基于TD-LTE的新疆配電自動化通信系統無線組網研究

郭慶瑞 王旭 何玲

【關鍵詞】配電自動化 通信 無線組網

長期以來，我國電力形成了“重發輕供不管用”的局面，配電網建設滯后，問題日積月累。隨著智能電網技術的發展，中低壓配電自動化的建設將成為智能電網建設的重點。而配電自動化的建設，離不開通信系統的支撐，穩健的通信網絡是配電自動化的基礎。

2013年，新疆電力公司開始配電自動化系統建設。為配合配電自動化系統建設，新疆電網公司大力發展、建設配電網環節通信光纜。然而，敷設光纜涉及大量城市路面開挖工作，光纜建設舉步維艱。以光纖通信為主的建設方式，受限于實施難度，時間進度上嚴重影響著配電自動化系統的建設。因此，需尋求安全、可靠的無線通信手段，是新疆電網配電自動化系統建設的必然選擇。

1 配電自動化系統結構

配電自動化是應用現代計算機、遠動、自控、通信等先進技術，實現配網遠方監控和配電自動管理，以達到配網安全、可靠、經濟、優質高效運行的目的。由饋線終端、配電子站和主站構成的三層結構已得到廣泛共識。

配電自動化系統主站（即配電網調度控制系統，簡稱配電主站），主要實現配電網數據采集與監控等基本功能和分析應用等擴展功能，為配網調度和配電生產服務。

配電自動化系統子站（簡稱配電子站），是配電主站與配電終端之間的中間層，實現所轄范圍內的信息匯集、處理、通信監視等功能。

配電自動化終端（簡稱配電終端）是安裝在配電網的各類遠方監測、控制單元的總稱, 完成數據采集、控制、通信等功能。

2 配電自動化無線通信方式對比分析

隨著技術進步，GPRS、3G等技術因為傳輸速率較低，已逐步過渡到4G。4G技術共包含TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，其中TD-LTE技術由中國主導，代表著無線通信的最先進水平。值得注意的是，按照《電力監控系統安全防護規定》（發改委 2014年 14號令）要求，配電自動化系統等電力監控系統業務必須采用專網承載。TD-LTE在230MHZ及1.8GHZ頻率處均存在未分配頻段，可以申請組建無線專網，兩個頻段技術對比如表1。

從表1中可看出，230MHZ頻段的工作帶寬已被無線電管理委員會授權使用，組網時不用單獨申請，且其具有廣覆蓋的特點，但其峰值速率要低于1.8GHZ頻段。1.8GHZ頻段的工作帶寬需要單獨申請，可能會于民航等行業帶寬需求沖突，其覆蓋半徑也較小，但其峰值速率要高于230MHZ頻段。

兩個頻段在各有優缺點，但卻完美匹配城市配電網和農村配電網兩個應用場景。在城市配電網，用電負荷密度較大，配電線路一般沿著城市干道分布，配電自動化終端分布比較集中，上行速率也需求較大，可采用1.8GHZ頻段組網。在農村配電網，用電負荷密度小，配電終端分布比較分散，上行速率需求較小，可采用230MHZ組網。

3 配電自動化無線通信組網方案

LTE網絡通常由用戶終端設備（Customer Premise Equipment，CPE）、基站組成。CPE配備以太網接口和UART接口，可與配電終端通信，即插即用。由于配電終端通常不具備無線模塊，CPE可用來實現無線、有線業務數據的轉換。基站是LTE系統的重要組成部分，可通過空中接口與不同的CPE連接，實現配電業務數據的收集及轉發。

配電終端通過雙絞線與CPE連接，配電數據可通過CPE轉換成無線數據，進而上傳給基站。基站通過光纖與連接至子站傳輸（SDH）設備，數據由光纖環網可靠上傳至配電自動化主站。

4 方案實施

新疆電力公司在烏魯木齊、昌吉分別搭建了LTE網絡，烏魯木齊供電公司采用1.8GHZ頻段組網，昌吉供電公司230MHZ頻段組網。測試結果顯示，1.8GHZ頻段無線網絡覆蓋范圍可達3公里， 230MHZ頻段無線網絡覆蓋范圍可達16公里。在建筑物及樹木遮擋、惡劣天氣條件下，兩個頻段均可保證信息可靠傳輸。

在烏魯木齊供電公司抽取五城四線、北醫一線、東普線、菊永線、紅郊線的五個配電終端進行時延測試，五個終端的時延在59～300ms之間。在昌吉供電公司抽取化二線、亞建線，亞寧二線、亞北一線、亞延線的五個配電站終端進行時延測試，五個終端的時延在200ms～800ms之間。從測試結果來看，采用TD-LTE技術進行無線組網，完全滿足國網公司對配電終端實時性的要求。

5 結論

在疆配電通信網建設時，采用TD-LTE技術的1.8GHZ頻段在城市組網，采用230MHZ頻段在農村組網，滿足了配電自動化可靠性和實時性要求，為光纖未覆蓋區域的配電通信系統建設提供了解決思路，具有很好的參考意義。

參考文獻

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