電力終端通信接入網通信技術匹配

2024年3月3日發(作者：朱自清散文讀后感)

電力終端通信接入網通信技術匹配發布時間：2021-10-14T06:00:52.155Z 來源：《科學與技術》2021年17期 作者： 季慶輝[導讀] 終端通信接入網是國家電網有限公司在“十二五”通信網規劃中首次提出的概念，該規劃將終端通信接入網定義為電力系統骨干通信網絡的延伸，是電力通信網的重要組成部分， 季慶輝 山東省郵電工程有限公司 山東 濟南 250001 摘要：終端通信接入網是國家電網有限公司在“十二五”通信網規劃中首次提出的概念，該規劃將終端通信接入網定義為電力系統骨干通信網絡的延伸，是電力通信網的重要組成部分，為電網提供可靠通道支撐，有助于提升電網服務質量。電力終端通信接入網提供配電與用電業務終端同電力骨干通信網絡的連接，實現配用電業務終端與系統間的信息交互，具有業務承載和信息傳送功能。隨著電力無線專網、高速電力線載波、低功率廣域網等新興技術的蓬勃發展，電力終端通信接入網可用的通信技術呈多樣化發展態勢，多種通信手段融合互補將是未來電力終端通信接入網的技術發展方向。 關鍵詞：電力終端通信接入網；終端通信業務；終端通信接入技術；主觀偏好；客觀數理分析；最優匹配引言 目前隨著人們對通信技術的需求量不斷增加，通信網絡也變得越來越復雜，而我國的電力通信網絡起源較晚，存在非常多的問題和漏洞，這些漏洞不可避免會帶來很多問題，使電力通信網絡存在很多的安全隱患。為了解決這些問題，就必須引進先進的技術，區塊鏈技術以其數據一致性、不可篡改性、可追溯性等優勢被廣泛應用于電力系統中，為電力通信網絡安全穩定運行提供重要的現實作用。1電力通信含義 電力通信是電力系統組成部分之一，對電力系統具備重要的意義，應用于電力系統的全過程中（發電、變電、送電、配電和用電等），為其提供有效的通信服務。由于電力從生產到應用，中間存在的環節較為復雜，為有效提升電力應用的經濟效益以及安全性，需加強電力調度的統一性以及管理的集中性。電力通信與配電網絡相比，都具備相同的服務對象和相互依托的物理體系，也就表明了電力通信系統與電網的緊密聯系。電力通信作為電力市場商業化、自動化和現代化控制的重要舉措，對加快電力系統現代化發展進程有著重要的意義。2終端通信接入網通信技術分析 2.1無線公網。 電力無線公網由電信運營商網絡、電信運營商網絡邊界和電力網絡邊界三部分組成，通過安全接入平臺與管理信息大區互聯，通過安全接入區與生產大區互聯。現有的電力無線公網主要應用于用電信息采集業務。無線公網有通信回路獨立；傳輸距離遠，覆蓋率高；無需基建投入，無需設施維護，終端改造簡單的優點。技術缺陷為易與其他公網業務產生相互干擾，安全性和可靠性難以保證，數據采集成功率在５０％～８０％之間；公網傳輸環節多，數據延遲通常為１～５ｓ，有時候達到１０ｓ，不能滿足高實時性要求；建筑物屏蔽現象明顯，容易出現通信覆蓋盲區；天線易受到外力破壞，易干擾公共事業設備的使用；需常年租用公網設備，出現通信故障時，涉及到移動運營商部分的問題，難以定位，應用中存在移動運營商內部出現問題的現象等。無線公網的投資成本主要為公網租賃費用，同時需購置公網ＳＩＭ卡并對終端進行改造，無線公網４Ｇ模塊按照國網統招價格為２２４．１４元／只，年通信費約６０元／臺；其成本在遠程通信技術中最低，建議某些節點數量較少、數據對通信質量要求不高的業務可采用公網傳輸。 2.2輸電技術應用 在智能電網運行過程中，輸電工作是其重要組成部分，能夠有效滿足人們實際用電需求。較之傳統輸電網絡而言，智能電網具有大容量、遠距離、低能耗的輸電性能優勢，借助于智能電網來合理地利用新能源，也能夠推進智能電網輸電工作綠色化、節能化、環保化開展，有助于全面優化智能電網輸電性能。此外，將電力通信技術引入到智能電網輸電領域，不僅能夠提高智能電網的輸電性能，同時還能夠對跨區域輸電性能予以優化配置，從而大大提升跨區域輸電的有效性。與此同時，電力通信技術引入到輸電工作中，還能夠實現對電網的輸電性能動態化跟蹤，并能夠實現對整個智能電網的運行情況、終端基礎以及電網線路的狀態等及時反饋和管理，并對輸電過程中存在的問題予以及時處理和改進。為此，需要借助通信技術來有效地收集智能電網管理中的異常數據，并制定科學有效的措施來加以改進和完善，以此來為智能電網輸電工作的有序進行和開展提供堅實保障。 2.3基站技術的平臺化 經過技術革新的無線基站未來在智能電網中將起到平臺化作用，進一步發展為內部搭載多種模塊化的通信平臺，主要功能為信息傳輸及處理，還需具備拓展性的數據存儲功能，以及輔助性的電源、照明、GPS定位等功能，還可經由信息內網進一步完善多端口通信模塊，例如內部網絡互動、視頻會議、信息搜索引擎等等，使通信設備的功能性搭配自然合理，對各種功能的綜合性較為普遍，是未來設備基站的主要發展前景。 2.4安全技術應用 從實際情況出發，近年來，智能電網正邁入高速建設的時代，并且在逐步向電力流和信息流融合方向推進，在智能化發展的推動下，電網信息安全也成為當今社會關注的重要課題，其對智能電網的建設和發展成效以及電網通信系統的安全性都起到至關重要的作用。從實際情況出發，電力通信網絡是一項功能齊全、設施完善的傳輸平臺，而且其信息也需要具有較強的安全性，所以，需要從多個層面出發，來不斷提升和完善設備數據、電網用戶交互的可靠性。 2.5電力通信網管區塊鏈技術應用 對于電力通信網來說，區塊鏈技術應用時是建立在共識機制、點對點傳輸、網元分布式存儲等技術基礎之上來進行的，其關鍵點就是網元的分布式存儲、傳輸和加密一致性等。對于完整的網絡來說，其中每一個網元都可以看作同等級別的計算機，通過點對點的結構可以實現去中心化模式，能夠提升網絡的保密性。每一個網元都具有多種功能（包括：傳播、路由、新建節點信息等），通過網元之間的關聯來確保區塊變化后實現整個網絡的覆蓋。

