（云南电网有限责任公司怒江泸水供电局）
摘要：随着现代科学技术的飞速发展，构建完善坚强可靠的通信网，显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性，分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。
关键词：配电网；无线；通信；技术分析
1概述
通信系统作为配电自动化业务数据信息传递平台，负责着众多的智能采集终端与后台控制中心的实时数据的交互，因此，其好坏从很大程度上决定了配电自动化系统的优劣。如何降低通信系统的建设造价及运行费用，而且还能满足配电自动化系统的要求，成为配电自动化通信系统建设工作面临的重要课题。采用什么样的媒介进行信息的传递，不同的通信方式各自适合什么样的情况，在作配电网规划时，应作系统的统筹与安排。根据上述配电自动化对通信的要求分析，目前可以在配电自动化通信中采用的通信技术有无线通信技术和有线通信技术二种，本文重点说一下无线通信技术。
2无线通信方式
2.1无线公网技术
GPRS 是General Packet Radio Service 的英文简称，中文为通用无线分组业务，是一种基于 GSM 系统的无线分组交换技术，提供端到端的、广域的无线IP 连接。相对原来GSM 的拨号方式的电路交换数据传送方式，GPRS是分组交换技术，具有“实时在线”、“按量计费”、“快捷登录”、“高速传输”、“自如切换”的优点。使用GPRS 上网的方法与WAP 并不同，用WAP 上网就如在家中上网，先“拨号连接”，而上网后便不能同时使用该电话线，但GPRS 就较为优越，下载资料和通话是可以同时进行。发展GPRS 技术也十分“经济”，因为只须沿用现有的GSM 网络来发展即可。GPRS的用途十分广泛，包括通过手机发送及接收电子邮件，在互联网上浏览等。自推出GPRS 以来，移动通信“无线DDN” 为电力、海关、路灯控制、交警、港口、气象等企业得到广泛的应用。另外，在实际应用中，配电主站需要与移动运营商的服务器进行连接，从而需要运营商提供相关的接入服务。而在不同的地区，移动运营商提供的接入服务可能有所不同，甚至某些偏僻地区还会出现运营商不提供接入服务或信号覆盖不完全等问题。
3G 是第三代移动通信技术，是下一代移动通信系统的通称。目前主要有W-CDMA、CDMA2000 和TD-SCDMA 三个主流3G 标准。3G 技术的主要优点是能极大地增加系统容量、提高通信质量和数据传输速率。此外利用在不同网络间的无缝漫游技术，可将无线通信系统和Internet 连接起来，从而可对移动终端用户提供更多更高级的服务。它能够方便、快捷的处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务，为手机融入多媒体元素提供强大的支持。但为了提供这种服务，无线网络必须能够支持不同的数据传输速度，也就是说在任何环境中能够分别支持至少2Mbps(兆字节／每秒)、384kbps(千字节／每秒)以及144kbps 的传输速度。
4G是第四代通讯技术的简称，G是generation（一代）的简称。
从技术标准的角度看，按照ITU的思路，静态传输速率达到1Gbps，用户在高速移动状态下可以达到100Mbps，比目前的拨号上网快2000倍，上传的速度也能达到20Mbps，并能够满足几乎所有用户对于无线服务的要求，就可以作为4G的技术之一。
从运营商的角度看，除了与现有网络的可兼容性外，4G要有更高的数据吞吐量、更低时延、更低的建设和运行维护成本、更高的鉴权能力和安全能力、支持多种QoS等级。
从融和的角度看，4G意味着更多的参与方，更多技术、行业、应用的融合，不再局限于电信行业，还可以应用于金融、医疗、教育、交通等行业；通信终端能做更多的事情，例如除语音通信之外的多媒体通信、远端控制等；或许局域网、互联网、电信网、广播网、卫星网等能够融为一体组成一个通播网，无论使用什么终端，都可以享受高品质的信息服务，向宽带无线化和无线宽带化演进，使4G渗透到生活的方方面面。
从用户需求的角度看，4G能为用户提供更快的速度并满足用户更多的需求。移动通信之所以从模拟到数字、从2G到4G以及将来的xG演进，最根本的推动力是用户需求由无线语音服务向无线多媒体服务转变，从而激发运营商为了提高ARPU、开拓新的频段支持用户数量的持续增长、更有效的频谱利用率以及更低的运营成本，不得不进行变革转型。
