电力终端通信接入网通信技术匹配

2024年3月3日发(作者：朱自清散文读后感)

电力终端通信接入网通信技术匹配发布时间：2021-10-14T06:00:52.155Z 来源：《科学与技术》2021年17期 作者： 季庆辉[导读] 终端通信接入网是国家电网有限公司在“十二五”通信网规划中首次提出的概念，该规划将终端通信接入网定义为电力系统骨干通信网络的延伸，是电力通信网的重要组成部分， 季庆辉 山东省邮电工程有限公司 山东 济南 250001 摘要：终端通信接入网是国家电网有限公司在“十二五”通信网规划中首次提出的概念，该规划将终端通信接入网定义为电力系统骨干通信网络的延伸，是电力通信网的重要组成部分，为电网提供可靠通道支撑，有助于提升电网服务质量。电力终端通信接入网提供配电与用电业务终端同电力骨干通信网络的连接，实现配用电业务终端与系统间的信息交互，具有业务承载和信息传送功能。随着电力无线专网、高速电力线载波、低功率广域网等新兴技术的蓬勃发展，电力终端通信接入网可用的通信技术呈多样化发展态势，多种通信手段融合互补将是未来电力终端通信接入网的技术发展方向。 关键词：电力终端通信接入网；终端通信业务；终端通信接入技术；主观偏好；客观数理分析；最优匹配引言 目前随着人们对通信技术的需求量不断增加，通信网络也变得越来越复杂，而我国的电力通信网络起源较晚，存在非常多的问题和漏洞，这些漏洞不可避免会带来很多问题，使电力通信网络存在很多的安全隐患。为了解决这些问题，就必须引进先进的技术，区块链技术以其数据一致性、不可篡改性、可追溯性等优势被广泛应用于电力系统中，为电力通信网络安全稳定运行提供重要的现实作用。1电力通信含义 电力通信是电力系统组成部分之一，对电力系统具备重要的意义，应用于电力系统的全过程中（发电、变电、送电、配电和用电等），为其提供有效的通信服务。由于电力从生产到应用，中间存在的环节较为复杂，为有效提升电力应用的经济效益以及安全性，需加强电力调度的统一性以及管理的集中性。电力通信与配电网络相比，都具备相同的服务对象和相互依托的物理体系，也就表明了电力通信系统与电网的紧密联系。电力通信作为电力市场商业化、自动化和现代化控制的重要举措，对加快电力系统现代化发展进程有着重要的意义。2终端通信接入网通信技术分析 2.1无线公网。 电力无线公网由电信运营商网络、电信运营商网络边界和电力网络边界三部分组成，通过安全接入平台与管理信息大区互联，通过安全接入区与生产大区互联。现有的电力无线公网主要应用于用电信息采集业务。无线公网有通信回路独立；传输距离远，覆盖率高；无需基建投入，无需设施维护，终端改造简单的优点。技术缺陷为易与其他公网业务产生相互干扰，安全性和可靠性难以保证，数据采集成功率在５０％～８０％之间；公网传输环节多，数据延迟通常为１～５ｓ，有时候达到１０ｓ，不能满足高实时性要求；建筑物屏蔽现象明显，容易出现通信覆盖盲区；天线易受到外力破坏，易干扰公共事业设备的使用；需常年租用公网设备，出现通信故障时，涉及到移动运营商部分的问题，难以定位，应用中存在移动运营商内部出现问题的现象等。无线公网的投资成本主要为公网租赁费用，同时需购置公网ＳＩＭ卡并对终端进行改造，无线公网４Ｇ模块按照国网统招价格为２２４．１４元／只，年通信费约６０元／台；其成本在远程通信技术中最低，建议某些节点数量较少、数据对通信质量要求不高的业务可采用公网传输。 2.2输电技术应用 在智能电网运行过程中，输电工作是其重要组成部分，能够有效满足人们实际用电需求。较之传统输电网络而言，智能电网具有大容量、远距离、低能耗的输电性能优势，借助于智能电网来合理地利用新能源，也能够推进智能电网输电工作绿色化、节能化、环保化开展，有助于全面优化智能电网输电性能。此外，将电力通信技术引入到智能电网输电领域，不仅能够提高智能电网的输电性能，同时还能够对跨区域输电性能予以优化配置，从而大大提升跨区域输电的有效性。与此同时，电力通信技术引入到输电工作中，还能够实现对电网的输电性能动态化跟踪，并能够实现对整个智能电网的运行情况、终端基础以及电网线路的状态等及时反馈和管理，并对输电过程中存在的问题予以及时处理和改进。为此，需要借助通信技术来有效地收集智能电网管理中的异常数据，并制定科学有效的措施来加以改进和完善，以此来为智能电网输电工作的有序进行和开展提供坚实保障。 2.3基站技术的平台化 经过技术革新的无线基站未来在智能电网中将起到平台化作用，进一步发展为内部搭载多种模块化的通信平台，主要功能为信息传输及处理，还需具备拓展性的数据存储功能，以及辅助性的电源、照明、GPS定位等功能，还可经由信息内网进一步完善多端口通信模块，例如内部网络互动、视频会议、信息搜索引擎等等，使通信设备的功能性搭配自然合理，对各种功能的综合性较为普遍，是未来设备基站的主要发展前景。 2.4安全技术应用 从实际情况出发，近年来，智能电网正迈入高速建设的时代，并且在逐步向电力流和信息流融合方向推进，在智能化发展的推动下，电网信息安全也成为当今社会关注的重要课题，其对智能电网的建设和发展成效以及电网通信系统的安全性都起到至关重要的作用。从实际情况出发，电力通信网络是一项功能齐全、设施完善的传输平台，而且其信息也需要具有较强的安全性，所以，需要从多个层面出发，来不断提升和完善设备数据、电网用户交互的可靠性。 2.5电力通信网管区块链技术应用 对于电力通信网来说，区块链技术应用时是建立在共识机制、点对点传输、网元分布式存储等技术基础之上来进行的，其关键点就是网元的分布式存储、传输和加密一致性等。对于完整的网络来说，其中每一个网元都可以看作同等级别的计算机，通过点对点的结构可以实现去中心化模式，能够提升网络的保密性。每一个网元都具有多种功能（包括：传播、路由、新建节点信息等），通过网元之间的关联来确保区块变化后实现整个网络的覆盖。

