LTE230MHz無線專網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用

1、LTE230MHZ無線專網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用摘要：電力無線專網(wǎng)系統(tǒng)具備電力業(yè)務(wù)所需的廣覆蓋、大容量、高可靠、高速 率、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、安全性強(qiáng)、頻譜適應(yīng)性強(qiáng)、靈活易擴(kuò)展等特性，可以廣泛的適用 于電力配用電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的承載,為配電自動(dòng)化、用電信息采集、配變監(jiān)測(cè)、分布式 電源、電動(dòng)汽車充電樁、負(fù)荷控制、應(yīng)急通信、智能臺(tái)區(qū)等各類業(yè)務(wù)提供完善的 無線通信解決方案。本文重點(diǎn)闡述了 LTE230MHZ無線專網(wǎng)系統(tǒng)在電力各類業(yè)務(wù)中 的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：230MHz；無線專網(wǎng)；配電自動(dòng)化；用電信息采集；分布式電源；應(yīng) 急通信智能電網(wǎng)的發(fā)展是建立在集成的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上的，電力通信 系統(tǒng)是統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)支撐平臺(tái)

2、，是統(tǒng)一堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)各種管理和 控制信息實(shí)時(shí)雙向交互的傳輸平臺(tái)。電力通信網(wǎng)在電力輸送段已經(jīng)具有專用的光 纖通信網(wǎng)絡(luò)作為主干網(wǎng)絡(luò)，但在配電段受限實(shí)際環(huán)境、光纖施工難度大、有線傳 輸局限性、新型電力業(yè)務(wù)對(duì)通信方式要求，配電側(cè)的通信發(fā)展還處于發(fā)展階段， 急需建立一種安全、可靠、穩(wěn)定、方便快捷的電力專網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，用以支撐日益 發(fā)展的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)。一、無線專網(wǎng)系統(tǒng)的組成LTE230電力無線寬帶通信系統(tǒng)是為滿足智能配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)通信需求而定制開 發(fā)的無線通信系統(tǒng)。該系統(tǒng)從智能配用電網(wǎng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)出發(fā)，基于電網(wǎng)現(xiàn)有的 230MHz離散頻點(diǎn)，采用先進(jìn)的TD-LTE 4G技術(shù)以及特有的載波聚合技術(shù)研制。系 統(tǒng)可以廣

3、泛的適用于電力配用電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的承載，為配電自動(dòng)化、用電信息采集、 配變監(jiān)測(cè)、分布式電源、電動(dòng)汽車充電樁、負(fù)荷控制、應(yīng)急通信、智能臺(tái)區(qū)等各 類業(yè)務(wù)提供完善的無線通信解決方案。該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)包括：1、載波聚合技術(shù)國家無委在1991年發(fā)文，對(duì)230MHz頻段的使用按照25KHZ作為一個(gè)頻點(diǎn)進(jìn) 行了分配。文中，給電力、氣象、水利等8個(gè)部委分配了共計(jì)100多個(gè)頻點(diǎn)，這 些頻點(diǎn)是可在全國范圍內(nèi)使用的。另外，還有近百頻點(diǎn)，由地方無委進(jìn)行分配使 用。其中分配給電力使用的專用授權(quán)頻點(diǎn)有40個(gè)，共計(jì)1MHz帶寬。230MHz頻段系統(tǒng)資源呈無規(guī)則、梳狀結(jié)構(gòu)，頻點(diǎn)分布離散，傳統(tǒng)的模擬數(shù)傳電 臺(tái)僅能采用一個(gè)頻點(diǎn)進(jìn)行數(shù)

