模块化电力应急通信便携站 CNR217-060

项目背景

本文针对电力生产中的实际痛点，研发了模块化电力应急通信便携站，有效提高了作业效率与安全水平。电力通信系统在自然灾害（台风、洪水、地震）后可能出现光缆中断——导致变电站与调度中心之间的通信链路中断。通信中断后调度中心无法获取变电站的遥测遥信数据——失去对该站设备的监控。应急抢修队伍需要在最短的时间内建立一条临时的通信链路将变电站的数据回传至调度中心。传统应急通信方式是使用卫星电话加海事卫星——带宽有限只能传输话音和极低速数据不能适应自动化系统的数据量需求。或者紧急调动一台应急通信车到现场——但通信车的调集和出发需要时间——在严重的道路损毁条件下可能无法到达变电站。最理想的方式是通信抢修人员随身携带一个便携式的通信站——到达变电站后展开通信站在数分钟内建立一条足够带宽的通信链路。

存在问题

• 光缆中断后变电站与调度中心通信中断数据无法回传
• 卫星电话带宽有限不能满足自动化系统数据量
• 应急通信车调集和出发耗时道路损毁可能无法到达
• 缺乏便携式的快速部署应急通信手段

创新目标

研发一套模块化电力通信应急便携站。通信站在一个便携背包内包含了4G/5G通信模块、卫星通信模块和无线Mesh自组网模块——根据不同场景选择不同的通信方式组合。通信站到达现场后在数分钟内即可展开建立通信链路——将变电站的自动化数据回传至调度中心。

技术方案

便携站由三块可独立或组合使用的通信模块组成。

4G/5G通信模块适用于变电站附近有公网移动信号涵盖的场景——模块内置了多个运营商的SIM卡插槽——自动选择信号最强的网络。模块通过一个全向高增益天线发射信号——天线可以快速安装在便携站的可伸缩天线上方约3米处增大信号接收范围。当变电站位置偏远公网信号弱时——天线升高后往往能捕捉到微弱但可用的信号。实测在多个信号弱的乡村变电站——升高天线后4G信号从几乎不可用提升到可支持最低速率的数据通信。

卫星通信模块适用于公网信号完全不可用的极端场景——通过一台便携式卫星通信终端连接低轨宽带卫星。天线为一个小型平板相控阵天线可以自动对准卫星——展开后约数分钟即可建立连接。卫星链路带宽足够传输变电站的遥测遥信数据。

无线Mesh自组网模块适用于多个应急通信点之间的组网——多台便携站之间通过Mesh模块自动建立无线链路形成一条链条。当单台便携站无法直接连接调度中心时——通过中间节点的便携站接力传递数据到达调度中心。Mesh模块为2.4GHz频段——通信距离视距可达数公里。Mesh自组网不需要预先配置——便携站开机后自动搜索附近的Mesh节点并加入网络。

创新亮点

• 三块模块独立或组合使用：按需选配灵活组网
• 全向高增益天线可升约3米：信号弱区域增强捕获
• 卫星加Mesh接力：公网不通时卫星加自组网双重保障
• 便携背包设计数分钟部署：单人可背负到达现场

落地应用效果

应急便携站已在多次应急通信演练和一次台风后真实应急中使用。台风后一座变电站光缆中断——通信抢修人员背负便携站到达现场，使用4G模块加升高天线在约5分钟内建立了数据链路——将变电站的遥测数据回传至调度中心。通信链路持续运行直到光缆抢通恢复——期间自动化数据传输正常。

产出物：模块化应急便携站一套（含4G/5G模块、卫星通信模块、Mesh自组网模块、可伸缩天线杆、便携背包）、使用说明书。

适用场景：自然灾害后电力通信中断应急恢复。

安全提示：便携站天线竖起时注意避开架空电力线路；卫星天线对准卫星时人员不可站在天线发射面正前方；电池充电使用原装充电器不可使用非标电源。

常见问题

Q：该创新成果的适用场景有哪些？

A：本成果适用于电力系统各类相关作业场景，包括但不限于变电站运维、输电线路检修、配电作业等。具体应用时可根据现场实际情况进行调整。

Q：与传统方案相比，主要优势是什么？

A：主要优势体现在作业效率提升、安全风险降低、操作便捷性增强等方面。经过实际应用验证，综合效益显著。

Q：后续是否有升级计划？

A：将根据现场应用反馈持续改进改进，进一步提升性能和适用性，拓展更多应用场景。

数据来源：项目验收报告及现场应用统计，单位信息已脱敏处理。