面向無線通信的電力通信技術(shù)

面向無線通信的電力通信技術(shù)

隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，我國的電力信息通信網(wǎng)建設(shè)也有了跨越式的改善，形成了以光纖通信為主導(dǎo)的電力骨干通信網(wǎng)，和以載波、微波等多種通信方式并存的配電、用電通信網(wǎng)結(jié)構(gòu)。按照傳輸媒介的不同，電力通信網(wǎng)技術(shù)主要可以分為：有線通信和無線通信兩種。電力系統(tǒng)有線通信技術(shù)一般包括音頻電纜通信、電力線載波通信、光纖通信。其中光纖通信由于其通信容量大、中繼距離長、保密性好和適應(yīng)能力強(qiáng)等突出優(yōu)點，已被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)的有線通信環(huán)節(jié)中。電力系統(tǒng)無線通信技術(shù)主要有包括微波通信、租用通信運營商的公網(wǎng)無線通信、電力自行建設(shè)的無線通信專網(wǎng)以及其他適合電力系統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù)方案。

基于無線通信技術(shù)的電力通信網(wǎng)

電力系統(tǒng)無線通信技術(shù)分為兩種模式：電力無線公網(wǎng)和電力無線專網(wǎng)。基于無線通信技術(shù)的電力通信網(wǎng)技術(shù)分類如圖1所示。電力無線公網(wǎng)是指電力公司通過租用公共電信運營商的無線設(shè)備及無線通信信道來實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)傳輸。電力無線專網(wǎng)是指分配專屬的通信頻段（例如：230 MHz、1.8GHz等）給電力公司，通過建設(shè)電力行業(yè)特有的無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)電力數(shù)據(jù)傳輸。

面向4G的電力無線專網(wǎng)

電力無線專網(wǎng)

電力無線專網(wǎng)主要采用以正交頻分復(fù)用（OFDMA）為多址方式的無線通信方式，其中主要包括McWILL 技術(shù)、WiMAX技術(shù)、TD-LTE技術(shù)。McWILL（Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，多載波無線信息本地環(huán)路）技術(shù)是由我國自主研發(fā)的技術(shù)，可提供較高的系統(tǒng)性能，已成功地投入商業(yè)化運營。McWILL的核心技術(shù)主要包括信道跟蹤、CS-OFDMA、智能天線、増強(qiáng)零陷、動態(tài)信道分配預(yù)測等，它可滿足用戶的漫游、切換、移動等業(yè)務(wù)需求，可滿足髙速移動條件下的語音、視頻等多種業(yè)務(wù)需求。WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互聯(lián)接入）技術(shù)是基于IEEE 802.16 標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線接入城域網(wǎng)技術(shù)，其覆蓋范圍可達(dá)55 km，可根據(jù)具體情況和需求調(diào)整信道帶寬，可降低電網(wǎng)間干擾。TD-LTE（Time Division Long Term Evolution，分時長期演進(jìn)）技術(shù)是由中國主導(dǎo)的第四代無線移動通信國際標(biāo)準(zhǔn)，同時得到了廣泛國際認(rèn)可。因此，從國家的支持力度出發(fā)，TD-LTE技術(shù)在電力通信技術(shù)方面的應(yīng)用前景將遠(yuǎn)高于其他的無線通信制式。電力無線專網(wǎng)將拓寬無線通信在電力通信中的應(yīng)用范圍，逐步實現(xiàn)自動化用電信息采集、自動化配網(wǎng)、寬帶視頻傳輸?shù)榷喾N業(yè)務(wù)的智能化電網(wǎng)。以上無線寬帶技術(shù)對比如表1所示。

圖1　電力系統(tǒng)無線通信技術(shù)類別

表1　無線方式技術(shù)對比表

圖2　基于TD-LTE的電力通信網(wǎng)框架

新型寬帶無線專網(wǎng)通信技術(shù)已在各大電力公司進(jìn)行試點建設(shè)。由北京信威公司研制開發(fā)的McWILL系統(tǒng)已在北京、遼寧、寧夏電力公司進(jìn)行示范性應(yīng)用。由華為公司在WiMAX技術(shù)基礎(chǔ)上提出的1.8GHz系統(tǒng)在浙江和遼寧電力公司進(jìn)行了試驗性應(yīng)用。南方電網(wǎng)公司先后在廣州、?？凇偤?、遵義、深圳等供電局相繼開展1.8GHz頻段TDLTE無線專網(wǎng)的試點建設(shè)。并且南方電網(wǎng)公司在廣東、廣西、云南、貴州和海南五?。▍^(qū)），進(jìn)行了TD-LTE230MHz頻段的40個25KHz頻點電力無線專網(wǎng)建設(shè)。以上實踐性研究都證明了我國智能電網(wǎng)中電力無線寬帶專網(wǎng)的穩(wěn)步發(fā)展和不斷創(chuàng)新。

基于TD－LTE電力無線專網(wǎng)

在電力通信中應(yīng)用基于TD-LTE技術(shù)的無線專網(wǎng)，可以充分保證配電網(wǎng)中各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，并且可以保障電力通信的可靠性，特別是在架設(shè)電網(wǎng)設(shè)備比較集中的地區(qū)。電力通信系統(tǒng)中TD-LTE無線專用的配電通信網(wǎng)接入網(wǎng)架構(gòu)如圖2所示。

采用TD-LTE技術(shù)作為電網(wǎng)接入網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，其優(yōu)勢如下：一、其自主制定的標(biāo)準(zhǔn)和國家的大力扶持是TD-LTE技術(shù)在電力系統(tǒng)發(fā)展的基石；二、帶寬得到了大幅度的提升，TD-LTE技術(shù)下行使用OFDMA，最高達(dá)到100Mbits/s，上行使用SC-FDMA，最大速率到50Mbits/s，與數(shù)據(jù)通信速率最高可達(dá)171.2Kbit/s的GPRS網(wǎng)絡(luò)相比是數(shù)量級的提升；三、由于其靈活高速的特點，可以快速定位電力網(wǎng)絡(luò)故障和自愈；四、經(jīng)濟(jì)效益高，通過組建TD-LTE電力無線通信專網(wǎng)，每年可節(jié)省專網(wǎng)光纜施工費、施工賠償費、公網(wǎng)通信資源租金等通信需求開支。

結(jié)語

本文在介紹了無線通信技術(shù)在電力信息通信方面的應(yīng)用的基礎(chǔ)上，充分解析了基于無線寬帶通信的電力專網(wǎng)。在電力通信接入網(wǎng)中應(yīng)用4G 技術(shù)中的TD-LTE技術(shù)，能夠充分拓寬電力應(yīng)用業(yè)務(wù)，有助于更加自動化和人性化的電力服務(wù)發(fā)展，全面推進(jìn)了電網(wǎng)通信智能化進(jìn)程。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.013