王爽

摘要：對配電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)要求、網(wǎng)絡(luò)拓撲、用戶終端需求的分析與研究，結(jié)合電力系統(tǒng)行業(yè)現(xiàn)有的多種通信方式，對比得出TD-LTE無線寬帶通信技術(shù)在電網(wǎng)配電網(wǎng)通信中的應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；配電網(wǎng)；TD-LTE；無線通信

0 引言

如今，智能電網(wǎng)已成為電網(wǎng)發(fā)展的共同趨勢。2010年3月溫家寶總理在《政府工作報告》中提出“加強智能電網(wǎng)建設(shè)”。智能電網(wǎng)已納入《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年計劃綱要》。長期以來，我國配電網(wǎng)的建設(shè)較為薄弱，與主網(wǎng)通信網(wǎng)相比，10kv及以下中低壓配電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展相對緩慢，選擇怎樣的通信技術(shù)、組網(wǎng)方式建設(shè)大規(guī)模的中低壓電力通信網(wǎng)，已成為智能電網(wǎng)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。

10kv及以下電網(wǎng)特點決定了其通信結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜、分布分散、節(jié)點多、工作環(huán)境較差等特征，這使得選擇何種通信技術(shù)變得十分復(fù)雜，通過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的載波通信、GPRS/CDMA、寬帶無線接入、光纖通信技術(shù)等各種通信方式在10kV及以下電網(wǎng)的應(yīng)用均有各自不足和缺點。

隨著無線通信技術(shù)的發(fā)展，最新無線通信技術(shù)具有帶寬大、傳輸距離遠、有非視距傳輸能力強、抵抗自然災(zāi)害能力強、不受限地面線路結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。因此，采用新一代的無線通信技術(shù)建設(shè)配電網(wǎng)無線接入專網(wǎng)與有線通信技術(shù)和傳統(tǒng)公網(wǎng)通信相比有著較大的優(yōu)勢。其中分時長期演進（Time Division Long Term Evolution，TD-LTE）是如今最具代表性的無線寬帶通信技術(shù)。同時，以BSG（Beyond ThirdGeneration）、4G無線通信技術(shù)也將成為智能電網(wǎng)未來通信發(fā)展的主流方向。因此，研究TD-LTE無線專網(wǎng)在配電網(wǎng)建設(shè)中具有十分重要的意義。

1 配電網(wǎng)通信業(yè)務(wù)需求分析

電網(wǎng)通信主要包含2大部分：一部分是主網(wǎng)通信網(wǎng)，包括電網(wǎng)的調(diào)度控制、管理平臺、110kv及以上高電壓等級發(fā)電輸電網(wǎng)絡(luò)的通信系統(tǒng)，主要實現(xiàn)電網(wǎng)的自動化控制過程，通信的高帶寬、高可靠及傳輸路由的相對可控；另一部分是配網(wǎng)和用戶側(cè)通信，以中、低壓配電網(wǎng)為主，包括配變臺區(qū)、10kv配電網(wǎng)、用戶電器和電表等通信系統(tǒng)，主要實現(xiàn)配用電端的自動化和智能化管理，提高供電可靠性、實現(xiàn)電網(wǎng)與用戶雙向互動、實現(xiàn)智能用電等。

1.1 配電自動化

配電自動化系統(tǒng)需具備以下功能：①數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）功能；②AM/FM/GIS功能；③饋線自動化；4、配網(wǎng)管理系統(tǒng)。配電自動化業(yè)務(wù)可劃分為“三遙（遙信、遙測和遙控）”“二遙（遙信、遙測）”“一遙（遙信）”終端到配電自動化中心主站。

1.2 計量自動化

計量自動化是集成了軟件技術(shù)、數(shù)字通信技7R、電力營銷和電能計量為一體基于用電需求的綜合性實時信息采集與分析系統(tǒng)。其功能主要是為_了實現(xiàn)電廠=變電站的電能自動化采集、負荷控制、負荷管理、低壓抄表、配電監(jiān)測、需求管理等業(yè)務(wù)。

2 現(xiàn)有通信技術(shù)分析

2.1 無線通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

無線通信技術(shù)按傳輸距離可劃分為長距離無線接入技術(shù)和短距離無線接入技術(shù)。其中，長距離無線接入技術(shù)的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術(shù)的代表包括：WLAN、UWB等。按照帶寬則又可分為窄帶無線接入和寬帶無線接入，其中寬帶無線接入技術(shù)的代表有3G、區(qū)域多點分配業(yè)務(wù)（LMDS）、TD-LTE；窄帶無線接入技術(shù)的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統(tǒng)。各種無線通信技術(shù)分類如圖1所示。

