基于TTD—LTE技术的配电网无线通信技术研究

王爽

摘要：对配电网通信业务要求、网络拓扑、用户终端需求的分析与研究，结合电力系统行业现有的多种通信方式，对比得出TD-LTE无线宽带通信技术在电网配电网通信中的应用优势。

关键词：智能电网；配电网；TD-LTE；无线通信

0 引言

如今，智能电网已成为电网发展的共同趋势。2010年3月温家宝总理在《政府工作报告》中提出“加强智能电网建设”。智能电网已纳入《国民经济和社会发展第十二个五年计划纲要》。长期以来，我国配电网的建设较为薄弱，与主网通信网相比，10kv及以下中低压配电网的通信网络发展相对缓慢，选择怎样的通信技术、组网方式建设大规模的中低压电力通信网，已成为智能电网发展的重要环节。

10kv及以下电网特点决定了其通信结构相对复杂、分布分散、节点多、工作环境较差等特征，这使得选择何种通信技术变得十分复杂，通过研究发现，现有的载波通信、GPRS/CDMA、宽带无线接入、光纤通信技术等各种通信方式在10kV及以下电网的应用均有各自不足和缺点。

随着无线通信技术的发展，最新无线通信技术具有带宽大、传输距离远、有非视距传输能力强、抵抗自然灾害能力强、不受限地面线路结构等优点。因此，采用新一代的无线通信技术建设配电网无线接入专网与有线通信技术和传统公网通信相比有着较大的优势。其中分时长期演进（Time Division Long Term Evolution，TD-LTE）是如今最具代表性的无线宽带通信技术。同时，以BSG（Beyond ThirdGeneration）、4G无线通信技术也将成为智能电网未来通信发展的主流方向。因此，研究TD-LTE无线专网在配电网建设中具有十分重要的意义。

1 配电网通信业务需求分析

电网通信主要包含2大部分：一部分是主网通信网，包括电网的调度控制、管理平台、110kv及以上高电压等级发电输电网络的通信系统，主要实现电网的自动化控制过程，通信的高带宽、高可靠及传输路由的相对可控；另一部分是配网和用户侧通信，以中、低压配电网为主，包括配变台区、10kv配电网、用户电器和电表等通信系统，主要实现配用电端的自动化和智能化管理，提高供电可靠性、实现电网与用户双向互动、实现智能用电等。

1.1 配电自动化

配电自动化系统需具备以下功能：①数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA）功能；②AM/FM/GIS功能；③馈线自动化；4、配网管理系统。配电自动化业务可划分为“三遥（遥信、遥测和遥控）”“二遥（遥信、遥测）”“一遥（遥信）”终端到配电自动化中心主站。

1.2 计量自动化

计量自动化是集成了软件技术、数字通信技7R、电力营销和电能计量为一体基于用电需求的综合性实时信息采集与分析系统。其功能主要是为_了实现电厂=变电站的电能自动化采集、负荷控制、负荷管理、低压抄表、配电监测、需求管理等业务。

2 现有通信技术分析

2.1 无线通信技术发展现状

无线通信技术按传输距离可划分为长距离无线接入技术和短距离无线接入技术。其中，长距离无线接入技术的代表为：GSM、GPRS、3G；短距离无线接入技术的代表包括：WLAN、UWB等。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入，其中宽带无线接入技术的代表有3G、区域多点分配业务（LMDS）、TD-LTE；窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。各种无线通信技术分类如图1所示。

可以看出，以OFDM（Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing）+MIMO（Multi-Input Multi-Output）为核心的无线通信技术将成为无线通信发展的主流方向。其中TD-LTE是一种典型采用OFDM+MIMO技术的新一代无线通信技术，同时具备多载波技术（multi-subcarrier，Ms）、载波聚合技术、多通道智能天线技术、自适应重传技术（Hybrid AutomaticRepeat Request，HARQ）、自适应调制与编码技术（AdaptiveModulation and Coding，AMC）等多种先进传输技术实现的无线宽带技术。其网络结构由TD-LTE无线接入网（E-UTRAN）、汇聚层和TD-LTE核心网（EPC）3部分组成如图2所示。

2.2 TD-LTB的优势分析

TK-LTE技术能较好满足配网自动化和计量自动化的通信需求，在应用到电网配网无线宽带专网的建设中具有以下优势：

（1）传输速率快，覆盖范围大；（2）灵活性强，可实现业务的多样性；（3）扩容便利，具有可升级性。

3 LTE230关键问题及难点技术研究

3.1 LTE230系统介绍

LTE230是普天信息技术研究院开发的一套适用于223235MHz频段的行业应用系统，该系统具有实时性强、海量用户、高速率传输、高可靠性、广覆盖、频谱适应性强、安全性强等特点，能满足不同行业需求。LTE230利用载波聚合技术，将230MHz频段离散窄带频点进行资源整合统一，形成宽带资源以满足行业应用需求，同时，该系统引入了高效编码、高阶调制等新技术，一方面提高了频谱效率，另一方面使系统具有较好的解调性能，提高了系统的抗干扰能力。

LTE230电力无线宽带通信系统针对配用电网络监控测量节点多、地域分布广泛、通信实时性安全性较高等特点，首次将第四代无线宽带通信技术引入到电力系统行业，有效解决了配用电网络长期不能满足通信智能化的特殊业务需求，实现了智能配用电业务实时大规模数据采集、传输以及安全通信等要求。其具体网络结构如图3p所示。

3.2 技术难点

（1）依据国家频率分配政策，分配给电网企业的230MHz频段是40个离散的窄带频段，每个频段25kHz，如何利用LTE230载波聚合技术，利用这些频段实现配网无线专网通信网络的覆盖是主要技术难点之一。

（2）电力无线专网建设中不同小区之间只能采用同频组网，因此如何实现同频组网、干扰协调技术是另一技术难点。

（3）电力无线专网的建设站点一般智能在变电站、供电局大楼、营业所等自由物业，受站址所限，如何提高无线网络覆盖效果也是难点之一。

4 结语

文章以目前我国智能电网的发展现状为背景，着重介绍现有的配网通信技术，根据配网的业务需求，对比分析得出TD-LE技术在配网通信应用中的优势。最后提出并简单介绍LTE230系统在配网通信应用中的关键问题及其技术难点。