4、據(jù)傳輸，帶寬受限導(dǎo)致系統(tǒng)性能難以滿足日益增長的 電力系統(tǒng)高速無線通信的需求。在230MHz頻譜規(guī)劃中，無線信道分配的帶寬通 常比較窄，而且相鄰信道之間還要保留一定的間隔。與大帶寬連續(xù)頻譜分配相比， 這種離散的窄帶頻譜很難進(jìn)行高速率的數(shù)據(jù)傳輸。為此，LTE230系統(tǒng)采用載波聚 合技術(shù)來解決頻帶資源受限的問題。圖31 230MHz頻點(diǎn)分布圖載波聚合技術(shù)適合解決離散頻譜情況下的高速數(shù)據(jù)傳輸，可以將每個(gè)離散的信道看做一個(gè)成 員載波，將不連續(xù)分配的成員載波進(jìn)行聚合，并統(tǒng)一分配給一個(gè)用戶使用，這樣可以產(chǎn)生大 于原來窄帶系統(tǒng)幾倍的傳輸帶寬，從而達(dá)到寬帶傳輸?shù)男Ч?、頻譜感知技術(shù)即使鄰道有強(qiáng)干擾源，LTE2

5、30系統(tǒng)也可利用頻譜感知技術(shù)測(cè)量發(fā)現(xiàn)該干擾，并借助載波 聚合技術(shù)對(duì)離散頻率資源的聚合能力，將其他未受強(qiáng)干擾的離散頻點(diǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)、靈活的組合 利用，提升了 LTE230系統(tǒng)的抗干擾能力，從而實(shí)現(xiàn)了與數(shù)傳電臺(tái)的共存，保證了系統(tǒng)可靠穩(wěn) 定的運(yùn)行。頻譜感知技術(shù)中，基站感知上行信道是否有干擾，終端感知下行信道是否有干擾。 當(dāng)感知到有其他系統(tǒng)干擾的時(shí)候采取避讓策略，讓其他系統(tǒng)優(yōu)先傳輸。LTE230系統(tǒng)周期性進(jìn) 行頻譜感知，當(dāng)檢測(cè)到干擾消除后，則恢復(fù)工作。綜上所述，LTE230系統(tǒng)采用了頻譜感知技 術(shù)，能對(duì)強(qiáng)干擾進(jìn)行發(fā)現(xiàn)和規(guī)避，保證了 LTE230系統(tǒng)與其他無線通信系統(tǒng)的共存使用。LTE230目前在國家電網(wǎng)、

6、南方電網(wǎng)、石油等行業(yè)中建設(shè)了多張無線專網(wǎng)。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)也在逐步 制定中。二、LTE230MHZ無線專網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用1、配電自動(dòng)化配電自動(dòng)化系統(tǒng)以一次網(wǎng)架和設(shè)備為基礎(chǔ)，綜合利用計(jì)算機(jī)、信息及通信等技術(shù)，并通 過與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)的信息集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的監(jiān)測(cè)、控制和快速故障隔離。配電自動(dòng)化系 統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)運(yùn)行監(jiān)視和控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，具備配電SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）.饋線自動(dòng)化、故障處理、分析應(yīng)用及與相關(guān)應(yīng)用系統(tǒng)互連等功能。配電自動(dòng)化系統(tǒng)由配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站、配電自動(dòng)化系統(tǒng)子站、信息交換總線、配電自動(dòng)化 終端等組成。配電自動(dòng)化系統(tǒng)主站（

7、即配電網(wǎng)調(diào)度控制系統(tǒng)，簡稱配電主站），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。信息交換總線（IEB, Information Exchange Bus），遵循 IEC 61968標(biāo)準(zhǔn)、基于消息機(jī)制的中間件平臺(tái)，支持安全跨區(qū)信息傳輸和服務(wù)。配電自動(dòng)化終 端（簡稱配電終端）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。配電自動(dòng)化業(yè)務(wù)主要包括環(huán)網(wǎng)柜DTU （三遙）；配電自動(dòng)化終端和主站的通信采用10

