基于TTD—LTE技術的配電網無線通信技術研究

王爽

摘要：對配電網通信業務要求、網絡拓撲、用戶終端需求的分析與研究，結合電力系統行業現有的多種通信方式，對比得出TD-LTE無線寬帶通信技術在電網配電網通信中的應用優勢。

關鍵詞：智能電網；配電網；TD-LTE；無線通信

0 引言

如今，智能電網已成為電網發展的共同趨勢。2010年3月溫家寶總理在《政府工作報告》中提出“加強智能電網建設”。智能電網已納入《國民經濟和社會發展第十二個五年計劃綱要》。長期以來，我國配電網的建設較為薄弱，與主網通信網相比，10kv及以下中低壓配電網的通信網絡發展相對緩慢，選擇怎樣的通信技術、組網方式建設大規模的中低壓電力通信網，已成為智能電網發展的重要環節。

10kv及以下電網特點決定了其通信結構相對復雜、分布分散、節點多、工作環境較差等特征，這使得選擇何種通信技術變得十分復雜，通過研究發現，現有的載波通信、GPRS/CDMA、寬帶無線接入、光纖通信技術等各種通信方式在10kV及以下電網的應用均有各自不足和缺點。

隨著無線通信技術的發展，最新無線通信技術具有帶寬大、傳輸距離遠、有非視距傳輸能力強、抵抗自然災害能力強、不受限地面線路結構等優點。因此，采用新一代的無線通信技術建設配電網無線接入專網與有線通信技術和傳統公網通信相比有著較大的優勢。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。同時，以BSG（Beyond ThirdGeneration）、4G無線通信技術也將成為智能電網未來通信發展的主流方向。因此，研究TD-LTE無線專網在配電網建設中具有十分重要的意義。

1 配電網通信業務需求分析

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

1.1 配電自動化

配電自動化系統需具備以下功能：①數據采集與監視控制系統（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）功能；②AM/FM/GIS功能；③饋線自動化；4、配網管理系統。配電自動化業務可劃分為“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、數字通信技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。其功能主要是為_了實現電廠=變電站的電能自動化采集、負荷控制、負荷管理、低壓抄表、配電監測、需求管理等業務。

2 現有通信技術分析

2.1 無線通信技術發展現狀

無線通信技術按傳輸距離可劃分為長距離無線接入技術和短距離無線接入技術。其中，長距離無線接入技術的代表為：GSM、GPRS、3G；短距離無線接入技術的代表包括：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的代表有3G、區域多點分配業務（LMDS）、TD-LTE；窄帶無線接入技術的代表有第一代和第二代蜂窩移動通信系統。各種無線通信技術分類如圖1所示。

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

2.2 TD-LTB的優勢分析

TK-LTE技術能較好滿足配網自動化和計量自動化的通信需求，在應用到電網配網無線寬帶專網的建設中具有以下優勢：

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

3 LTE230關鍵問題及難點技術研究

3.1 LTE230系統介紹

LTE230是普天信息技術研究院開發的一套適用于223235MHz頻段的行業應用系統，該系統具有實時性強、海量用戶、高速率傳輸、高可靠性、廣覆蓋、頻譜適應性強、安全性強等特點，能滿足不同行業需求。LTE230利用載波聚合技術，將230MHz頻段離散窄帶頻點進行資源整合統一，形成寬帶資源以滿足行業應用需求，同時，該系統引入了高效編碼、高階調制等新技術，一方面提高了頻譜效率，另一方面使系統具有較好的解調性能，提高了系統的抗干擾能力。

LTE230電力無線寬帶通信系統針對配用電網絡監控測量節點多、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引入到電力系統行業，有效解決了配用電網絡長期不能滿足通信智能化的特殊業務需求，實現了智能配用電業務實時大規模數據采集、傳輸以及安全通信等要求。其具體網絡結構如圖3p所示。

3.2 技術難點

（1）依據國家頻率分配政策，分配給電網企業的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，利用這些頻段實現配網無線專網通信網絡的覆蓋是主要技術難點之一。

（2）電力無線專網建設中不同小區之間只能采用同頻組網，因此如何實現同頻組網、干擾協調技術是另一技術難點。

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

4 結語

文章以目前我國智能電網的發展現狀為背景，著重介紹現有的配網通信技術，根據配網的業務需求，對比分析得出TD-LE技術在配網通信應用中的優勢。最后提出并簡單介紹LTE230系統在配網通信應用中的關鍵問題及其技術難點。