同时考虑到后期接入业务类型及数量扩容，每个变电站统一申请10M带宽资源用于基站信息回传。

表5

根据计算结果，单基站汇总带宽为3.08M，由于承载业务中有配电自动化等实时性、可靠性要求高的保障类业务，同时考虑到后期接入业务类型及数量扩容，每个变电站统一申请10M带宽资源用于基站信息回传。

由上可知基于CPE，边缘业务128kbps，无线专网可以承载覆盖区域内配电自动化业务、用电信息采集等业务，同时可提供一定范围内的视频接入。局部区域可能存在覆盖空洞，可根据现场覆盖情况调整天线倾角及方向进网优化或补站。

通过上述方案，通过将LTE宽带无线技术、信息安全进行融合，形成一张安全、可靠、高效、经济、可管理的多业务承载统一网络平台，为实现智能电网业务终端全覆盖、可信接入、双向互动提供基础支撑，最终建成端到端TD-LTE无线网络，并与公司现有光纤通信网络互通，逐步建成以光纤、无线专网等通信方式组成的“结构合理、技术实用、安全可靠、支撑有力”的电力通信网，为智能配用电各业务信息(配电自动化、用电信息采集)的接入提供安全、稳定、可靠的通信通道保障。具体包括如下几点提升：

相较于各个业务网络独立建网，其安全性、可靠性、成本等各个方面均有更高提升；

与光纤通信方式进行互补或互备，相较于以往光纤独立网络，可使通信可覆盖区域大幅度提升，并且在覆盖重合区域可实现多条路由互备，使得通信的可靠性更高，同时，充分结合无线专网及光纤专网、电力载波各自的优势，也有利于优化终端通信接入网资源配置，更充分的发挥通信支撑作用；

进一步拓展智能电网的应用范围，无线通道的建立可以使包括移动巡检、移动办公、机器人巡检、移动抢修等移动应用得以安全实现，提升数据传输效率，加强对公司企业运营管理的支撑；

双向认证、通信通道加密、多业务隔离等技术可以有效的在通信安全方面进行全面整体的管控；

基于无线专网技术，可实现客户服务、业务运营的技术创新和商业模式创新，并可进一步探索并实现无线专网技术对智慧城市的有效支撑。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种变电站的通信系统，其特征在于，包括：

业务层设备；

安全接入层设备；

长期演进接入层设备，包括：多个长期演进基站，分别部署在多个变电站；

业务终端层设备。

2.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述长期演进基站包括：基带单元，射频单元和天馈系统。

3.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，采用无线接入网共享和多接入点逻辑进行隔离。

4.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述长期演进接入层设备还包括：核心网和回传光网络，所述多个长期演进基站通过所述回传光网络与所述核心网连接。

5.根据权利要求4所述的通信系统，其特征在于，所述核心网包括：移动性管理实体、服务网关、分组数据网关、归属用户服务器以及控制单元。

6.根据权利要求2所述的通信系统，其特征在于，所述基带单元和所述射频单元通过光纤互联。

7.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述业务层设备包括：配电自动化系统，用电信息采集系统和应用管理系统。

8.根据权利要求7所述的通信系统，其特征在于，所述安全接入层设备包括：正反向隔离装置和安全接入平台，其中，所述配电自动化系统通过所述正反向隔离装置接入所述长期演进接入层设备，所述应用管理系统通过防火墙设备和所述正反向隔离装置接入所述长期演进接入层设备，所述用电信息采集系统通过所述安全接入平台接入所述长期演进接入层设备。

9.根据权利要求1所述的通信系统，其特征在于，所述业务终端层设备包括：业务终端和通信终端，其中，所述业务终端采集的数据通过所述通信终端回传到所述多个长期演进基站。

10.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，所述业务终端包括：配电自动化终端和用电信息采集终端，所述通信终端为长期演进专用终端。

11.根据权利要求9所述的通信系统，其特征在于，所述通信终端部署在室内、室外和/或地下室，其中，

在所述通信终端部署在室外的情况下，所述通信终端部署在开闭站的机柜内，所述通信终端的天线通过馈线连接部署在所述机柜外；

在所述通信终端部署在室内的情况下，所述通信终端部署在室内柜的机柜内，所述通信终端的天线部署在所述机柜外或通过馈线连接部署在所述室内的预设位置；

在所述通信终端部署在地下室的情况下，所述通信终端采用抱杆或壁挂的方式安装。