2013年12月4日下午，国家工业和信息化部向三大电信运营商正式颁发了4G(TD-LTE)牌照，宣告我国通信行业进入4G时代。
由于人们研究4G通信的最初目的就是提高蜂窝电话和其他移动装置无线访问Internet的速率，因此4G通信给人印象最深刻的特征莫过于它具有更快的无线通信速度。从移动通信系统数据传输速率作比较，第一代模拟式仅提供语音服务；第二代数位式移动通信系统传输速率也只有9.6Kbps，最高可达32Kbps，如PHS；而第三代移动通信系统数据传输速率可达到2Mbps；专家则预估，第四代移动通信系统可以达到10Mbps至20Mbps，甚至最高可以达到每秒高达100Mbps速度传输无线信息，这种速度会相当于3G传输速度的5-10倍左右。
要想使4G通信达到100Mbps的传输，通信营运商必须在3G通信网络的基础上，进行大幅度的改造和研究，以便使4G网络在通信带宽上比3G网络的蜂窝系统的带宽高出许多。据研究4G通信的AT&T的执行官们说，估计每个4G信道会占有100MHz的频谱，相当于W-CDMA3G网络的20倍。
从严格意义上说，4G手机的功能，已不能简单划归“电话机”的范畴，毕竟语音资料的传输只是4G移动电话的功能之一而已，因此未来4G手机更应该算得上是一只小型电脑了，而且4G手机从外观和式样上，会有更惊人的突破，人们可以想象的是，眼镜、手表、化妆盒、旅游鞋，以方便和个性为前提，任何一件能看到的物品都有可能成为4G终端，只是人们还不知应该怎么称呼它。未来的4G通信使人们不仅可以随时随地通信，更可以双向下载传递资料、图画、影像，当然更可以和从未谋面的陌生人网上联线对打游戏。也许有被网上定位系统永远锁定无处遁形的苦恼，但是与它据此提供的地图带来的便利和安全相比，这简直可以忽略不计。
2.2无线专网技术
（1）WiMAX技术
WiMAX技术的基本目标是提供一种在城域网范围内以一点对多点进行宽带无线接入的方式。WiMAX 工作频带可从2-66GHz，信道带宽可在1.5-20MHz 范围内灵活覆盖，有利于在所分配的信道带宽内充分利用频谱资源。WiMAX 采用宏小区方式，最大覆盖范围达50kM，支持高达70Mbit/s的共享数据传输速率。可以采用多扇区技术来提高系统容量，一个扇区可同时支持60多个采用E1/T1 的企业用户或数百个配电网监测点。
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WiMAX的优点有：
1）提供距离最远至50 km的无线信号传输，只要建设少量的基站就能实现全城覆盖，这是无线局域网远远不能匹敌的；
2）最大带宽75 Mbit/s，具备QoS保证能力，在不同距离上可调节带宽分配，同时满足多种不同带宽的应用需求。因此用WiMAX无线网络来辅助电力光网络,可以实现便捷、经济的网络覆盖。
3）电力系统具有一些微波塔和各变电站作为设置基站的资源，其网络建设相对容易，周期短。
4）该网络建成之后，可考虑一些社会效益。
其缺点主要有：
1）WiMAX的产业规模以及技术和设备的成熟性还难以与现有无线公网技术相比，相应的安全管理等经验也不足；
2）频率点申请问题，使用3.5G频段，该频段在一些地区已经由通信运营商使用，为了保证WiMAX在电力的有效应用，电力需要向有关部委申请频段使用权。
3）该技术一次性投资较大。
4）建设网络之后，需要专业的运行维护队伍，人力资源投资将加大。
WiMAX通信建立方式的建立需要：局中心机房安装无线ASN网关和认证系统；基站安装在变电站或监测覆盖最有力的地点，每个基站约接入256个监测点；所安装的监测点处加装一台无线WiMAX Modem。
（2）TD-LTE技术
TD-LTE 即 Time Division Long Term Evolution（分时长期演进），是由阿尔卡特-朗讯、诺基亚西门子通信、大唐电信、华为技术、中兴通讯、中国移动等业者，所共同开发的第四代（4G）移动通信技术与标准。
TDD即时分双工(Time Division Duplexing)，是移动通信技术使用的双工技术之一，与FDD相对应。TD-LTE是TDD版本的LTE的技术，FDD-LTE的技术是FDD版本的LTE技术。TD-SCDMA是CDMA（码分多址）技术，TD-LTE是OFDM（正交频分复用）技术。
主要优势：
1）数据吞吐率及频谱利用率高，在宽带资源受限情况下，能满足用户对数据业务的速率要求；
