沈  揚(yáng)，程  倫,，馮世英,，劉  瑋

　　（普天信息技術(shù)研究院有限公司,，北京 100080）

　　摘  要： 通信技術(shù)是智能電網(wǎng)的基石,，無線通信技術(shù)以其部署靈活、建設(shè)成本低,、便于管理受到了越來越多的青睞,。如何利用無線通信技術(shù)為智能電網(wǎng)提供更好的通信保障是移動(dòng)通信研究的熱點(diǎn),。在頻譜資源日益緊張的今天，頻譜資源的爭(zhēng)奪越來越激烈,，選擇什么樣的無線頻譜來解決電力無線專網(wǎng)建設(shè)的問題受到了廣泛的關(guān)注,。230 MHz頻段是電力負(fù)荷控制業(yè)務(wù)專有頻段，如果能夠成功利用,，則會(huì)產(chǎn)生巨大的價(jià)值,。

　　關(guān)鍵詞： 智能電網(wǎng)；無線通信專網(wǎng),；LTE230系統(tǒng),；抗干擾能力

1 電力無線專網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀

　　經(jīng)過多年建設(shè)國(guó)家電網(wǎng)已經(jīng)建成一張具有相當(dāng)規(guī)模的電力通信網(wǎng)絡(luò)，作為主要技術(shù)手段的光纖通信具有傳輸容量大,、保密性好,、傳輸穩(wěn)定可靠，但是光纖網(wǎng)絡(luò)在面對(duì)地理分布分散的中低壓配用電網(wǎng)的通信需求時(shí),，由于工程造價(jià)過高、施工難度大等原因,，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)全部配用電節(jié)點(diǎn)的覆蓋,。

　　近年，雖然GRES等無線公網(wǎng)對(duì)配用電節(jié)點(diǎn)業(yè)務(wù)形成一定的補(bǔ)充覆蓋,，但仍無法達(dá)到電力行業(yè)實(shí)現(xiàn)全覆蓋的目標(biāo),，同時(shí)，無線公網(wǎng)時(shí)延大,、QoS質(zhì)量低,，視頻業(yè)務(wù)價(jià)格居高不下的問題也日益凸顯。與無線公網(wǎng)相比,，無線專網(wǎng)具有通信質(zhì)量高,、QoS可定制、網(wǎng)絡(luò)安全性好,、設(shè)備抗毀性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),，可作為電力配電通信網(wǎng)絡(luò)中光纖通信的重要補(bǔ)充，并且能夠?qū)崿F(xiàn)全天候視頻監(jiān)控業(yè)務(wù),，是構(gòu)建高速,、可靠、靈活的電力配電通信網(wǎng),，解決配用電側(cè)全覆蓋,、全采集目標(biāo)的重要手段。

　　目前,，無線專網(wǎng)承載的業(yè)務(wù)正在從計(jì)量自動(dòng)化,、配電自動(dòng)化等核心業(yè)務(wù)擴(kuò)展到微網(wǎng),、光伏發(fā)電、風(fēng)電,、汽車沖換電站,、視頻監(jiān)控、低壓電房視頻監(jiān)控,、低壓電房門禁監(jiān)控等新型電力業(yè)務(wù),，以滿足電力日益增長(zhǎng)的智能電網(wǎng)建設(shè)需求。

2 230 MHz頻譜

　　230 MHz頻段包括223.025 MHz~235.000 MHz共12 MHz帶寬,。目前以25 kHz為一個(gè)頻點(diǎn)并進(jìn)行分配,，共480個(gè)頻點(diǎn)，其中近100個(gè)頻點(diǎn)已經(jīng)分配給了能源,、軍隊(duì),、氣象、地震,、水利,、地礦、輕工與建設(shè)共8個(gè)部委,。目前電力,、石油和水利等行業(yè)主要采用窄帶數(shù)傳電臺(tái)系統(tǒng)在230 MHz頻段進(jìn)行行業(yè)無線數(shù)據(jù)的采集與傳輸。行業(yè)頻點(diǎn)資源分配情況如圖1所示,。

　　隨著信息化在能源,、地礦及交通等重點(diǎn)行業(yè)中的不斷應(yīng)用與推廣，行業(yè)對(duì)保障安全生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)管理等功能的生產(chǎn)管理型無線專網(wǎng)有著迫切需求,，需要無線傳輸系統(tǒng)具有寬帶傳輸能力,，以提高行業(yè)生產(chǎn)安全性、生產(chǎn)效率和競(jìng)爭(zhēng)能力,，有效降低管理和經(jīng)營(yíng)成本,。

