基于TD-LTE的新疆配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)無(wú)線組網(wǎng)研究

郭慶瑞 王旭 何玲

【關(guān)鍵詞】配電自動(dòng)化 通信 無(wú)線組網(wǎng)

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)電力形成了“重發(fā)輕供不管用”的局面，配電網(wǎng)建設(shè)滯后，問題日積月累。隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，中低壓配電自動(dòng)化的建設(shè)將成為智能電網(wǎng)建設(shè)的重點(diǎn)。而配電自動(dòng)化的建設(shè)，離不開通信系統(tǒng)的支撐，穩(wěn)健的通信網(wǎng)絡(luò)是配電自動(dòng)化的基礎(chǔ)。

2013年，新疆電力公司開始配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)。為配合配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)，新疆電網(wǎng)公司大力發(fā)展、建設(shè)配電網(wǎng)環(huán)節(jié)通信光纜。然而，敷設(shè)光纜涉及大量城市路面開挖工作，光纜建設(shè)舉步維艱。以光纖通信為主的建設(shè)方式，受限于實(shí)施難度，時(shí)間進(jìn)度上嚴(yán)重影響著配電自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)。因此，需尋求安全、可靠的無(wú)線通信手段，是新疆電網(wǎng)配電自動(dòng)化系統(tǒng)建設(shè)的必然選擇。

1 配電自動(dòng)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

配電自動(dòng)化是應(yīng)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)動(dòng)、自控、通信等先進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)遠(yuǎn)方監(jiān)控和配電自動(dòng)管理，以達(dá)到配網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)高效運(yùn)行的目的。由饋線終端、配電子站和主站構(gòu)成的三層結(jié)構(gòu)已得到廣泛共識(shí)。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站（即配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱配電主站），主要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控等基本功能和分析應(yīng)用等擴(kuò)展功能，為配網(wǎng)調(diào)度和配電生產(chǎn)服務(wù)。

配電自動(dòng)化系統(tǒng)子站（簡(jiǎn)稱配電子站），是配電主站與配電終端之間的中間層，實(shí)現(xiàn)所轄范圍內(nèi)的信息匯集、處理、通信監(jiān)視等功能。

配電自動(dòng)化終端（簡(jiǎn)稱配電終端）是安裝在配電網(wǎng)的各類遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)、控制單元的總稱, 完成數(shù)據(jù)采集、控制、通信等功能。

2 配電自動(dòng)化無(wú)線通信方式對(duì)比分析

隨著技術(shù)進(jìn)步，GPRS、3G等技術(shù)因?yàn)閭鬏斔俾瘦^低，已逐步過(guò)渡到4G。4G技術(shù)共包含TD-LTE和FDD-LTE兩種制式，其中TD-LTE技術(shù)由中國(guó)主導(dǎo)，代表著無(wú)線通信的最先進(jìn)水平。值得注意的是，按照《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護(hù)規(guī)定》（發(fā)改委 2014年 14號(hào)令）要求，配電自動(dòng)化系統(tǒng)等電力監(jiān)控系統(tǒng)業(yè)務(wù)必須采用專網(wǎng)承載。TD-LTE在230MHZ及1.8GHZ頻率處均存在未分配頻段，可以申請(qǐng)組建無(wú)線專網(wǎng)，兩個(gè)頻段技術(shù)對(duì)比如表1。

從表1中可看出，230MHZ頻段的工作帶寬已被無(wú)線電管理委員會(huì)授權(quán)使用，組網(wǎng)時(shí)不用單獨(dú)申請(qǐng)，且其具有廣覆蓋的特點(diǎn)，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(dú)申請(qǐng)，可能會(huì)于民航等行業(yè)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(gè)頻段在各有優(yōu)缺點(diǎn)，但卻完美匹配城市配電網(wǎng)和農(nóng)村配電網(wǎng)兩個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。在城市配電網(wǎng)，用電負(fù)荷密度較大，配電線路一般沿著城市干道分布，配電自動(dòng)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(wǎng)。在農(nóng)村配電網(wǎng)，用電負(fù)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(wǎng)。

3 配電自動(dòng)化無(wú)線通信組網(wǎng)方案

LTE網(wǎng)絡(luò)通常由用戶終端設(shè)備（Customer Premise Equipment，CPE）、基站組成。CPE配備以太網(wǎng)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(wú)線模塊，CPE可用來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線、有線業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。基站是LTE系統(tǒng)的重要組成部分，可通過(guò)空中接口與不同的CPE連接，實(shí)現(xiàn)配電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的收集及轉(zhuǎn)發(fā)。

配電終端通過(guò)雙絞線與CPE連接，配電數(shù)據(jù)可通過(guò)CPE轉(zhuǎn)換成無(wú)線數(shù)據(jù)，進(jìn)而上傳給基站?；就ㄟ^(guò)光纖與連接至子站傳輸（SDH）設(shè)備，數(shù)據(jù)由光纖環(huán)網(wǎng)可靠上傳至配電自動(dòng)化主站。

4 方案實(shí)施

新疆電力公司在烏魯木齊、昌吉分別搭建了LTE網(wǎng)絡(luò)，烏魯木齊供電公司采用1.8GHZ頻段組網(wǎng)，昌吉供電公司230MHZ頻段組網(wǎng)。測(cè)試結(jié)果顯示，1.8GHZ頻段無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可達(dá)3公里， 230MHZ頻段無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍可達(dá)16公里。在建筑物及樹木遮擋、惡劣天氣條件下，兩個(gè)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(yī)一線、東普線、菊永線、紅郊線的五個(gè)配電終端進(jìn)行時(shí)延測(cè)試，五個(gè)終端的時(shí)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(gè)配電站終端進(jìn)行時(shí)延測(cè)試，五個(gè)終端的時(shí)延在200ms～800ms之間。從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，采用TD-LTE技術(shù)進(jìn)行無(wú)線組網(wǎng)，完全滿足國(guó)網(wǎng)公司對(duì)配電終端實(shí)時(shí)性的要求。

5 結(jié)論

在疆配電通信網(wǎng)建設(shè)時(shí)，采用TD-LTE技術(shù)的1.8GHZ頻段在城市組網(wǎng)，采用230MHZ頻段在農(nóng)村組網(wǎng)，滿足了配電自動(dòng)化可靠性和實(shí)時(shí)性要求，為光纖未覆蓋區(qū)域的配電通信系統(tǒng)建設(shè)提供了解決思路，具有很好的參考意義。

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