3电力通信事业的发展现状 电力通信在我国发展时间较为悠久，是我国现代化电力系统建设中的关键组成部分。电力通信系统的组成部分主要包括传输系统、交换系统和终端设备等，是保障电网稳定运行的指挥中枢。我国电力通信事业的发展主要分为五个阶段，传输模式为最初的同轴电缆转变为光纤传送，交换机制模式从以往的纵横模式转变为程控模式，技术由硬件转变为软件，通信模式由原本的定点通信转变为移动通信，并从模拟网通信转变为数字通信等。随着信息化技术应用的不断成熟，加快了电力通信技术的创新以及应用的普及，同时也推动了电力事业的发展。经相关数据分析，目前，我国的电力通信水平，包括发电设备的装机容量、发电量以及电网规模与其他国家相比具备一定的优势。现如今，我国电力系统的主要发展目标为大型发电厂以及以中心城市为核心的省级电力系统。4终端通信接入网业务需求 4.1终端安全模块 业务终端作为远程接入的源头和发起者，其安全性直接关系到数据传输及内部应用系统的安全。终端安全模块主要包括认证模块、硬件加解密模块、安全通信模块和数据接收接口，对业务终端采取身份认证和权限管理，防范非法终端对网络资源的非授权访问、滥用甚至破坏。（1）硬件加解密模块基于硬件密码模块，实现对数据的链路级加密功能。（2）安全通信模块基于国密算法实现动态密钥协商、密钥更换、密钥销毁，进行网络层安全访问控制，限制终端访问主站服务，建立双向加密隧道实现数据安全保密传输。（3）数据接收接口主要接收来自业务终端的数据报文。 4.2电力通信网元数据分布式存储 对于电力通信网来说，应用区块链技术的根本目的是要通过区块链技术中所具有的“一致性”“不可篡改性”等特点，确保电力通信的稳定性和安全性。对于电力通信网来说，其数据的安全性至关重要，是确保电网业务正常运行的基础，确保数据的安全性和可靠性可以利用数据分布式存储的数据结构来实现。区块链技术应用时会对网络控制数据按照不同方式（包括：“交易+链”“区块+链”“区块+交易”）进行建立。区块链技术有其特殊的结构，主要是以多节点全分布式数据结构进行数据存储，最终会建立起某时间段内数据的一致性，最终通过哈希算子等方式来确保MerkleTree组成数据的安全性（不可伪造和逆转）。