2）TD-LTE 采用时分双工（Test-Driven Develo-pment，TDD）模式，上下行使用同一频段，可有效节省带宽资源，便于电网申请一段独立的频段；
3）TD-LTE 上下行时隙子帧的配比可调，根据用户的上下行数据比例要求，充分满足智能电网业务“上行数据吞吐量大、下行数据吞吐量小”的需求；
4）TD-LTE 采用扁平化组网方案，减少网元层次，有效降低了数据传输时延，满足后续用户在控制命令、实时视频回传等方面的应用。
目前在专网通信里，TD-LTE优势比较明显，占有越来越强势的市场地位。
专网的行业用户需求与公网几乎是同步的，从过去语音、短数据传输到现在的语音、数据、图像、数据库访问、信息传送，再到未来要满足五个核心要求：覆盖好、安全性高、抗毁坏、反应迅速、多部门互通，因此未来的应急通信和专网应用更多要依赖于数据业务。与目前用得比较多的高速专网技术WiFi、WiMAX、McWill相比，TD-LTE的优势比较明显。
TD-LTE通信技术已经在部分供电局的配电自动化中得到应用，并取得了比较理想的效果。
2.3 电力线载波通信方式
技术特点
电力线载波通信（Power Line Carrier）是电力系统通信的一种主要方式，它始于二十世纪三十年代，至今仍为高压线路的主要通信方式之一，其原理是将信号按一定方式调制后，利用相应的耦合设备注入输电线，利用现有的输电线传递信息。
随着配电载波的技术成熟应用，配电载波在的线路多分支，多变压器及柱上开关可能出现的断点以及线路故障等问题得到解决之后，越来越被广泛应用。载波通信适用于架空线路，在电缆线路上，由于存在较大的漏电阻，载波信号干扰较大，为此最新把载波信号复合到电缆的屏蔽层上，其原理与配电载波基本上相同。
配电载波通信集功率通道和通信通道、能量流与信息流于一体，可以利用现有的配电线路传输到电网关心的任何测控点，不需另铺专用通信线路，其优点主要如下：
a) 不必经过无线电管理委员会（FCC）的许可；
b) 形成电力专网：信号是加载在电力线上，不需要通信部门的审批或介入；安全为电力公司所控制：运行过程中，设备的检修在电力部门内部，无需通信部门的配合，安全可以得到保证；
d) 基于网络的配电载波支持自由拓扑，具有极大的灵活性，连接沟通电力公司所关心的任何测控点；
e) 利用输电线作为通信，无需额外架设通信通道，降低了通信系统的建设成本。
同样，载波技术具有很多缺点：
a) 载波信号在配电网络传输时，因为有分支而使配线信号衰减、反射。尤其是在各结点处，必然产生程度不同的信号反射和折射。使任一点上的信号强度总是有关信号叠加后的矢量和，它随接线方式、运行方式和气候变化而变化，这为接收带来了困难。
b) 当配电线结构发生改变（如分支数量多少、线路长短或开关数目变化）时，就会出现收不到信号的现象，部分产品需要全部设备进行人工调整，运行维护不可行。
c) 配电网断点众多，对于不是由于故障而带来的开关断开的场合，电力线载波传输的信号需要判断是故障引起的还是开关正常断开。
d) 建设载波通信，需要供电局配置大量的运行维护人员，给运行带来大的压力。
中压载波应用的情况
目前，对于中压载波技术我国部分地区已经进行了几年的试点工作，大规模应用的案例比较少。采用载波通信方式，避免了建设线路的成本，但传送数据容量和传输性能远无法和光纤通信相比，仅适合于配电网支路的通信方式的应用，不适于在骨干网络和有大容量数据的传送。
3 结语
综上所述，在电力系统不断深入发展的大背景下，用电用户对于实际的电力系统供电能力以及供电可靠性都提出了更高的要求，在配电网络建设中对于无线通信技术的应用已经得到了社会的关注和支持，这也是实现效率提高、可靠性提高的重要手段，有助于实现经济和社会效益的最大化发展。
参考文献：
[1]谷坊祝，陈宝仁.关于配网通信中无线通信技术的探讨[J].电力勘测设计，2009，（4）.
[2]刘成江.配网通信当中无线通信技术的研究思路[J].电子技术与软件工程，2014，（4）.
[3]傅强.基于配网通信中无线通信技术的研究[J].通讯世界，2014，（17）.
论文作者:许丽东
论文发表刊物:《电力设备》2016年第15期
论文发表时间:2016/11/4
标签：td-scdma论文; 通信论文; 载波论文; 技术论文; 方式论文; 通信技术论文; 信号论文; 《电力设备》2016年第15期论文;