TD-LTE技術在智能配電網(wǎng)中的應用研究

廣東電網(wǎng)公司佛山供電局 曹小冬

1.引言

2009年5月份，電網(wǎng)公司提出了建設擁有“信息化、自動化、互動化”的智能電網(wǎng)發(fā)展策略，計劃到2020年全面建立堅強智能電網(wǎng)。配用電是電力供應最后的環(huán)節(jié)，是直接面對社會以及廣大客戶的關鍵能源網(wǎng)絡，也是堅強智能電網(wǎng)的核心基礎。配網(wǎng)自動化以及智能用電服務是進行堅強智能電網(wǎng)的關鍵手段，是提升供電可靠性的必要條件，也是電力系統(tǒng)科技化發(fā)展的必然趨勢。

2.配用電通信的現(xiàn)狀

智能配用電網(wǎng)對其通信系統(tǒng)提出一定的要求，主要包括能夠承載惡劣條件的考驗，不受到惡劣條件的影響，業(yè)務接口擁有靈敏性，裝配方式較為靈活，擁有較強的擴展性，保護性較好。目前的電力無線通信系統(tǒng)由于受到科學技術的阻礙，在規(guī)劃方面缺少統(tǒng)一性，體制較為混亂，功能比較落后，對智能電網(wǎng)業(yè)務進展水平造成一定的束縛。智能電網(wǎng)的發(fā)展對電力通信系統(tǒng)提出了更高的要求，功效較大，安全性以及有效性更高。

當前，光纖通信系統(tǒng)資金投入比較大，成本比較高，針對配用電業(yè)務節(jié)點沒有實現(xiàn)全部覆蓋；30MHz電臺專網(wǎng)包含在窄帶系統(tǒng)里，不能滿足智能電網(wǎng)發(fā)展需求；而GPRS/CDMA/3G公網(wǎng)缺少安全性以及有效性，不能保證服務的質量，不能達到網(wǎng)絡管理。2013年12月，工業(yè)和信息化部正式發(fā)放TD-LTE牌照，宣告我國通信行業(yè)進入4G時代。TD-LTE技術由于具有網(wǎng)架結構簡單、頻譜帶寬靈活、高速率低時延、建設運維成本低等優(yōu)勢，成為智能配電網(wǎng)通信系統(tǒng)的不二之選。

3.TD-LTE230系統(tǒng)核心技術

3.1 頻率資源

1991年，舊國家無線電管理委員會發(fā)表《關于印發(fā)民用超短波遙測、遙控、數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務頻段規(guī)劃的通知》(國無管[1991]5號)，把223.025到235.000MHz當作遙控、遙控測、數(shù)據(jù)傳送等業(yè)務應用的頻段。近些年來，由于無線通信技術的快速發(fā)展，能夠用在建立電力無線通信系統(tǒng)的頻譜資源日漸缺少，電力系統(tǒng)專有的230MHz頻段隨之越來越受到注重，怎么樣利用這段頻譜資源來整治電網(wǎng)通信的現(xiàn)實問題也變得越來越急迫。

在現(xiàn)在可以申請的頻譜當中，1800MHz頻段傳送損耗大，和GSM網(wǎng)存在干擾問題，并且某些地區(qū)這個頻段已經(jīng)分發(fā)給民航應用，需要整治機場周圍電力設備的覆蓋問題；1400MHz頻段通過各地的無委會自己審批，差異性比較大；450～470MHz和698～806MHz這兩個頻段用在廣播電視傳送業(yè)務上，傳送性能良好；然而在223～235MHz頻段里面有無委會授予電力專用的40個25kHz離散頻這個頻段傳送性能良好。2GHz以下的可以用在建立電力無線寬帶通信系統(tǒng)的頻譜剖析，如表1所示。