4.3终端通信公共接入管理系统 终端通信公共接入管理系统定位于安全接入设备的统一认证及加解密管理，多业务接入网络性能对比分析，系统包括终端接入管理、安全策略管理、统计报表管理、系统管理四大功能模块。1）终端接入管理模块主要监控终端接入设备的状态信息，对终端接入设备进行认证以及控制具体终端设备的接入，实现对本级机构所属终端的实时接入状态、运行状态监控。2）安全策略管理模块提供平台基本信息的维护和安全及业务访问控制策略管理，实现平台终端业务访问控制决策功能。3）系统管理模块提供平台基本信息的维护和业务访问控制策略管理，实现平台终端业务访问控制决策功能。统计报表管理模块提供丰富的报表展现工具，对终端、设备的各种历史统计、分析数据进行综合展示5 4.4与新储能方向的适应性 当前我国电力系统中的区域供电仍以分布式电源为主，主要储能方式为分布式储能，由于无线通信设备的电源设备发展方向是太阳能，风力等特殊发电形式，属于间歇性的储能方式，传统的电化学储能、电磁储能等技术要朝机械储能、压缩空气储能等技术方向发展，而新技术、新设备的应用要与现有的电力系统及设备设置相互适应调整，需要整个电网系统提供相当的技术性支持。 4.5协议安全模糊测试 在对电力物联网终端通信协议进行安全模糊测试时,主要使用的是自动或半自动的检测技术,该技术能够有效对操作系统、代码以及软件的问题进行检测,尤其是对软件的脆弱性进行检测,帮助相关人员掌握软件中存在的漏洞,提升应用软件的运作的安全性。在开展协议安全模糊测试作业时,其流程主要是进行设备的接入,配置相关文件,运行安全模糊测试工具,对目标系统、软件进行全面识别,确定输入文件,产生模糊数据,再以此为基础执行测试工作,对目标系统和软件的行为进行监控,掌握并记录暴露的缺陷,最后对测试结果进行反馈。一般情况下,在开展协议安全模糊测试工作时,所采用的工具一般是AFL,所谓AFL,其主要是一款基于覆盖引导的模糊测试工具,通过对输入样本代码的覆盖率进行记录,通过对样本进行调节能够有效提升代码的覆盖率,进而及时发现系统漏洞。5电力通信网络应用的优化策略 5.1重视安全技术的应用 安全技术在电力通建设过程中发挥着重要作用，而且信息技术在实际传输过程会受到诸多因素的干扰和影响，导致信息技术本身运行产生一定的故障，为了能够有效地改善这一技术，需要相关技术人员加快对新型安全技术的研究步伐，不断优化和完善安全技术的使用。针对变电站的电力通信，因为其位置偏远，再加之信息设备往往会受到气候、环境等多方面因素的影响而产生老化、磨损等问题，因此需要将避雷线、遮挡物等防护手段搭建于信息设备附近。尽量避免气候等原因给信息技术带来的不良影响，不断强化变电站实际运行安全性能，此外，还需要工作人员详细地勘察周围环境，及时排除环境中的安全隐患，以此来最大程度发挥安全技术的应用优势. 5.2加强继电保护移动运维 目前，继电保护运维现场通过移动终端接入无线网络，利用APP实现运维作业过程管控和数据采集，对于高清视频、图档录波等大文件实时调阅，以及多方共享专家远程诊断的视频即时通信等业务有高速通信需求，但因现有电力无线专网或4G网络传输带宽限制，现场实际应用效果不佳。随着5G通信的高速发展和普及，未来移动端设备可基于5G无线网络实现与运维主站系统的信息传输，接收作业工单，同时可以通过扫描继电保护设备身份识别电子标签的信息，实现设备台账信息管理、故障信息的录入、查询，实现巡检巡视等智能运维的标准化作业，完成作业信息的快速录入。另外，运行评价平台可实时调阅保护装置的告警信息、动作信息、故障报告等保护装置在线信息，实现电网故障快速分析，并将分析结果经5G网络推送至移动端设备，可以极大提高现场作业效率，提高设备运维水平。 5.3功能性的扩展延伸 智能电网的发展要求无线通信设备的功能性和可扩展性进一步提高，如智能电表、数据采集、自检设备及控制装置等，共同构成运行稳定的通信网络。信息通道的功能扩展是当前主要的关注问题，可以通过建设信息内外网络的二元结构，由信息内网承载视频监控、用户信息、装表接电、设备检修的主要业务，信息外网承载数据采集、生产性信息等基础性信息，建立“无线网—信息外网—信息内网”的信息导入路径，建立双通道的信息衔接系统，从智能电网的可持续发展着眼，完善无线通信技术的扩展性和功能性。