　　目前該頻段的傳輸設(shè)備以數(shù)傳電臺(tái)為主，由于數(shù)傳電臺(tái)相對(duì)技術(shù)落后,，缺乏組網(wǎng)同步功能,，因此開發(fā)該頻段的無線通信設(shè)備需要考慮與輸出電臺(tái)的共存問題。

3 LTE230系統(tǒng)

　　3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　LTE230電力無線通信專網(wǎng)的作用就是在遠(yuǎn)端監(jiān)控模塊與后臺(tái)主站之間提供安全,、可靠的數(shù)據(jù)傳輸通道,。并提供對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和遠(yuǎn)端通信模塊的配置和管理功能。LTE230采用全I(xiàn)P網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建,，組網(wǎng)靈活,。

　　圖2為L(zhǎng)TE230網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的主要實(shí)體。

　?。?）終端設(shè)備

　　是數(shù)據(jù)采集,、監(jiān)控調(diào)度,、視頻傳輸?shù)冗h(yuǎn)端模塊的統(tǒng)稱，是智能電網(wǎng)遠(yuǎn)端信息采集和監(jiān)控調(diào)度的執(zhí)行單元,。如采集器,、集中器、控制開關(guān),。

　?。?）主站

　　智能電網(wǎng)主站系統(tǒng)。

　?。?）接入終端

　　LTE230的無線終端模塊,，直接與監(jiān)控單元通信。終端與監(jiān)控單元能夠無縫連接,，即插即用,。

　　（4）基站

　　TD-LTE230系統(tǒng)的無線基站,，能夠接入多路用戶,。包括固定基站以及移動(dòng)基站（車載）。每個(gè)基站單個(gè)扇區(qū)能夠接入1 200個(gè)電力數(shù)據(jù)用戶,。

　?。?）核心網(wǎng)

　　LTE230系統(tǒng)的核心網(wǎng)，負(fù)責(zé)終端認(rèn)證,、終端IP地址管理、移動(dòng)性管理等,，直接連接智能電網(wǎng)主站,。通過核心網(wǎng)，電力終端能夠完成數(shù)據(jù)采集,、視頻監(jiān)控,、調(diào)度指揮、應(yīng)急搶險(xiǎn)等功能,。

　?。?）網(wǎng)管

　　LTE230網(wǎng)絡(luò)管理單元。主要包括兩部分內(nèi)容：網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備運(yùn)維,。該中心支持對(duì)現(xiàn)存的電力信息管理進(jìn)行融合,，并能利用各種多媒體手段，GIS技術(shù),，完成統(tǒng)一集成的多媒體調(diào)度指揮系統(tǒng),。具體包括：調(diào)度指揮中心（指控系統(tǒng)以及電視墻、GIS信息顯示）,；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)（車載應(yīng)急基站,、衛(wèi)星接入系統(tǒng),、車載臺(tái)、集群終端,、移動(dòng)視頻監(jiān)控等）,；可視電話調(diào)度系統(tǒng)（包括有線與無線可視電話）；監(jiān)控系統(tǒng),。

　　3.2  LTE230抗干擾措施

　　窄帶干擾對(duì)寬帶OFDM系統(tǒng)的干擾主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：高功率窄帶信號(hào)的阻塞性干擾和干擾信號(hào)與有用信號(hào)不正交造成的雜散干擾,。

　　針對(duì)這兩種干擾LTE230系統(tǒng)采用了兩種抗干擾方法：

　　（1）LTE230系統(tǒng)采用大動(dòng)態(tài)范圍接收機(jī),，有較強(qiáng)的抗阻塞能力,，基站動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到80 dB，有效抵抗高功率的阻塞式干擾,；

　?。?）LTE230系統(tǒng)具有高階窄帶濾波器，針對(duì)每一個(gè)25 kHz信號(hào)進(jìn)行窄帶濾波,，臨道選擇性達(dá)到60 dB,，有效抑制了窄帶信號(hào)在OFDM系統(tǒng)解調(diào)過程中產(chǎn)生的雜散信號(hào)。

　　對(duì)于干擾信號(hào)過強(qiáng)超過的情況,，LTE230系統(tǒng)采用頻譜感知技術(shù)和動(dòng)態(tài)頻譜調(diào)度技術(shù),，主動(dòng)規(guī)避數(shù)傳電臺(tái)干擾，并選擇信噪比高的頻點(diǎn)進(jìn)行工作,。

