TD-LTE技術在智能配電網中的應用研究

廣東電網公司佛山供電局 曹小冬

1.引言

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

2.配用電通信的現狀

智能配用電網對其通信系統提出一定的要求，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由于受到科學技術的阻礙，在規劃方面缺少統一性，體制較為混亂，功能比較落后，對智能電網業務進展水平造成一定的束縛。智能電網的發展對電力通信系統提出了更高的要求，功效較大，安全性以及有效性更高。

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

3.TD-LTE230系統核心技術

3.1 頻率資源

1991年，舊國家無線電管理委員會發表《關于印發民用超短波遙測、遙控、數據傳輸業務頻段規劃的通知》(國無管[1991]5號)，把223.025到235.000MHz當作遙控、遙控測、數據傳送等業務應用的頻段。近些年來，由于無線通信技術的快速發展，能夠用在建立電力無線通信系統的頻譜資源日漸缺少，電力系統專有的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通信的現實問題也變得越來越急迫。

在現在可以申請的頻譜當中，1800MHz頻段傳送損耗大，和GSM網存在干擾問題，并且某些地區這個頻段已經分發給民航應用，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的頻譜剖析，如表1所示。

表1 12GHz以下頻譜使用現狀

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，其優點表現在下面幾個方面：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。運用OFDMA技術，頻譜使用率提升，接入的用戶數變多，可以實現寬帶業務，不一樣的用戶需求能夠得到滿足。

干擾協調技術。在OFDM系統中，小區分配的系統資源是正交子載波資源。運用這種分配手段，可以區別用戶，降低相同小區里面的干擾，小區用戶出現的干擾關鍵是臨近的小區產生的。要是組網是同頻組網，臨近的小區會出現相互干擾的現象，為減少干擾，需要使用到兩種手段：第一，干擾協調手段；第二，干擾抑制手段。

4.TD-LTE技術在智能配電網中的應用前景

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 配電網自動化

如今配電自動化通信較為分散且節點較多，各點的通信數量較少，為了降低成本，使通道結構能夠優化，常常是配電子站對周圍配電終端數據展開轉發。然而，在節點光纖鋪設方面，施工的時間較為長，投資力度比較大，在偏遠地區，這種投資效益不是很明顯。使用TD-LTE230系統，在配電自動化裝置，展開無線通信終端的裝配，可以收集、監管配電主站的數據，并展開電網擴展的剖析，利用配電網現場的開關對終端FTU展開監管，配電變壓器對終端TTU展開監管。LTE無線寬帶網絡為配網自動化數據信息、用電信息提供雙向、高速、安全通道，配網的FTU位置發生改變或電網擴改建的適應能力強，擴容和網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

電力圖像及視頻監控主要的作用包含：

(1)電力的施工區監管；

(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通信系統狀況，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在智能配電網的應用前景。TD-LTE230系統以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絡，可以采集用電信息，對負載展開掌控，實現配網自動化，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快速有效的發展。TD-LTE技術實現了配用電網業務的安全可靠傳輸，滿足配用電業務寬帶化、互動化、智能化需求，實現電力通信網從點、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絡資源極其匱乏的問題。

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