电力无线通信专网分析

摘要:当前,电力无线通信工程发展迅速。 本文以LTE230为研究对象,阐述了电力无线通信的现状,分析了230MHz频段,对基于LTE230的电力无线通信专网的技术点进行了详细的探索,以期促进电力无线通信专网的发展。电力无线通信系统的开发。

关键词:无线通信; LTE230; 电网

配电网与人民生活密切相关,发展安全高效的智能电网至关重要。 目前,在通信业务领域,互联网宽带技术逐渐普及。 LTE230系统是基于TD-LTE技术、基于230MHz功率专用频点的通信系统。 该系统可以有效增加容量、提高传输效率、保证业务数据传输的安全性和高效性[1]。 因此,迫切需要对基于LTE230的电力无线通信专网进行深入研究。

1 电力无线通信现状

随着科学技术的飞速发展,无线网络通信技术日趋完善。 其主要优点是能够在各种恶劣环境下正常运行,具有良好的灵活性和可扩展性,易于维护,具有很大的推广应用价值,有利于进一步提高我国的通信服务水平[2]。 现阶段,由于很多电力网络在建设初期未能落实科学标准,导致全国电力通信系统相对混乱、通信性能较差,这对现有光纤通信技术的发展造成了一定的障碍。 因此,电力公司及相关机构投入大量资金、人力、物力不断研发新型网络通信技术,尝试将各种先进通信技术应用到电力领域,以进一步提高电力领域的发展水平。我国的电力网络。 为人们提供更可靠的电力服务。

2230MHz频段

根据国家相关规定,在无线通信遥测、遥控和数据传输业务推广应用中,要求使用223.025~235.000MHz频段,总带宽为12Mbit/s、480个频点,且规划为单频或双频组网频段。 其中,2.5MHz频段专用于能源、军事、气象、地震、水利、地矿、轻工、建筑等行业。 1MHz(40个25kHz离散频点)用于电力负载监控,是业界授权最多的频点。 剩余9MHz可供不同行业根据自身业务需求单独申请使用。 2013年,工信部发布工信部发〔2013〕492号文件,明确提出230MHz频谱资源使用的电力负荷控制政策; 2016年,工信部发布工信部2016年第218号、219号文件,支持3.5MHz频谱230MHz电力无线专网试点,为230MHz频谱带宽的推广应用提供前期测试。

3 无线通信专网实现技术

3.1 载波聚合技术。 在无线通信系统的应用过程中,系统分配的频点数量并不多。 传统数据传输站运行时,通常只有一个频点进行数据传输。 通过将载波聚合技术应用到LTE230系统中,当频段为离散窄带时,可以使用多个离散信道作为成员载波。 同时,还可以将分散的成员载波聚合起来,统一分配给电力用户,从而产生比原来窄带系统大很多倍的传输带宽,提高宽带传输效果。 与LTE-A系统相比,LTE230系统采用的载波聚合技术是混合形式,即在物理层,同一用户的子载波共享一个传输块,不仅可以加快数据传输效率,还能提高频谱效率。 子载波的数据流在MAC层聚合,用户可以应用独立的传输块。 因此,用户可以进行独立调制,有效提高调度控制水平。 此外,载波聚合技术可以聚合多个分量载波,无需重新调制编码方案或设计物理信道,提高了LTE230系统的载波数据水平。 3.2 正交频分多址技术。 正交频分多址技术的实际应用需要对每个OFDMA子载波进行调制。 由于可以利用FFT技术实现多个载波之间的重叠,从而可以实现时间和频率的同步。 同时,由于该技术采用上行功率控制,可以最大限度地减少干扰,提高系统传输效率。 应用OFDMA多址技术时,需要在载波之间使用保护频带,这会在一定程度上影响频谱效率。 对此,可以采用正交频分多址技术,将信道划分为多个信道,并结合每个信道的实际情况,可以合理分配发射功率,从而增加系统容量,提高频谱效率。 3.3 自适应重传技术 自适应重传技术是一种先进的物理层技术,可以将自动重传请求与前向纠错有效地结合起来。 将其应用到系统运行中,可以根据一定的信道条件改变传输效率,并且应用效果不会受到瞬态信道测量结果和时间的影响。 同时,自适应重传技术可以根据信道条件的变化选择合适的调制方式和编码方法。 在LTE230系统的实际应用中,高强度的冲击会对信道条件产生不利影响,而低阶调制方式的应用可以降低数据传输速度并保证数据传输的准确性。 如果信道条件比较差,可以采用高阶调制方式,提高频谱利用率,提高传输效率。