3電力通信事業的發展現狀 電力通信在我國發展時間較為悠久，是我國現代化電力系統建設中的關鍵組成部分。電力通信系統的組成部分主要包括傳輸系統、交換系統和終端設備等，是保障電網穩定運行的指揮中樞。我國電力通信事業的發展主要分為五個階段，傳輸模式為最初的同軸電纜轉變為光纖傳送，交換機制模式從以往的縱橫模式轉變為程控模式，技術由硬件轉變為軟件，通信模式由原本的定點通信轉變為移動通信，并從模擬網通信轉變為數字通信等。隨著信息化技術應用的不斷成熟，加快了電力通信技術的創新以及應用的普及，同時也推動了電力事業的發展。經相關數據分析，目前，我國的電力通信水平，包括發電設備的裝機容量、發電量以及電網規模與其他國家相比具備一定的優勢。現如今，我國電力系統的主要發展目標為大型發電廠以及以中心城市為核心的省級電力系統。4終端通信接入網業務需求 4.1終端安全模塊 業務終端作為遠程接入的源頭和發起者，其安全性直接關系到數據傳輸及內部應用系統的安全。終端安全模塊主要包括認證模塊、硬件加解密模塊、安全通信模塊和數據接收接口，對業務終端采取身份認證和權限管理，防范非法終端對網絡資源的非授權訪問、濫用甚至破壞。（1）硬件加解密模塊基于硬件密碼模塊，實現對數據的鏈路級加密功能。（2）安全通信模塊基于國密算法實現動態密鑰協商、密鑰更換、密鑰銷毀，進行網絡層安全訪問控制，限制終端訪問主站服務，建立雙向加密隧道實現數據安全保密傳輸。（3）數據接收接口主要接收來自業務終端的數據報文。 4.2電力通信網元數據分布式存儲 對于電力通信網來說，應用區塊鏈技術的根本目的是要通過區塊鏈技術中所具有的“一致性”“不可篡改性”等特點，確保電力通信的穩定性和安全性。對于電力通信網來說，其數據的安全性至關重要，是確保電網業務正常運行的基礎，確保數據的安全性和可靠性可以利用數據分布式存儲的數據結構來實現。區塊鏈技術應用時會對網絡控制數據按照不同方式（包括：“交易+鏈”“區塊+鏈”“區塊+交易”）進行建立。區塊鏈技術有其特殊的結構，主要是以多節點全分布式數據結構進行數據存儲，最終會建立起某時間段內數據的一致性，最終通過哈希算子等方式來確保MerkleTree組成數據的安全性（不可偽造和逆轉）。

