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摘要：无线公网通信技术具有覆盖范围广，操作方便，成本低廉的优势，被广泛应用于配电自动化领域，在配电终端安装无线通信模块，可以实现与配电网主站的数据交互，提升供电的可靠性和安全性。但是公网通信的使用具有一定的局限性，其模块运行经常会受到各种因素的干扰。需要采取切实可行的状态监测方法，来提升配电终端公网通信的可靠性。
关键词：配电终端；无线公网通信；状态监测
引言
无线通信相比光纤通信来说，具备前期投资小、实施快，不受地域限制等优势，但其自身通信的可靠性较弱，容易出现通信不稳定的情况。引发通信异常的因素有很多，如长期处于户外恶劣环境中的通信模块、SIM卡存在一定故障率；运营商的网络升级、波动、带宽不足；配电主站与终端之间的通信参数不一致等。
1无线公网通信技术特点概述
配电通信网是配电自动化系统的重要组成部分，配电网运行状态的监视、控制和故障处理都依赖通信网来实现，目前，采用以太网无源光网络（EPON）技术无疑是一个比较好的选择，但是由于城市建设和电力线路规划的原因，存在光缆施工困难等因素，因此考虑采用无线通信方案来实现配电自动化数据采集。另外，随着灾难应急、移动抢修等需求的提出，无线公网通信因其部署迅速、覆盖率高、不受地域限制等特点，在配电自动化中的应用越来越多，无线专网由于建设复杂、投入成本大等原因，有一些试点应用但还没有大范围建设。虽然无线公网通信方案优势明显，但同样存在一些缺点：通信延迟较大、通信稳定性差，因此在采用无线公网通信时，一方面不能仅仅以配电终端在线率衡量无线通信的可用性，而应该看无线通信是否满足配电自动化功能实现对通信的要求；另外一方面需合理制定方案，采取相应保障措施，提高无线公网通信的可用性。
2通信运维分析
2.1终端长期离线原因分析
一般情况下，终端长期无法在线的原因主要有两个：一个是无线模块故障，另一个就是电源故障、终端故障等设备与通信元件上的因素导致，其次是配电线路计划停电、故障停电、通信服务商检修等出现的错误导致。
2.2终端频繁离线原因分析
终端频繁离线影响通信稳定性，影响配电自动化正常信息上送，通过终端频繁掉线进行现场长期的跟踪调查与研究分析，造成频繁掉线的原因主要包括：无线通信服务商通信质量不佳、无线模块通信协议不匹配、参数设置不合理等。
2.2.1无线通信信号弱、质量差、不稳定
通过对多个现场大量频繁掉线的配电终端进行测试和分析，发现大多是由于所在地域存在一定的信号辐射盲区或通信质量问题。无线通信服务商信号质量不佳大致有3种原因：一是网络设备故障，二是网络性能参数不好，三是基站覆盖盲区。
2.2.2无线通信服务商资源紧张引起对撞和心跳时间过长
在基站资源不变的情况下，若同一小区接入配电终端数量较多，当配电终端心跳时间设置为60s的整数倍时，同一小区接入的配电终端在长时间运行后，根据最大公约数计算可得，其同时向基站发送数据请求的概率增大，会造成基站拥塞，从而导致配电终端通信不稳定。在实际运行中，通过试验，将无线模块心跳时间由原来的60s更改为奇数57s或53s后，根据最大公约数原理，同时向基站发送数据请求的概率降低，可避免由其引起的通信不稳定带来的配电终端频繁掉线。
2.2.3无线模块心跳包丢失
无线模块每60s发送一次心跳报文至无线服务器，中间过程中向无线通信服务商发送请求分配资源信令，无线通信服务商收到请求后会分配资源给该SIM卡，保证数据通信正常。现场实测发现：配电终端离线期间无线模块一直发送心跳包，而无线通信服务商后台监测发现离线期间没有收到任何数据信息，但当无线通信服务商进行位置更新时，无线模块立即恢复，说明无线通信服务商网络正常，无线模块发送的心跳报文存在丢失导致终端离线。
3基于配电终端的无线通信状态监测实施方案
3.1配电终端的无线公网通信状态监测功能实现原理
终端采用基于软件定义的扁平、灵活、高效的组织架构，业务功能微应用化（简称APP），边缘侧自主完成部分计算和决策功能。终端APP从大类上分为基础管理层、采集监测层、应用分析层3个层。实现无线通信状态功能包括无线状态数据采集APP、无线通信异常诊断APP、运行环境测试评估APP和通信可靠性评价APP。通过现有的业务数据传输连接通道（RS232接口或FE接口），终端定期对通信模块发送“无线状态监测”报文，获取无线模块当前实时的状态信息，并对返回的基础状态数据进行分析、统计，对通信故障进行快速定位以及对无线网络健康进行评估和信息存储。配电网终端设备通过无线通信模块与配电主站进行通信的数据为业务数据，它的重要性和实时性优先级最高，配网终端与无线模块通信的状态监测报文不能影响和干扰业务数据的传输。为了避免状态监测报文不被当成业务数据被透传发送，状态监测报文数据量应尽可能小、状态监测报文接口部分应尽可能简单，并且和业务数据的发送应设置时间间隔，确保无线模块能正确处理。为保证状态监测数据实时性和准确性，建议发送周期设为10s，与业务数据的发送间隔设置为1s。
3.2无线公网通信状态监测功能模块
通过部署无线公网通信状态监测模块可有效解决无线通信异常排查难、管控难、提升难的问题。无线公网通信状态监测模块由数个子功能模块组成，包括通信设备信息及通信状态实时数据模块、无线通信状态历史数据的分析、统计和存储模块、短期无线通信运行环境评估模块和无线通信运行可靠性评价模块，
3.3状态监测协议解析库
状态监测协议解析库通过编写无线状态监测解析库，可以在各类型配电终端中快速实现无线通信状态监测功能。解析库内含无线通信状态协议，将通信模块返回的基础数据加工成实时故障定位信息、事件记录信息、通信质量评估信息。使用者可以通过调用事件函数的方式获取缓存的事件与历史记录，并自行完成保存、上送网管、维护显示功能。配电终端接收模块返回报文时首先判定是否为状态监测报文，然后对接收到的数据进行解包处理，并完成相应的分析以及二次加工处理，最后进行以事件记录的形式缓存。
结语
本无提出了一种配电自动化无线公网通信状态监测方法，该方法以配电终端为核心实现具体功能的应用。通过配电终端读取、分析、存储、上传无线通信状态及统计数据，实现对配网无线通信实时状态的监控、异常的准确定位和运行状况的分析，实现快速、准确定位和判定通信异常原因，能有效提升配电自动化无线公网通信的可用性与主站系统适配协议后，利用系统侧的大数据分析技术，能实现区域化配电自动化的通信状况预测。
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