可以看出，以O(shè)FDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）+MIMO（Multi-Input Multi-Output）為核心的無線通信技術(shù)將成為無線通信發(fā)展的主流方向。其中TD-LTE是一種典型采用OFDM+MIMO技術(shù)的新一代無線通信技術(shù)，同時具備多載波技術(shù)（multi-subcarrier，Ms）、載波聚合技術(shù)、多通道智能天線技術(shù)、自適應(yīng)重傳技術(shù)（Hybrid AutomaticRepeat Request，HARQ）、自適應(yīng)調(diào)制與編碼技術(shù)（AdaptiveModulation and Coding，AMC）等多種先進傳輸技術(shù)實現(xiàn)的無線寬帶技術(shù)。其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)由TD-LTE無線接入網(wǎng)（E-UTRAN）、匯聚層和TD-LTE核心網(wǎng)（EPC）3部分組成如圖2所示。

2.2 TD-LTB的優(yōu)勢分析

TK-LTE技術(shù)能較好滿足配網(wǎng)自動化和計量自動化的通信需求，在應(yīng)用到電網(wǎng)配網(wǎng)無線寬帶專網(wǎng)的建設(shè)中具有以下優(yōu)勢：

（1）傳輸速率快，覆蓋范圍大；（2）靈活性強，可實現(xiàn)業(yè)務(wù)的多樣性；（3）擴容便利，具有可升級性。

3 LTE230關(guān)鍵問題及難點技術(shù)研究

3.1 LTE230系統(tǒng)介紹

LTE230是普天信息技術(shù)研究院開發(fā)的一套適用于223235MHz頻段的行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實時性強、海量用戶、高速率傳輸、高可靠性、廣覆蓋、頻譜適應(yīng)性強、安全性強等特點，能滿足不同行業(yè)需求。LTE230利用載波聚合技術(shù)，將230MHz頻段離散窄帶頻點進行資源整合統(tǒng)一，形成寬帶資源以滿足行業(yè)應(yīng)用需求，同時，該系統(tǒng)引入了高效編碼、高階調(diào)制等新技術(shù)，一方面提高了頻譜效率，另一方面使系統(tǒng)具有較好的解調(diào)性能，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。

LTE230電力無線寬帶通信系統(tǒng)針對配用電網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控測量節(jié)點多、地域分布廣泛、通信實時性安全性較高等特點，首次將第四代無線寬帶通信技術(shù)引入到電力系統(tǒng)行業(yè)，有效解決了配用電網(wǎng)絡(luò)長期不能滿足通信智能化的特殊業(yè)務(wù)需求，實現(xiàn)了智能配用電業(yè)務(wù)實時大規(guī)模數(shù)據(jù)采集、傳輸以及安全通信等要求。其具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3p所示。

3.2 技術(shù)難點

（1）依據(jù)國家頻率分配政策，分配給電網(wǎng)企業(yè)的230MHz頻段是40個離散的窄帶頻段，每個頻段25kHz，如何利用LTE230載波聚合技術(shù)，利用這些頻段實現(xiàn)配網(wǎng)無線專網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋是主要技術(shù)難點之一。

（2）電力無線專網(wǎng)建設(shè)中不同小區(qū)之間只能采用同頻組網(wǎng)，因此如何實現(xiàn)同頻組網(wǎng)、干擾協(xié)調(diào)技術(shù)是另一技術(shù)難點。

（3）電力無線專網(wǎng)的建設(shè)站點一般智能在變電站、供電局大樓、營業(yè)所等自由物業(yè)，受站址所限，如何提高無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋效果也是難點之一。

4 結(jié)語

文章以目前我國智能電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀為背景，著重介紹現(xiàn)有的配網(wǎng)通信技術(shù)，根據(jù)配網(wǎng)的業(yè)務(wù)需求，對比分析得出TD-LE技術(shù)在配網(wǎng)通信應(yīng)用中的優(yōu)勢。最后提出并簡單介紹LTE230系統(tǒng)在配網(wǎng)通信應(yīng)用中的關(guān)鍵問題及其技術(shù)難點。