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摘要：结合配网自动化建设中的配网通信问题，本文对TD-LTE技术展开了分析，并运用该技术对电力无线宽带专网的组网方案展开了研究。在此基础上，通过结合实例，对TD-LTE电力无线宽带专网应用效果展开了分析，发现应用该网络能够满足配网自动化需求。
关键词：配网自动化技术；TD-LTE；电力无线宽带专网
引言：在智能电网建设的过程中，尤其需要做好配电通信网络的建设，以满足配网自动化需求。但就目前来看，配电通信网络建设大多将受到支线分散、设备众多等因素的限制。采用TD-LTE技术进行电力无线宽带专网建设，则能借助TD-LTE技术优势解决配网通信网络建设问题，完成覆盖范围广、传输速率快的无线宽带专网建设，以满足配网通信需求。因此，还应加强对配网自动化中TD-LTE电力无线宽带专网的应用研究，以便更好的推动电网通信事业的发展。
1TD-LTE关键技术
TD-LTE之所以能够在配网自动化中用于实现电力无线宽带专网建设，主要是由于其能采用正交频分复用技术实现频域上高速串行数据流的串并变换，并对变换后的数据流进行调制传输，使数据分散到多个正交子载波上。如图1，为TD-LTE采用的正交频分复用技术原理。采用该技术，可使网络子信道实现窄带传输，确保信号带宽比信道带宽小，以消除信号波间干扰，使频率利用率得到提高。而利用离散傅里叶变换及反变换进行多载波调制解调的替代，可使接收端设备复杂度得到降低，并通过载波聚合得到不同系统带宽[1]。此外，在TD-LTE系统中，将采用多输入多输出技术进行信号传输，即凭借多天线加强空间多径效应利用，在空域上完成传输通道扩展，以便使信号覆盖范围得到扩大，并使小区容量得到提高，以确保数据传输速率较高。
图1 TD-LTE正交频分复用技术原理
2配网自动化中TD-LTE电力无线宽带专网的应用
2.1配网专网组网方案
在配网自动化中，过去在电力无线宽带专网建设中，需制定多个单频组网方案，以满足不同业务的传输需求。比如针对配网自动化计量装置的数据传输，需利用230MHz频段组网完成数据传输，以满足流量小且分布广的计量装置数据传输需求。针对视频监控这类大流量数据传输业务，需利用1800MHz频段组网完成数据传输。但是采用TD-LTE，可采用多频组网方案进行电力无线宽带专网建设。现阶段，在配网自动化中，可以采用的多频组网方案有两种，一种为多频同址组网方案，另一种则为多频异址组网方案。采用第一种方案，需完成230MHz基站和1800MHz基站建设，即可以根据不同基站的吞吐量和覆盖范围大小进行业务划分，也能够根据电力系统二次安防限制进行业务划分。比如针对生产控制大区，可以利用230MHz基站进行业务承载。针对管理信息业务，可利用另一套基站承载，以满足系统安防规格要求。而多频异址组网方案适用于区域建设不同和频段基站不同的电力系统，可以集合区域特点完成业务划分。比如针对业务点集中，并且拥有较大数据流的区域，需利用1800MHz基站完成业务承载。针对业务分散或数据流较小的区域，可利用230MHz基站进行业务承载。但实际上，由于各区域的不同类型业务不平衡也不集中，因此还要利用1.8GHz频率系统完成容量吸收，然后利用230MHz频率系统实现区域全覆盖。但采用该方法需要花费更多的专网建设成本，因此只有在不同频率系统不兼容时才会采用。
2.2无线宽带专网建设
2.2.1项目概况
某项目为电力无线宽带通信网络建设项目，需要结合区域配电自动化主站系统进行配网无线宽带专网建设。结合区域实际情况可以发现，该区域之前采用配网无线宽带系统为TD-LTE230系统，难以与1800MHz频率系统兼容。针对这一情况，还要引入1.8GHz频率系统，并对原有的LTE230系统进行改造，以解决区域配电网的自动化运行管理需求。
2.2.2建设方案
在实际建设1.8GHz频率系统时，还要采用三层结构，即系统由核心网层、无线接入层和应用接入层构成。在无线接入层，存在多个无线终端，可与业务单元与无线基站连接，并使终端设备在基站覆盖范围内实现系统接入。而核心网负责进行终端认证和管理，能够对终端进行IP管理和移动性管理，确保主站能够完成配电自动化、视频监控、计量数据采集等信息的对接，并进行网络状态监控和设备运维管理。利用应用接入层，则能实现不同业务类型的接入。采用该种系统建设方案，能够使区域范围内的无线基站实现共享，通过将各基站连接到核心网节点，并利用软件进行控制，则能确保各基站为核心网提供数据传输服务。结合终端在信令中的公共路陆地移动网络信息，无线基站则能提供适合的核心网元[2]。在实际建设中，需使1.8GHz频率系统在1.8GHz工作，利用宏蜂窝系统达到1-20km小区覆盖半径，在基站设置高为30-200m的有效发射天线，并设置高为1-10m的移动台接收天线。在对原LTE230系统进行改造时，需完成核心网、基站和网管系统建设，在南北两个分区分别进行基站建设，确保核心区域能够得到全面覆盖。利用该系统的无线基站，可进行配电变压器监测业务的承载。在郊区变电站，需完成基站建设，以实现周围6-8公里范围的覆盖。利用光纤专网，可将基站与网管系统、核心网连接起来。利用网管系统，可实现终端和基站的监控管理，以便使系统维护成本得到降低。
2.2.3仿真效果
为确认方案设计效果，需通过建立TD-LTE无线专网传播模型进行仿真分析，结合基站参数和信号接收功率参考数据，可得知信号覆盖情况。在实际分析时，需将基站总功率设定为4*20W，将某小区带宽设为5MHz，传输信号功率达到18dBm，将噪声系数设定为3dB。如图2，为仿真覆盖效果。从仿真效果来看，在310km㎡范围内，通过完成5个无线专网基站建设，网络能够实现对该区域98%面积的覆盖，能够达到区域覆盖要求。而利用网络进行用电信息采集系统及配电自动化主站信息的采集，可以达到100%的采集率，并且数据传输时延小于2s，因此能够使配电自动化需求得到满足。
图2 仿真覆盖效果
结论：通过研究可以发现，在配网自动化中采用TD-LTE电力无线宽带专网实现数据传输，能够使智能电网业务需求得到满足。通过运用TD-LTE，可以完成独立频段的申请，以实现区域覆盖范围的扩大，并有效节省带宽资源。所以即便在带宽受限的条件下，采用TD-LTE无线带宽专网也能提高频谱利用率和数据吞吐量，满足配网自动化数据传送速率要求。因此，相信在配网自动化方面，TD-LTE电力无线宽带专网能够得到较好的运用。
参考文献：
[1]卜亚杰，白杰，李志峰等.1.8GHz宽带TD-LTE专网在配用电通信网络中的应用[J].电力信息与通信技术，2016，14（12）：101-106.
[2]李文伟，陈宝仁，吴谦等.TD-LTE电力无线宽带专网技术应用研究[J].电力系统通信，2012，33（11）：82-87.
论文作者:李茜莹
论文发表刊物:《基层建设》2017年第36期
论文发表时间:2018/4/4
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