结束语 总的来说，在电力通信网管数据中应用区块链技术更多是要形成去中心化结构，使所有网元数据都会形成较为独立并且相同的存储结构，同时能够完全实现点对点的传输方式，这些也是保证区块链技术有效应用的基础。对于电力通信网管数据来说，通过区块链技术的有效应用能够实现更加安全可靠的管理方式，能够为今后智能电网的安全运行提供更加科学、更加安全的保障。基于此，本文主要对区块链技术在电力通信网管数据一致性、加密算法等方面进行相应的分析，对于后续充分研究电力通信网管数据中区块链技术的深入应用提供一定参考和帮助。参考文献[1]曲睿婷,胡畔,薄珏,刘衍.试论互联网与能源融合背景下电力信息通信领域的发展趋势和方向[J].电子世界,2019(22):77-78.

[2]吕冰,韩桂芳,冯雷.基于大数据分析的终端通信接入网监控技术研究[C].中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《计算机工程与应用》杂志社.第三届智能电网会议论文集——智能用电.中国电力科学研究院有限公司、国网电投（北京）科技中心、《计算机工程与应用》杂志社:国网电投(北京)科技中心,2019:105-107+115.

[3]胡永红,张超,文一帆,张慧.智能电网终端融合通信接入网切换策略[J].电测与仪表,2019,56(23):90-96.

[4]李文清,赵甦,张立,陈鹤,肖云杰.针对终端通信接入网及管理系统的集成优化建设[C].中国电机工程学会电力信息化专业委员会.生态互联数字电力——2019电力行业信息化年会论文集.中国电机工程学会电力信息化专业委员会:人民邮电出版社电信科学编辑部,2019:375-379.[5]王东山,李温静,苑佳楠,高建,赵广怀,郝佳恺.面向电力通信接入网的量子密钥交互机制[J].供用电,2019,36(08):36-40+90.

[6]周正,陈家璘,李磊,汤弋,叶露,赵世文.基于图模数一体化的通信网立体式复合状态建模研究[C].中国电力科学研究院.2019智能电网新技术发展与应用研讨会论文集.中国电力科学研究院:《计算机工程与应用》编辑部,2019:94-97.

[7]卢兵.电力无线专网通信加密模块的研究[D].华北电力大学,2019.

[8]周海莹,盛丹红.配网中电力通信技术混合组网浅析[J].通讯世界,2019,26(04):163.

[9]黎洋.配电自动化系统通信网组网设计与实现[D].电子科技大学,2019.

[10]朱红,韦磊,李秋生,严东,蔺鹏.面向电力业务可靠性保障的PON-LTE融合接入网络资源分配机制[J].网络空间安全,2019,10(01):42-46+60.