面向无线通信的电力通信技术

面向无线通信的电力通信技术

随着通信技术的迅猛发展，我国的电力信息通信网建设也有了跨越式的改善，形成了以光纤通信为主导的电力骨干通信网，和以载波、微波等多种通信方式并存的配电、用电通信网结构。按照传输媒介的不同，电力通信网技术主要可以分为：有线通信和无线通信两种。电力系统有线通信技术一般包括音频电缆通信、电力线载波通信、光纤通信。其中光纤通信由于其通信容量大、中继距离长、保密性好和适应能力强等突出优点，已被广泛应用于电力系统的有线通信环节中。电力系统无线通信技术主要有包括微波通信、租用通信运营商的公网无线通信、电力自行建设的无线通信专网以及其他适合电力系统的组网技术方案。

基于无线通信技术的电力通信网

电力系统无线通信技术分为两种模式：电力无线公网和电力无线专网。基于无线通信技术的电力通信网技术分类如图1所示。电力无线公网是指电力公司通过租用公共电信运营商的无线设备及无线通信信道来实现电力数据传输。电力无线专网是指分配专属的通信频段（例如：230 MHz、1.8GHz等）给电力公司，通过建设电力行业特有的无线网络来实现电力数据传输。

面向4G的电力无线专网

电力无线专网

电力无线专网主要采用以正交频分复用（OFDMA）为多址方式的无线通信方式，其中主要包括McWILL 技术、WiMAX技术、TD-LTE技术。McWILL（Multi-Carrier Wireless Information Local Loop，多载波无线信息本地环路）技术是由我国自主研发的技术，可提供较高的系统性能，已成功地投入商业化运营。McWILL的核心技术主要包括信道跟踪、CS-OFDMA、智能天线、増强零陷、动态信道分配预测等，它可满足用户的漫游、切换、移动等业务需求，可满足髙速移动条件下的语音、视频等多种业务需求。WiMAX（Worldwide Interoperability for Microwave Access，全球微波互联接入）技术是基于IEEE 802.16 标准的宽带无线接入城域网技术，其覆盖范围可达55 km，可根据具体情况和需求调整信道带宽，可降低电网间干扰。TD-LTE（Time Division Long Term Evolution，分时长期演进）技术是由中国主导的第四代无线移动通信国际标准，同时得到了广泛国际认可。因此，从国家的支持力度出发，TD-LTE技术在电力通信技术方面的应用前景将远高于其他的无线通信制式。电力无线专网将拓宽无线通信在电力通信中的应用范围，逐步实现自动化用电信息采集、自动化配网、宽带视频传输等多种业务的智能化电网。以上无线宽带技术对比如表1所示。

图1　电力系统无线通信技术类别

表1　无线方式技术对比表

图2　基于TD-LTE的电力通信网框架

新型宽带无线专网通信技术已在各大电力公司进行试点建设。由北京信威公司研制开发的McWILL系统已在北京、辽宁、宁夏电力公司进行示范性应用。由华为公司在WiMAX技术基础上提出的1.8GHz系统在浙江和辽宁电力公司进行了试验性应用。南方电网公司先后在广州、海口、琼海、遵义、深圳等供电局相继开展1.8GHz频段TDLTE无线专网的试点建设。并且南方电网公司在广东、广西、云南、贵州和海南五省（区），进行了TD-LTE230MHz频段的40个25KHz频点电力无线专网建设。以上实践性研究都证明了我国智能电网中电力无线宽带专网的稳步发展和不断创新。

基于TD－LTE电力无线专网

在电力通信中应用基于TD-LTE技术的无线专网，可以充分保证配电网中各种业务的服务质量，并且可以保障电力通信的可靠性，特别是在架设电网设备比较集中的地区。电力通信系统中TD-LTE无线专用的配电通信网接入网架构如图2所示。

采用TD-LTE技术作为电网接入网络技术，其优势如下：一、其自主制定的标准和国家的大力扶持是TD-LTE技术在电力系统发展的基石；二、带宽得到了大幅度的提升，TD-LTE技术下行使用OFDMA，最高达到100Mbits/s，上行使用SC-FDMA，最大速率到50Mbits/s，与数据通信速率最高可达171.2Kbit/s的GPRS网络相比是数量级的提升；三、由于其灵活高速的特点，可以快速定位电力网络故障和自愈；四、经济效益高，通过组建TD-LTE电力无线通信专网，每年可节省专网光缆施工费、施工赔偿费、公网通信资源租金等通信需求开支。

结语

本文在介绍了无线通信技术在电力信息通信方面的应用的基础上，充分解析了基于无线宽带通信的电力专网。在电力通信接入网中应用4G 技术中的TD-LTE技术，能够充分拓宽电力应用业务，有助于更加自动化和人性化的电力服务发展，全面推进了电网通信智能化进程。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.15.013