一城一北斗 |北斗短報文功能在山區水電站的應用

申報單位：國網浙江省電力有限公司文成縣供電公司

聯合申報單位：

主要完成人：李瑞、劉煒、陳嘉聰、徐利豪

一、案例簡介

溫州文成縣作為"中國農村水電之鄉",境內87座小水電站多分布于偏遠鄉鎮，多居于西部山區，受飛 云江峽谷地貌影響，通信條件較差，目前僅靠運營商網絡和電力自建光纜難以全面覆蓋。特別是百丈 等 重點水電站所在區域，受雨影響，導致部分電站無法實時傳輸電力數據，對新型電力系統示范區建設形成 制約。存在主要問題：1)文成小水電多采用梯級開發模式，需精準采集流域水情及機組數據。當前部分 區域電站因通信受限，無法實時獲取機組出力等關鍵參數，導致水庫調峰時存在預估偏差，影響縣域清潔 能源的調度優化。2)用電采集系統中有電能表有功正向總、峰、平、谷、尖時段各時段電量，在獲取數 據時需保持數據的安全可靠性，缺乏上述所需數據，將無法提供服務準確的電力預測服務。3)文成部分 水電站位于生態紅線區，傳統光纜施工受限，不具備運營商短距離有線通道、運營商無線網絡、電力無線 專網等接入條件。部分偏遠站點仍存在通信真空，亟需符合生態保護區建設規范的通信方案。

針對文成"九山半水半分田"的特殊地形，作為現有信息采集方式的補充，承載部分偏遠地區并網水電 站的采集任務，因此基于北斗短報文技術的電力數據安全采集系統具有特殊價值。

二、技術方案

國網文成縣供電公司依托于北斗系統綜合公共服務所部署的系統技術架構分為五層，遵循一體化云平 臺建設架構，使用一體化云平臺Iaas提供組件做為平臺基礎層，數據層采用常見的關系型數據庫及空間數 據庫作為數據存儲引擎，在服務層采用一體化云平臺Paas標準開發的框架，構建整體服務體系，并自建業 務支撐服務，引入公共組件實現基礎業務支撐，最后選用合適的開發工具完成Web端界面。

1)支撐精準位置服務管理、短報文管理、授時位置設備統一管理、可視化展現等內容，實現經濟效 益、管理效益和社會效益的提升，為站點接入提供了基礎。

2)通過北斗系統綜合公共服務，將北斗基準站數據統一接入、解碼分析、實時解算及監控，對外提

供高精度位置服務。同時，平臺對各類高精度位置終端進行統一授權、管理以及分析。

3)基于北斗衛星通信的電力數據安全采集系統設計實現基于北斗衛星通信的電力業務數據采集及安 全防護架構，作為調度自動化系統現有信息采集方式的補充，在保證業務接入安全的同時，承載公司部分 偏遠地區并網水電站信息采集。

4)將采集的數據發送到北斗安全接入模塊，北斗安全接入模塊對數據進行加密，經北斗單/多卡機通 過北斗衛星傳送到主站側北斗多卡機，再經過北斗安全接入網關對數據解密后獲取數據。

5)經過對業務數據接入需求的分析和梳理，基于北斗衛星通信的電力數據安全采集系統充分考慮公 司的核心基礎業務應用，支撐數據采集業務應用。

6)北斗單/多卡機(廠站側)部署于室外，負責將來自及采集終端的業務數據根據業務需求進行裁剪

后轉換為北斗短報文幀格式，然后通過北斗衛星導航系統發送至主站側北斗多卡機(指揮機),其星間鏈 路數據流為北斗用戶終端-->北斗導航衛星-->北斗衛星導航系統地面總站-->北斗衛星導航系統-->北斗多卡 機。

三、創新亮點

1)在建設融合量子通信等技術的5G公網電力應用示范區中，探索電力有線通信的替代方案，滿足對 源網荷儲海量資源的敏捷響應、精準控制。開展綜合能源服務平臺至其管轄范圍內的可中斷負荷終端或智 慧物聯終端裝置之間，在偏遠山區利用北斗短報文通信，既能節省經濟成本，也能確保關鍵數據精準匯集。

2)溫州文成地區具有豐富的“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 儲能資源，具備較為典型的源網荷互動應用場景，是多元融合的高彈性電網的實踐陣地，但由于地理特征 造成了區域內約90%的水電站處于無信號區域，未能實現調度信息采集。利用北斗短報文功能可以安全準 確的傳輸站內數據，降低了通信成本，提高通信穩定性與安全性。如在受到天氣情況的影響，通信的實時 性與可靠性將會受到影響，尤其是在臺風發生的天氣，更是要及時對水電廠的出力以及庫容量等數據進行 關注，此時利用北斗通訊功能可以可靠的將數據傳回，有效的提高了水電的控制利用率。

3)在對新型電力系統建設方面，多渠道的通訊方式同樣是有必要的，尤其是在需要大量數據的場景 中，數據獲取的成本是一個十分重要的因素，利用北斗功能可以降低部分地區獲取數據的成本，水電等眾 多新能源電廠的選址大多在偏遠地區，利用北斗通信可以大大降低對運營商的基礎建設依賴，對于許多新 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北斗短報文數據接入能力，該項目主要完成廠站側北斗短報文傳輸通道 建設。北斗衛星導航系統的短報文通信、授時、定位與導航功能已廣泛應用于各類行業的各個領域。特別 是北斗短報文通信功能，只需將廠站的信息采集設備與北斗多卡機通過RJ45、RS485或RS232接口相連， 就可以實現無運營商公網覆蓋地區的電力信息采集和數據回傳，消除發電側電力信息采集的“公網盲區”。