4.3終端通信公共接入管理系統 終端通信公共接入管理系統定位于安全接入設備的統一認證及加解密管理，多業務接入網絡性能對比分析，系統包括終端接入管理、安全策略管理、統計報表管理、系統管理四大功能模塊。1）終端接入管理模塊主要監控終端接入設備的狀態信息，對終端接入設備進行認證以及控制具體終端設備的接入，實現對本級機構所屬終端的實時接入狀態、運行狀態監控。2）安全策略管理模塊提供平臺基本信息的維護和安全及業務訪問控制策略管理，實現平臺終端業務訪問控制決策功能。3）系統管理模塊提供平臺基本信息的維護和業務訪問控制策略管理，實現平臺終端業務訪問控制決策功能。統計報表管理模塊提供豐富的報表展現工具，對終端、設備的各種歷史統計、分析數據進行綜合展示5 4.4與新儲能方向的適應性 當前我國電力系統中的區域供電仍以分布式電源為主，主要儲能方式為分布式儲能，由于無線通信設備的電源設備發展方向是太陽能，風力等特殊發電形式，屬于間歇性的儲能方式，傳統的電化學儲能、電磁儲能等技術要朝機械儲能、壓縮空氣儲能等技術方向發展，而新技術、新設備的應用要與現有的電力系統及設備設置相互適應調整，需要整個電網系統提供相當的技術性支持。 4.5協議安全模糊測試 在對電力物聯網終端通信協議進行安全模糊測試時,主要使用的是自動或半自動的檢測技術,該技術能夠有效對操作系統、代碼以及軟件的問題進行檢測,尤其是對軟件的脆弱性進行檢測,幫助相關人員掌握軟件中存在的漏洞,提升應用軟件的運作的安全性。在開展協議安全模糊測試作業時,其流程主要是進行設備的接入,配置相關文件,運行安全模糊測試工具,對目標系統、軟件進行全面識別,確定輸入文件,產生模糊數據,再以此為基礎執行測試工作,對目標系統和軟件的行為進行監控,掌握并記錄暴露的缺陷,最后對測試結果進行反饋。一般情況下,在開展協議安全模糊測試工作時,所采用的工具一般是AFL,所謂AFL,其主要是一款基于覆蓋引導的模糊測試工具,通過對輸入樣本代碼的覆蓋率進行記錄,通過對樣本進行調節能夠有效提升代碼的覆蓋率,進而及時發現系統漏洞。5電力通信網絡應用的優化策略 5.1重視安全技術的應用 安全技術在電力通建設過程中發揮著重要作用，而且信息技術在實際傳輸過程會受到諸多因素的干擾和影響，導致信息技術本身運行產生一定的故障，為了能夠有效地改善這一技術，需要相關技術人員加快對新型安全技術的研究步伐，不斷優化和完善安全技術的使用。針對變電站的電力通信，因為其位置偏遠，再加之信息設備往往會受到氣候、環境等多方面因素的影響而產生老化、磨損等問題，因此需要將避雷線、遮擋物等防護手段搭建于信息設備附近。盡量避免氣候等原因給信息技術帶來的不良影響，不斷強化變電站實際運行安全性能，此外，還需要工作人員詳細地勘察周圍環境，及時排除環境中的安全隱患，以此來最大程度發揮安全技術的應用優勢. 5.2加強繼電保護移動運維 目前，繼電保護運維現場通過移動終端接入無線網絡，利用APP實現運維作業過程管控和數據采集，對于高清視頻、圖檔錄波等大文件實時調閱，以及多方共享專家遠程診斷的視頻即時通信等業務有高速通信需求，但因現有電力無線專網或4G網絡傳輸帶寬限制，現場實際應用效果不佳。隨著5G通信的高速發展和普及，未來移動端設備可基于5G無線網絡實現與運維主站系統的信息傳輸，接收作業工單，同時可以通過掃描繼電保護設備身份識別電子標簽的信息，實現設備臺賬信息管理、故障信息的錄入、查詢，實現巡檢巡視等智能運維的標準化作業，完成作業信息的快速錄入。另外，運行評價平臺可實時調閱保護裝置的告警信息、動作信息、故障報告等保護裝置在線信息，實現電網故障快速分析，并將分析結果經5G網絡推送至移動端設備，可以極大提高現場作業效率，提高設備運維水平。 5.3功能性的擴展延伸 智能電網的發展要求無線通信設備的功能性和可擴展性進一步提高，如智能電表、數據采集、自檢設備及控制裝置等，共同構成運行穩定的通信網絡。信息通道的功能擴展是當前主要的關注問題，可以通過建設信息內外網絡的二元結構，由信息內網承載視頻監控、用戶信息、裝表接電、設備檢修的主要業務，信息外網承載數據采集、生產性信息等基礎性信息，建立“無線網—信息外網—信息內網”的信息導入路徑，建立雙通道的信息銜接系統，從智能電網的可持續發展著眼，完善無線通信技術的擴展性和功能性。

結束語 總的來說，在電力通信網管數據中應用區塊鏈技術更多是要形成去中心化結構，使所有網元數據都會形成較為獨立并且相同的存儲結構，同時能夠完全實現點對點的傳輸方式，這些也是保證區塊鏈技術有效應用的基礎。對于電力通信網管數據來說，通過區塊鏈技術的有效應用能夠實現更加安全可靠的管理方式，能夠為今后智能電網的安全運行提供更加科學、更加安全的保障。基于此，本文主要對區塊鏈技術在電力通信網管數據一致性、加密算法等方面進行相應的分析，對于后續充分研究電力通信網管數據中區塊鏈技術的深入應用提供一定參考和幫助。參考文獻[1]曲睿婷,胡畔,薄玨,劉衍.試論互聯網與能源融合背景下電力信息通信領域的發展趨勢和方向[J].電子世界,2019(22):77-78.

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