8、4或 101規(guī)約，采集6類數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了電能召喚、時(shí)間同步、遙測(cè)、遙信和遙控等功能?；贚TE230無線通信系統(tǒng)的電力終端通信接入網(wǎng)采用一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的星型結(jié)構(gòu)、蜂窩式組網(wǎng)實(shí) 現(xiàn)區(qū)域性面狀覆蓋，非常便于集中分布、或者離散分布的配電終端通信接入。LTE230無線專 網(wǎng)通信由國網(wǎng)公司依據(jù)需求自行建設(shè)，采用私有協(xié)議規(guī)避電力數(shù)據(jù)被非法竊取風(fēng)險(xiǎn)，為了保 障無線信息的安全性，無線專網(wǎng)系統(tǒng)采用終端-基站-核心網(wǎng)”三層加密方式和雙向鑒權(quán)保障業(yè) 務(wù)信息和控制信息的安全性，同時(shí)采用復(fù)雜度較高的可信協(xié)議、接入層安全和非接入層層獨(dú) 立生成密鑰、IPsec隧道模式等方式對(duì)傳輸信息進(jìn)行加密處理。2、用電信息采集用電信息采集系統(tǒng)

9、是對(duì)電力用戶的用電信息進(jìn)行采集、處理和實(shí)時(shí)監(jiān)控的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)用 電信息的自動(dòng)采集、計(jì)量異常監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、用電分析和管理、相關(guān)信息發(fā)布、分布 式能源監(jiān)控、智能用電設(shè)備的信息交互等功能。國內(nèi)用電信息采集發(fā)展于20世紀(jì)80年代末， 隨著計(jì)算機(jī)通信技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步、電力營銷與管理要求的不斷提高，在2005 年公司啟動(dòng)營銷現(xiàn)代化建設(shè)后，用電信息采集行業(yè)進(jìn)入高速發(fā)展階段。2010年11月，國家 發(fā)改委、電監(jiān)會(huì)、能源局等六部委聯(lián)合印發(fā)電力需求側(cè)管理辦法，要求實(shí)現(xiàn)用電全覆蓋、 全采集、全費(fèi)控”?！笆晃濉逼陂g，公司對(duì)用電信息采集系統(tǒng)的投資不足70億元，而在“十二 五”期間，公司對(duì)用電信息采集系統(tǒng)

10、的投資超過500億元。LTE230電力無線專網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)用用電信息采集系統(tǒng)的不同業(yè)務(wù)終端提供不同的通信終端模塊， 通信模塊遵守國網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的形態(tài)、接口和協(xié)議規(guī)范，可以內(nèi)嵌入電力業(yè)務(wù)終端使用支持費(fèi)控功能的用電信息采集需支持電能數(shù)據(jù)、電壓數(shù)據(jù)、電流數(shù)據(jù)、負(fù)荷數(shù)據(jù)、需量數(shù)據(jù)、 購電、費(fèi)控、負(fù)荷管理相關(guān)數(shù)據(jù)的上報(bào)。3、配變監(jiān)測(cè)配電設(shè)備/環(huán)境狀態(tài)監(jiān)測(cè)面向配電狀態(tài)檢修業(yè)務(wù)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)作為技術(shù)手段，主要包括站房 （環(huán)網(wǎng)柜、配電室等）測(cè)溫、帶電檢測(cè)等，以及少量的配電線路狀態(tài)監(jiān)測(cè)。4、分布式電源分布式電源是指在用戶所在場(chǎng)地或附近建設(shè)安裝，運(yùn)行方式以用戶端自發(fā)自用為主，多 余電量上網(wǎng)，且在配電網(wǎng)系統(tǒng)平衡調(diào)節(jié)為特征的發(fā)電設(shè)施

11、或有電力輸出的能量綜合梯級(jí)利用 多聯(lián)供設(shè)施。分布式電源類型包括太陽能、天然氣、生物質(zhì)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、資 源綜合利用發(fā)電（含煤礦瓦斯發(fā)電）等。分布式電源監(jiān)控系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)分布式電源運(yùn)行監(jiān)視和控制的自動(dòng)化系統(tǒng)，具備數(shù)據(jù)采集和處理、 有功功率調(diào)節(jié)、電壓無功功率控制、孤島檢測(cè)、調(diào)度與協(xié)調(diào)控制及與相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)互聯(lián)等功 能，主要由分布式電源監(jiān)控主站、分布式電源監(jiān)控子站、分布式電源監(jiān)控終端和通信系統(tǒng)等 部分組成。據(jù)調(diào)研，目前各地市基本未采用分布式電源監(jiān)控子站的形式。分布式電源監(jiān)控終端直接與主 站通信。已經(jīng)部署配電自動(dòng)化系統(tǒng)的地市公司，大多數(shù)通過對(duì)配電自動(dòng)化系統(tǒng)改造，使分布 式電源監(jiān)控系統(tǒng)作為一個(gè)功能模

