一城一北斗 |北斗短報(bào)文功能在山區(qū)水電站的應(yīng)用

申報(bào)單位：國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司文成縣供電公司

聯(lián)合申報(bào)單位：

主要完成人：李瑞、劉煒、陳嘉聰、徐利豪

一、案例簡(jiǎn)介

溫州文成縣作為"中國(guó)農(nóng)村水電之鄉(xiāng)",境內(nèi)87座小水電站多分布于偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，多居于西部山區(qū)，受飛 云江峽谷地貌影響，通信條件較差，目前僅靠運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)和電力自建光纜難以全面覆蓋。特別是百丈 等 重點(diǎn)水電站所在區(qū)域，受雨影響，導(dǎo)致部分電站無(wú)法實(shí)時(shí)傳輸電力數(shù)據(jù)，對(duì)新型電力系統(tǒng)示范區(qū)建設(shè)形成 制約。存在主要問(wèn)題：1)文成小水電多采用梯級(jí)開(kāi)發(fā)模式，需精準(zhǔn)采集流域水情及機(jī)組數(shù)據(jù)。當(dāng)前部分 區(qū)域電站因通信受限，無(wú)法實(shí)時(shí)獲取機(jī)組出力等關(guān)鍵參數(shù)，導(dǎo)致水庫(kù)調(diào)峰時(shí)存在預(yù)估偏差，影響縣域清潔 能源的調(diào)度優(yōu)化。2)用電采集系統(tǒng)中有電能表有功正向總、峰、平、谷、尖時(shí)段各時(shí)段電量，在獲取數(shù) 據(jù)時(shí)需保持?jǐn)?shù)據(jù)的安全可靠性，缺乏上述所需數(shù)據(jù)，將無(wú)法提供服務(wù)準(zhǔn)確的電力預(yù)測(cè)服務(wù)。3)文成部分 水電站位于生態(tài)紅線區(qū)，傳統(tǒng)光纜施工受限，不具備運(yùn)營(yíng)商短距離有線通道、運(yùn)營(yíng)商無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、電力無(wú)線 專網(wǎng)等接入條件。部分偏遠(yuǎn)站點(diǎn)仍存在通信真空，亟需符合生態(tài)保護(hù)區(qū)建設(shè)規(guī)范的通信方案。

針對(duì)文成"九山半水半分田"的特殊地形，作為現(xiàn)有信息采集方式的補(bǔ)充，承載部分偏遠(yuǎn)地區(qū)并網(wǎng)水電 站的采集任務(wù)，因此基于北斗短報(bào)文技術(shù)的電力數(shù)據(jù)安全采集系統(tǒng)具有特殊價(jià)值。

二、技術(shù)方案

國(guó)網(wǎng)文成縣供電公司依托于北斗系統(tǒng)綜合公共服務(wù)所部署的系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)分為五層，遵循一體化云平 臺(tái)建設(shè)架構(gòu)，使用一體化云平臺(tái)Iaas提供組件做為平臺(tái)基礎(chǔ)層，數(shù)據(jù)層采用常見(jiàn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)及空間數(shù) 據(jù)庫(kù)作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)引擎，在服務(wù)層采用一體化云平臺(tái)Paas標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的框架，構(gòu)建整體服務(wù)體系，并自建業(yè) 務(wù)支撐服務(wù)，引入公共組件實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)業(yè)務(wù)支撐，最后選用合適的開(kāi)發(fā)工具完成Web端界面。

1)支撐精準(zhǔn)位置服務(wù)管理、短報(bào)文管理、授時(shí)位置設(shè)備統(tǒng)一管理、可視化展現(xiàn)等內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效 益、管理效益和社會(huì)效益的提升，為站點(diǎn)接入提供了基礎(chǔ)。

2)通過(guò)北斗系統(tǒng)綜合公共服務(wù)，將北斗基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入、解碼分析、實(shí)時(shí)解算及監(jiān)控，對(duì)外提

供高精度位置服務(wù)。同時(shí)，平臺(tái)對(duì)各類高精度位置終端進(jìn)行統(tǒng)一授權(quán)、管理以及分析。

3)基于北斗衛(wèi)星通信的電力數(shù)據(jù)安全采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)基于北斗衛(wèi)星通信的電力業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)采集及安 全防護(hù)架構(gòu)，作為調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)有信息采集方式的補(bǔ)充，在保證業(yè)務(wù)接入安全的同時(shí)，承載公司部分 偏遠(yuǎn)地區(qū)并網(wǎng)水電站信息采集。

