關(guān)于配網(wǎng)通信中無線通信技術(shù)的探討研究

馮 超

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司麗江供電局，麗江 674100）

1 引言

智能配電網(wǎng)（Smart Distribution Grid，SDG）是智能電網(wǎng)的重要組成部分，其中配電網(wǎng)通信建設(shè)是實(shí)現(xiàn)智能配電網(wǎng)的基礎(chǔ)。配電網(wǎng)通信需要解決配電線路、配變和戶表等環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)傳輸問題。目前主流的配網(wǎng)通信技術(shù)有：基于以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)、電力線載波通信技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)都是有線傳輸組網(wǎng)。在電力網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，因?yàn)闊o線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展并不局限于該接地線結(jié)構(gòu)，以及最新的無線通信技術(shù)已具備強(qiáng)勁的傳輸能力、自然災(zāi)害的強(qiáng)阻力，短期部署周期，以及安全傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)，無線通信施工分配網(wǎng)絡(luò)通信的應(yīng)用是無與倫比的長(zhǎng)處。為解決最后一公里的通信問題，提出有線通信為主，無線通信為延伸的解決方案。

2 配網(wǎng)通信有線技術(shù)的應(yīng)用

目前主流配網(wǎng)通信技術(shù)主要分為有線通信、無線通信兩類。

有線通信方式包括：以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)（EPON）、電力線載波通信技術(shù)（PLC）、工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)3類。在電網(wǎng)配通信建設(shè)中根據(jù)組網(wǎng)需求可采用EPON技術(shù)或工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，各通信技術(shù)特點(diǎn)見表1。

表1 通信技術(shù)特點(diǎn)

3 無線通信技術(shù)的應(yīng)用

3.1 無線公網(wǎng)技術(shù)分析

這種網(wǎng)絡(luò)形式主要是借助GPRS/CDMA/TD-SCDMA等公網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用，和傳統(tǒng)GSM系統(tǒng)存在不同，這種通信技術(shù)方式可以更好實(shí)現(xiàn)外圍和中心點(diǎn)連接，從而更好滿足不同方式的通信技術(shù)需求，具備較好的傳輸效果。在對(duì)無線公網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用的環(huán)節(jié)中，雖然能通過對(duì)APN+VPN技術(shù)的應(yīng)用，構(gòu)建起無線虛擬網(wǎng)絡(luò)通道，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全性的提升，但無線公網(wǎng)的安全性和可靠性依然達(dá)不到配網(wǎng)自動(dòng)化的通信需求，只能承載配網(wǎng)自動(dòng)化的一部分業(yè)務(wù)，電監(jiān)會(huì)頒布的《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》和《電力二次系統(tǒng)安全防護(hù)總體方案》電監(jiān)會(huì)[2006]34號(hào)中明確規(guī)定，電網(wǎng)“控制類”業(yè)務(wù)必須采用電力通信專網(wǎng)，不得通過公網(wǎng)進(jìn)行承載，因此無線公網(wǎng)也不能完全滿足配網(wǎng)自動(dòng)化通信需求。

3.2 無線專網(wǎng)技術(shù)分析

LTE（長(zhǎng)期演進(jìn)）是基于OFDMA技術(shù)，是3GPP制定的全球標(biāo)準(zhǔn)，包括FDD和TDD模式。

對(duì)于成對(duì)頻譜和非成對(duì)頻譜，LTE技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)有傳輸帶寬大、有效抵抗自然災(zāi)害的能力、傳輸?shù)木嚯x遠(yuǎn)、不受限于地面線路結(jié)構(gòu)等，可為用戶提供自動(dòng)化的營(yíng)銷傳播服務(wù)，配電網(wǎng)視頻監(jiān)控服務(wù)等需要，提高了配電網(wǎng)整體工作性能和效率，增加了配電終端在線率。因此，建設(shè)LTE無線專網(wǎng)可以較好地解決配網(wǎng)自動(dòng)化通信接入的問題。但無法覆蓋的最后一公里的問題，因?yàn)殡娏o線專網(wǎng)建設(shè)也面臨著頻譜資源構(gòu)建的問題。電力無線專網(wǎng)宜采用TD-LTE寬帶技術(shù)體制，目前可選擇的頻率有230MHz電力頻率、1.8GHz頻段、5.8GHz頻段。

230MHz頻段是工信部分配給電力系統(tǒng)建設(shè)無線專網(wǎng)的電頻率通道，電力行業(yè)擁有230MHz頻段的40個(gè)頻點(diǎn)，在帶寬內(nèi)無干擾、具有覆蓋廣泛、效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是總帶寬只有1Mb/s，與目前3G、4G技術(shù)動(dòng)輒10Mb/s、20Mb/s的帶寬相比下帶寬資源十分有限，且40個(gè)頻點(diǎn)離散、不對(duì)稱，技術(shù)開發(fā)難度比較大，無法保證實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的可靠性和是事實(shí)性，傳輸信號(hào)質(zhì)量難以有效的控制；特別是在一些地形條件復(fù)雜的地區(qū)，230MHz通信信號(hào)強(qiáng)度也容易受到極大干擾和影響，不能保證傳輸?shù)男盘?hào)質(zhì)量。

1.8 GHz頻段廣泛在在運(yùn)營(yíng)商、政府、機(jī)場(chǎng)、交通運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)行業(yè)內(nèi)使用，具有大容量、低時(shí)延、時(shí)序配置靈活、部署一張網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)多種業(yè)務(wù)傳輸，但也因頻段覆蓋多個(gè)行業(yè)存在較大干擾，致使1.8GHz頻段覆蓋能力受限、且容易受到天氣、地形等因素影響，無法保證傳輸數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和可靠性。

5.8 GHz頻段主要開放給工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)學(xué)機(jī)構(gòu)應(yīng)用，屬于開放性頻段，不需要授權(quán)許可，在無線電管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行備案即可，遵守規(guī)定的發(fā)射功率，嚴(yán)格控制不對(duì)其它頻段造成干擾。此外5.8GHz無線專網(wǎng)還具有通信距離遠(yuǎn)、傳輸速率高等特點(diǎn)，單載波5.8GHz系統(tǒng)，基站與端站之間在具備視距的條件下，傳輸距離最大可達(dá)80km，以20MHz的信道帶寬作為一個(gè)例子，使用16QAM調(diào)制方式，所述業(yè)務(wù)帶寬可以達(dá)到51Mb/s。

4 結(jié)語(yǔ)

目前電力系統(tǒng)配網(wǎng)通信建設(shè)中主流的組網(wǎng)方式：有線通信為主、無線為延伸。在配電通信網(wǎng)建設(shè)中可根據(jù)需求合理選擇不同的有線通信技術(shù)、無線通信網(wǎng)技術(shù)組網(wǎng)來保證配網(wǎng)自動(dòng)化信息傳輸?shù)陌踩院涂煽啃?，助力智能電網(wǎng)的快速發(fā)展。