12、塊集成在配電自動(dòng)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)分布式電源并網(wǎng)接入。也有 部分地市公司部署獨(dú)立的分布式電源監(jiān)控系統(tǒng)。對(duì)于分布式發(fā)電，其關(guān)鍵就是需要對(duì)處于電力系統(tǒng)管理邊緣的大量分布式能源進(jìn)行控制和管 理，并防止其并網(wǎng)或脫網(wǎng)時(shí)對(duì)電力大網(wǎng)造成電壓波動(dòng)。采用新型230MHz電力無線寬帶通信 系統(tǒng)的雙向無線高速通道，電網(wǎng)中央控制平臺(tái)能夠在很短時(shí)間內(nèi)通過與網(wǎng)關(guān)智能電表的數(shù)據(jù) 雙向交互，傳輸速度在毫秒級(jí)，實(shí)時(shí)控制分布式發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)和操作。目前，35/10kV分布式電源主要采集電能質(zhì)量采集、測(cè)控、關(guān)口計(jì)量信息，電能質(zhì)量采集、 測(cè)控信息由一體化裝置統(tǒng)一采集，關(guān)口計(jì)量信息由用電信息采集系統(tǒng)采集終端采集并直接與 用電信息采集系統(tǒng)交互信

13、息。380/220V分布式電源目前主要采集關(guān)口計(jì)量信息，直接與用電 信息采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互。5、電動(dòng)汽車充電樁電動(dòng)汽車充電站（樁）是指為電動(dòng)汽車動(dòng)力提供電能的相關(guān)設(shè)施的總稱，一般包括各種 集中充電站、充電樁以及車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)等。集中充電站：含多個(gè)充電樁以及站內(nèi)視頻監(jiān)控，集中為電動(dòng)汽車提供交流電源。充電樁：采用傳導(dǎo)方式為具有車載充電裝置的電動(dòng)汽車提供交流電源的專用供電裝置。車聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)：為一級(jí)部署（服務(wù)器現(xiàn)階段部署在上海災(zāi)備中心），接入充電設(shè)施的位置和狀態(tài) 信息，通過網(wǎng)站和移動(dòng)客戶端，實(shí)現(xiàn)充電樁位置和狀態(tài)查詢、預(yù)約充電、地圖導(dǎo)航、控制充 電啟停、在線充值、支付、結(jié)算等智能便捷的充電服務(wù)。有線缺點(diǎn)是布

14、線復(fù)雜、擴(kuò)展性差、施工成本高、靈活性差。無線方式有助于數(shù)據(jù)的安全性和 網(wǎng)絡(luò)的高可靠性，有利于設(shè)備的安全運(yùn)行，所以無線通信以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)已成為電力通信網(wǎng) 絡(luò)建設(shè)的主流選擇。作為適配通信終端，LTE230系統(tǒng)已經(jīng)具備網(wǎng)口、RS232串口、TTL接口、外置式、內(nèi)嵌式等 各類通信模塊，可以適應(yīng)各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景。同時(shí)也具備能力針對(duì)新業(yè)務(wù)的設(shè)備要求，提供更加 豐富類型的通信模塊，可以滿足充電樁的通信需求。通過無線通信技術(shù)對(duì)充電基礎(chǔ)設(shè)施的有效監(jiān)管，有助于充電設(shè)施的快速建設(shè)部署，對(duì)于電動(dòng) 汽車的推廣、普及以及電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重大的引導(dǎo)作用，對(duì)于環(huán)境保護(hù)、能源結(jié)構(gòu) 調(diào)整、以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等都具有重大意義。6、