4)將采集的數(shù)據(jù)發(fā)送到北斗安全接入模塊，北斗安全接入模塊對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，經(jīng)北斗單/多卡機(jī)通 過(guò)北斗衛(wèi)星傳送到主站側(cè)北斗多卡機(jī)，再經(jīng)過(guò)北斗安全接入網(wǎng)關(guān)對(duì)數(shù)據(jù)解密后獲取數(shù)據(jù)。

5)經(jīng)過(guò)對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)接入需求的分析和梳理，基于北斗衛(wèi)星通信的電力數(shù)據(jù)安全采集系統(tǒng)充分考慮公 司的核心基礎(chǔ)業(yè)務(wù)應(yīng)用，支撐數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)應(yīng)用。

6)北斗單/多卡機(jī)(廠站側(cè))部署于室外，負(fù)責(zé)將來(lái)自及采集終端的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)需求進(jìn)行裁剪

后轉(zhuǎn)換為北斗短報(bào)文幀格式，然后通過(guò)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)送至主站側(cè)北斗多卡機(jī)(指揮機(jī)),其星間鏈 路數(shù)據(jù)流為北斗用戶終端-->北斗導(dǎo)航衛(wèi)星-->北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)地面總站-->北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)-->北斗多卡 機(jī)。

三、創(chuàng)新亮點(diǎn)

1)在建設(shè)融合量子通信等技術(shù)的5G公網(wǎng)電力應(yīng)用示范區(qū)中，探索電力有線通信的替代方案，滿足對(duì) 源網(wǎng)荷儲(chǔ)海量資源的敏捷響應(yīng)、精準(zhǔn)控制。開(kāi)展綜合能源服務(wù)平臺(tái)至其管轄范圍內(nèi)的可中斷負(fù)荷終端或智 慧物聯(lián)終端裝置之間，在偏遠(yuǎn)山區(qū)利用北斗短報(bào)文通信，既能節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本，也能確保關(guān)鍵數(shù)據(jù)精準(zhǔn)匯集。

2)溫州文成地區(qū)具有豐富的“兩水”資源，既有小水電為代表的電源資源、又有抽水蓄能為代表的 儲(chǔ)能資源，具備較為典型的源網(wǎng)荷互動(dòng)應(yīng)用場(chǎng)景，是多元融合的高彈性電網(wǎng)的實(shí)踐陣地，但由于地理特征 造成了區(qū)域內(nèi)約90%的水電站處于無(wú)信號(hào)區(qū)域，未能實(shí)現(xiàn)調(diào)度信息采集。利用北斗短報(bào)文功能可以安全準(zhǔn) 確的傳輸站內(nèi)數(shù)據(jù)，降低了通信成本，提高通信穩(wěn)定性與安全性。如在受到天氣情況的影響，通信的實(shí)時(shí) 性與可靠性將會(huì)受到影響，尤其是在臺(tái)風(fēng)發(fā)生的天氣，更是要及時(shí)對(duì)水電廠的出力以及庫(kù)容量等數(shù)據(jù)進(jìn)行 關(guān)注，此時(shí)利用北斗通訊功能可以可靠的將數(shù)據(jù)傳回，有效的提高了水電的控制利用率。

3)在對(duì)新型電力系統(tǒng)建設(shè)方面，多渠道的通訊方式同樣是有必要的，尤其是在需要大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)景 中，數(shù)據(jù)獲取的成本是一個(gè)十分重要的因素，利用北斗功能可以降低部分地區(qū)獲取數(shù)據(jù)的成本，水電等眾 多新能源電廠的選址大多在偏遠(yuǎn)地區(qū)，利用北斗通信可以大大降低對(duì)運(yùn)營(yíng)商的基礎(chǔ)建設(shè)依賴，對(duì)于許多新 建電廠的初期投資方面較為友好。

4)目前已具備管理信息大區(qū)北斗短報(bào)文數(shù)據(jù)接入能力，該項(xiàng)目主要完成廠站側(cè)北斗短報(bào)文傳輸通道 建設(shè)。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的短報(bào)文通信、授時(shí)、定位與導(dǎo)航功能已廣泛應(yīng)用于各類行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。特別 是北斗短報(bào)文通信功能，只需將廠站的信息采集設(shè)備與北斗多卡機(jī)通過(guò)RJ45、RS485或RS232接口相連， 就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)運(yùn)營(yíng)商公網(wǎng)覆蓋地區(qū)的電力信息采集和數(shù)據(jù)回傳，消除發(fā)電側(cè)電力信息采集的“公網(wǎng)盲區(qū)”。