表1 12GHz以下頻譜使用現(xiàn)狀

3.2 大容量接入技術

OFDMA多址技術。在第四代移動通信里，OFDMA調制手段為最主要的調制方法，和其他的調制手段相對比，其優(yōu)點表現(xiàn)在下面幾個方面：首先，頻譜的功效比較高；其次，擁有很強的抗頻率衰落能力；第三，頻域均衡能夠保證復雜度較低的接收機的實現(xiàn)。運用OFDMA技術，頻譜使用率提升，接入的用戶數(shù)變多，可以實現(xiàn)寬帶業(yè)務，不一樣的用戶需求能夠得到滿足。

干擾協(xié)調技術。在OFDM系統(tǒng)中，小區(qū)分配的系統(tǒng)資源是正交子載波資源。運用這種分配手段，可以區(qū)別用戶，降低相同小區(qū)里面的干擾，小區(qū)用戶出現(xiàn)的干擾關鍵是臨近的小區(qū)產(chǎn)生的。要是組網(wǎng)是同頻組網(wǎng)，臨近的小區(qū)會出現(xiàn)相互干擾的現(xiàn)象，為減少干擾，需要使用到兩種手段：第一，干擾協(xié)調手段；第二，干擾抑制手段。

4.TD-LTE技術在智能配電網(wǎng)中的應用前景

4.1 信息采集

收集居民用戶的用電信息，主要是根據(jù)單位來收集。供電公司在集中抄表項目方面，主要是分成兩種方法：第一，集中器匯聚方法；第二，收集器直接上報方法。

4.2 配電網(wǎng)自動化

如今配電自動化通信較為分散且節(jié)點較多，各點的通信數(shù)量較少，為了降低成本，使通道結構能夠優(yōu)化，常常是配電子站對周圍配電終端數(shù)據(jù)展開轉發(fā)。然而，在節(jié)點光纖鋪設方面，施工的時間較為長，投資力度比較大，在偏遠地區(qū)，這種投資效益不是很明顯。使用TD-LTE230系統(tǒng)，在配電自動化裝置，展開無線通信終端的裝配，可以收集、監(jiān)管配電主站的數(shù)據(jù)，并展開電網(wǎng)擴展的剖析，利用配電網(wǎng)現(xiàn)場的開關對終端FTU展開監(jiān)管，配電變壓器對終端TTU展開監(jiān)管。LTE無線寬帶網(wǎng)絡為配網(wǎng)自動化數(shù)據(jù)信息、用電信息提供雙向、高速、安全通道，配網(wǎng)的FTU位置發(fā)生改變或電網(wǎng)擴改建的適應能力強，擴容和網(wǎng)絡結構的更改都很方便。因此，運用光纖通信傳輸主導，無線通信接入輔助的手段，配網(wǎng)完全可以滿足自動化通信全覆蓋。

4.3 圖像及視頻保障

電力圖像及視頻監(jiān)控主要的作用包含：

(1)電力的施工區(qū)監(jiān)管；

(2)關鍵地段的傳輸電力的線路；

(3)防風防汛及事故的應急指揮和商討；

(4)變電站維護等。TD-LTE230系統(tǒng)聚集的離散載波有40個，上行傳送的帶寬頻率是1.76MHz，可以滿足傳送電力視頻的需求。

5.結束語

綜上所述，文章主要介紹配電網(wǎng)通信系統(tǒng)狀況，對TD-LTE的重要技術展開深入的分析，對多種無線技術及頻段展開對比，研究TD-LTE在智能配電網(wǎng)的應用前景。TD-LTE230系統(tǒng)以230MHz無線通信頻點為根基，運用離散頻譜聚合技術，建立健全無線通信網(wǎng)絡，可以采集用電信息，對負載展開掌控，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化，提供電力視頻和語音通信保障，有效提升工作效率，可以促進智能配電網(wǎng)快速有效的發(fā)展。TD-LTE技術實現(xiàn)了配用電網(wǎng)業(yè)務的安全可靠傳輸，滿足配用電業(yè)務寬帶化、互動化、智能化需求，實現(xiàn)電力通信網(wǎng)從點、線覆蓋向面覆蓋的跨越，解決面向用戶側最后一公里的通信網(wǎng)絡資源極其匱乏的問題。

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