15、應(yīng)急通信應(yīng)急通信主要是指遇到重要活動(dòng)、自然災(zāi)害或是重大事件時(shí)，造成通信中斷，快速臨時(shí) 架設(shè)的一條無線通信鏈路，用以數(shù)據(jù)和視頻的傳輸。電力視頻監(jiān)控主要用于電力施工現(xiàn)場(chǎng)、 輸電線路重點(diǎn)地段、應(yīng)急指揮和事故處理現(xiàn)場(chǎng)、變電站等重要運(yùn)營和操作場(chǎng)所、重大活動(dòng)保 電現(xiàn)場(chǎng)等。通過寬帶無線通信網(wǎng)對(duì)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的視頻/圖像的傳輸，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急搶修、檢修的可視化監(jiān)控。 使非現(xiàn)場(chǎng)人員實(shí)時(shí)監(jiān)控?fù)屝?、檢修的現(xiàn)場(chǎng)情況，在必要時(shí)及時(shí)調(diào)整作業(yè)內(nèi)容，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè) 的效率和,規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化配電網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)管理。7、智能臺(tái)區(qū)智能臺(tái)區(qū)建設(shè)是智能電網(wǎng)建設(shè)的重要部分，根據(jù)國家電網(wǎng)公司建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)總體部 署，2010年國家電網(wǎng)公司確立了農(nóng)網(wǎng)智能

16、化試點(diǎn)工程建設(shè)和配套關(guān)鍵技術(shù)研究”科技項(xiàng)目， 農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)關(guān)鍵技術(shù)研究是其四個(gè)子課題之一，同時(shí)農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)建設(shè)也被列入 國家電網(wǎng)公司堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)第二批試點(diǎn)工程項(xiàng)目。為了全面貫徹建設(shè)智能電網(wǎng)統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng) 一標(biāo)準(zhǔn)、試點(diǎn)先行、整體推進(jìn)”的工作方針，提升農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)工程建設(shè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化 水平，滿足農(nóng)網(wǎng)智能化發(fā)展需要和客戶對(duì)供電能力、供電質(zhì)量和供電服務(wù)的新要求，提供供 電能力和供電可靠性，提升運(yùn)行管理水平和服務(wù)能力，智能臺(tái)區(qū)建設(shè)已是必然趨勢(shì)。 智能配電臺(tái)區(qū)有主站系統(tǒng)軟件、智能配電終端、智能配電箱、低壓漏電保護(hù)器組成?？赏瓿筛邏河?jì)量監(jiān)測(cè)、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)、配變保護(hù)監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程費(fèi)控、無功補(bǔ)償、用電信

17、息采集、 開關(guān)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與控制、剩余電流動(dòng)作保護(hù)器監(jiān)測(cè)、變損線損分析數(shù)據(jù)傳輸。三、結(jié)語LTE230電力無線寬帶通信系統(tǒng)是為滿足智能配用電網(wǎng)業(yè)務(wù)通信需求而定制開發(fā)的無線通 信系統(tǒng)。無線專網(wǎng)系統(tǒng)具備電力業(yè)務(wù)所需的廣覆蓋、大容量、高可靠、高速率、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、 安全性強(qiáng)、頻譜適應(yīng)性強(qiáng)、靈活易擴(kuò)展等特性，可以廣泛的適用于電力配用電業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的承 載,為配電自動(dòng)化、用電信息采集、配變監(jiān)測(cè)、分布式電源、電動(dòng)汽車充電樁、負(fù)荷控制、應(yīng) 急通信、智能臺(tái)區(qū)等各類業(yè)務(wù)提供完善的無線通信解決方案。參考文獻(xiàn)：1毛永泉.基于LTE_230MHz無線專網(wǎng)的用電信息采集技術(shù)研究J.供用電.2015(12):1-6.1崔迎賓.用電信息采集系統(tǒng)230MHz無線專網(wǎng)問題分析及對(duì)策J.電力信息與通信技術(shù).2016,14(