4  昆山電力LTE230試驗(yàn)網(wǎng)情況

　　昆山供電公司通過對(duì)各種無線技術(shù)長(zhǎng)期的考察和對(duì)比,，最終選取了采用新一代4G無線寬帶通信技術(shù)開發(fā)的LTE230無線通信系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)用電信息采集通道的改造和升級(jí)。昆山供電公司新型LTE230無線通信系統(tǒng)項(xiàng)目也得到了國(guó)家發(fā)改委重點(diǎn)支持,，被列入發(fā)改委新一代TD-LTE寬帶移動(dòng)通信行業(yè)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng),，在昆山進(jìn)行試點(diǎn)和應(yīng)用示范。

　　4.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

　　昆山供電公司目前已完成新型LTE230無線通信系統(tǒng)核心網(wǎng)設(shè)備及14個(gè)110 kV變電站無線基站的建設(shè),，實(shí)現(xiàn)了昆山市全覆蓋,，已完成昆山市2 000家企業(yè)用電管理終端及100臺(tái)公變用電采集終端的接入和改造。昆山供電局LTE230無線專網(wǎng)拓?fù)淙鐖D3所示,。昆山供電局LTE230無線專網(wǎng)基站名稱見表1,。

　　4.2 測(cè)試方法

　　為了驗(yàn)證LTE230的網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況，普天信息技術(shù)有限公司針對(duì)昆山網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)試,。測(cè)試方法和結(jié)論如下,。

　　4.2.1 RSRP覆蓋測(cè)試結(jié)果系統(tǒng)組成

　　測(cè)試系統(tǒng)由圖4所示。

　　整個(gè)系統(tǒng)發(fā)射端由LTE230基站,、全向天線組成,，接收端由車載全向吸盤天線、LTE230終端,、筆記本電腦組成,。

　　4.2.2  系統(tǒng)方法

　　把LTE230終端安裝在測(cè)試車上,，通過安裝在車頂?shù)奈P天線接收信號(hào)，便攜接收機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量,，并將測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)焦P記本電腦,，完成數(shù)據(jù)的顯示和記錄。

　　4.3  測(cè)試分析

　　網(wǎng)絡(luò)建成后,，針對(duì)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍內(nèi)進(jìn)行了全網(wǎng)的覆蓋信號(hào)強(qiáng)度測(cè)試,，測(cè)試結(jié)果見表2。

　　4.4  覆蓋測(cè)試結(jié)果分析

　　昆山市LTE230基站的規(guī)劃覆蓋為全市覆蓋,，對(duì)昆山市全市進(jìn)行路測(cè),，總計(jì)測(cè)試覆蓋面積1 070.74 km2，測(cè)試結(jié)果如表2所示,，昆山市總面積927.68平方公里,，由此可看出，昆山市已達(dá)到預(yù)期覆蓋要求,。

5 結(jié)論

　　LTE230系統(tǒng)建成后充分體現(xiàn)出廣覆蓋,、傳輸速率高、可靠性高,、安全性好等特點(diǎn),。新系統(tǒng)經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行，解決了困擾昆山局多年的企業(yè)用電信息采集和管理的業(yè)務(wù)難題,，將日數(shù)據(jù)采集耗時(shí)由超過24小時(shí)直接縮短至數(shù)分鐘,，數(shù)據(jù)采集的成功率接近100%。同時(shí),，LTE230系統(tǒng)有強(qiáng)大的網(wǎng)管和告警功能,，給整個(gè)系統(tǒng)的維護(hù)和故障地位提供了強(qiáng)有力的支撐，大大降低了一線維護(hù)難度,，提升現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 劉振亞.智能電網(wǎng)知識(shí)問答[M].北京:中國(guó)電力出版社, 2010.

　　[2] “數(shù)字南方電網(wǎng)”專題研究報(bào)告[R].中國(guó)南方電網(wǎng), 2007.

　　[3] DLT 814-2002, 配網(wǎng)自動(dòng)化功能規(guī)范[S].

　　[4] Q／GDW_380.5-2009, 電力用戶用電信息采集系統(tǒng)管理規(guī)范：通信信道運(yùn)行管理規(guī)范[S].

　　[5] 劉建明,李祥珍. 物聯(lián)網(wǎng)與智能電網(wǎng)[M]. 北京:中國(guó)電力出版社, 2010.

　　[6] 關(guān)于印發(fā)民用超短波遙測(cè),、遙控,、數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)頻段規(guī)劃的通知[R]. 國(guó)家無線電管理委員會(huì), 1991.

　　[7] Q/GDW 374.3-2009, 通信單元技術(shù)規(guī)范[S].

　　[8] Stefania Sesia等著.LTE-UMTS長(zhǎng)期演進(jìn)理論與實(shí)踐[M].馬霓等譯.北京:人民郵電出版社, 2009.