TD—LTE技術在智能電網中的應用與前景

牛昱辰

摘要：隨著智能電網技術的逐漸發展和普及，對數據的傳輸提出了更高的要求。為了實現智能電網的技術功能，需要先進的通信技術作為支撐。其中無線通信技術以其獨有的優勢，在智能電網中的應用開始逐漸展開。本文主要介紹TD-LTE技術，展示了TD-LTE技術的特點和優勢，并與其他無線通信技術進行了對比。

關鍵詞：智能電網；TD-LTE；無線通信

中圖分類號：TM765 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0023-01

作為一個新型的電網技術理念，智能電網相對于傳統電網，更強調信息技術和自動化技術的應用，從而建設一個更加高效，經濟，安全和可靠的電力網絡。根據國家電網的規劃要求，國內以物理電網為基礎，以特高壓電網為骨干網架、各級電網協調發展的堅強電網為基礎建設新型的智能電網。隨著城鄉配電網建設的開展，將初步形成智能電網運行控制和互動服務體系[1]。

在這樣的大環境下，電網的運行對通信技術有了更多的要求。由于電網的復雜性，存在不同的應用場景和條件，因此應根據實際情況采用相應的技術。而TD-LTE技術作為一種先進的無線通信技術，在很多情況下能夠作為光纖通信技術的補充，為智能電網的深入建設提供支撐。

1 智能電網與通信技術

高效，安全，實時的信息傳輸，是實現智能電網的必要條件。光纖通信目前在電力通信系統中占主導地位，承載著遠動、電話、繼電保護、電能量計費、會議電視、視頻監控、調度數據網、綜合數據網等多種信息通信業務。光纖通信在110kV及以上的骨干通信網絡的應用，通過多年的工程實踐已證明是非常適合的。 但是面對點多面廣、環境復雜的 35kV 及以下中低壓配售電通信網絡，光纖通信技術就顯示出了劣勢[2]。探索一種新型的、具有高可靠性、高適應性和高可維護性的無線通信方式已成為了電力通信發展亟待解決的問題。

2 TD-LTE技術特性

TD-LTE 是的新一代無線寬帶技術，屬于無線廣域網的一種。該技術很多技術特點適用于智能電網的數據傳輸要求，主要優勢如下[2]：

（1）數據吞吐率及頻譜利用效率高。電力無線寬帶專網的頻段有1790～1795MHz的5MHz帶寬，223-23MHz的40個25kHz離散頻點。頻譜資源作為的申請難度是比較大的，在帶寬資源受限情況下，更高的使用效率利用滿足電網用戶對數據業務的速率要求；

（2）TD-LTE 采用時分雙工模式，上下行使用同一頻段，同樣可有效節省帶寬資源，便于電網申請一段獨立的頻段；

（3）TD-LTE 上下行時隙子幀的配比可調，可根據用戶需求確定上下行數據的比例，適用于滿足智能電網業務上行數據吞吐量大，下行數據吞吐量小的需求。

目前根據使用經驗和仿真研究，在RSRP參考信號接收功率達到一定要求的情況下，TD-LTE的覆蓋范圍在城區約為2km，在郊區約為4km[3]。當地建筑物的高矮和密集程度，以及不同的設備規格和數量都會對覆蓋范圍產生影響，可根據具體情況來配置TD-LTE的設備。

同時，TD-LTE系統為了滿足智能電網的特殊需求，采用了一些優化的措施來提供TD-LTE網絡的效率。由于LTE的基本架構仍是基于蜂窩移動通信網絡進行設計，而在智能電網的應用環境下，大部分的接入點都是固定的。因此，基于這點對網絡進行優化：如精簡X2接口，不必讓eNodeB進行互聯；簡化MME的漫游功能，可同時有效地降低時延[4]。

3 TD-LTE與其他無線通信技術比較

除TD-LTE技術以外，其他的無線通信技術也在應用在了智能電網領域。目前主要應用的技術有ZigBee以及WiFi技術。

為工業數據傳輸量身打造的ZigBee技術主要用于傳輸智能電表在用戶端采集到的信息。相對于TD-LTE技術，Zigbee的配置難度更小，花費更低，靈活度更高。如同TD-LTE技術可作為光纖通信的補充和延伸，將信息向上傳輸到光纖傳輸網。Zigbee也可作為TD-LTE的補充，接入到TD-LTE網絡中，完成信息的上傳。

對比WiFi技術，TD-LTE擁有更大的覆蓋范圍，更高的抗干擾性和安全性，更利于在電力系統這樣一個可靠性要求很高的應用環境使用。但也有研究發現，在智能電表和智能監測的信息傳輸需求中，TD-LTE相比WiFi系統在區域內檢測設備數量較低（每平方公里低于70部設備）時，其誤碼率和延遲均高于WiFi系統。但如果設備的數量過高，那么WiFi系統的在誤碼率上的表現將會強于TD-LTE系統[5]。因此，在未來的實際應用中，并不能完全斷定TD-LTE系統在任何環境下，表現都會優于WiFi系統。

綜上所述，雖然TD-LTE技術有頻譜利用率高，時延低，數據傳輸靈活等特點，但由于電力系統的復雜性，不一定在任何應用環境下都適用。在特定的情況下，其他的無線通信技術可能有更優的表現。因此，未來的智能電網系統中，基于應用場景可能會出現使用不同的無線通信技術情況。

4 結語

本文介紹了TD-LTE的技術特點，并將其與其他無線通信技術進行了比較。結論是雖然TD-LTE技術在智能電網領域的應用有很多優勢，但應根據具體應用場景配合其他無線通信技術，以達到更好的效果。不同的無線通信技術聯合部署的技術目前在嘗試應用中，如3GPP TS 23.402中提出了WLAN等非3GPP系統接入演進的分組核心（EPC）網的互通架構，用戶終端可以S2a、S2b或S2c等接口方式通過WLAN接入LTE EPC核心網絡，從而實現WLAN和TD-LTE網絡聯合部署[6]。

參考文獻

[1]胡學浩.智能電網-未來電網的發展趨勢[J].電網技術2009，33（14）：1-5.

[2]李文偉，陳寶仁，吳謙，賴木波.TD-LTE電力無線寬帶專網技術應用研究[J].電力系統通信，2012，33（241）：82-86.

[3]孫超.TD-LTE 1.8GHz無線寬帶系統在如東電力通信網中的應用[J].中國新通信，2015（3）：81-82.

[4]Du J， Qian M. Research and application on LTE technology in smart grids[C]// International ICST Conference on Communications and NETWORKING in China. IEEE， 2012：76-80.

[5] Granelli F， Domeniconi D， Fonseca N L S D， et al. On the Usage of WiFi and LTE for the Smart Grid[C]// International Conference on Ubi-Media Computing and Workshops. IEEE， 2014：1-5.

[6]蔣軍.WLAN與LTE網絡融合部署研究[J].無線通信，2014（11）：30-34.