4 LTE230系统下电力无线通信专网建设

4.1 单基站覆盖的优势。 针对电网分布范围广、布局分散的情况,采用单基站覆盖可以有效减少同一覆盖区域下的基站数量,优化网络结构,有利于实现网络之间的无缝连接,增强网络覆盖能力。网络覆盖。 覆盖能力是检验通信网络性能的重要指标,直接影响网络建设成本。 因此,在建设电力无线通信专网时,需要考虑覆盖能力。 实际测试数据显示,230MHz频段的覆盖能力远高于400MHz、1400MHz和1800MHz频段。 LTE230系统的工作频段恰好为230MHz,其频谱呈现25kHz窄带离散梳状分布的特征。 通过模拟农村、郊区和城市三种不同的工作环境,可以分析解调门限、干扰余量和阴影衰落等性能因素,从而得出LTE230系统的准确覆盖能力。 LTE230覆盖半径如表1所示。 4.2 LTE230系统在电力业务中的适用性。 在电力无线通信专网建设中应用LTE230系统时,需要明确业务特征。 通常,在智能电网的配电侧,会同时存在小宽带和大宽带,其中以小宽带最为重要。 此外,终端类型复杂、数量较多、分布分散。 为了满足实时性要求,必须对业务进行分级管理。 LTE230系统下有SPE系列高性能终端和LCM系列低性能终端。 其中,SPE可应用于维护、抢修、可视化管理等高速、大带宽业务,而LCM主要应用于负载控制、信息采集等低速、小带宽业务。

同时,LTE230系统可支持2000多个终端同时在线通信,是传统通信系统的5倍,可满足电力系统庞大的业务需求。 LTE230系统还可以对不同类型的电力业务进行分级管理,区分不同业务之间的操作流程和顺序,提高业务处理效率。 4.3 LTE230系统的传输速率。 传统数字传输电台的230个频段只能使用单一频段资源,效率低下,最高速率仅为19.2kb/s,无法满足电力无线通信专网发展的实际需求。 如果提高数据采集频率,实现阶梯电价或分时电价,电力系统的通信量将大幅增加。 如果要进一步开发视频传输功能,数据传输速率至少要达到200kb/s才能满足业务需求。 这是目前电力无线通信专网无法实现的。 LTE230系统的频谱资源具有窄带离散、梳状不规则分布的特点。 其基础是LTE核心技术,可以聚合非连续分配的载波,然后统一分配给电力用户,保证宽带传输效果[3]。 另外,在LTE230系统的应用过程中,可以根据不同的功率业务灵活选择聚合程度以及是否聚合,实现频带资源的高效利用。 在LTE230系统中,电力无线通信专网的上下行峰值可以达到15Mb/s和6Mb/s。

5 结论

LTE230系统覆盖范围大,应用成本低。 可以有效满足人们对配电网无线通信的需求,提高电力信息采集系统的承载能力。

参考:

[1] 李金友,颜磊,齐欢,等。 基于LTE230系统的电力无线通信专网研究与实践[J]. 电气技术,2014,15(1):132-134。

[2] 郭志华,薛晓辉,李娜,等。 复杂地理环境下配电无线通信专网应用研究[J]. 电信科学,2015,31(5):165-172。

[3] 吴文正. TD-LTE230MHz在配电线路全程在线监测系统中的应用[J]. 电力系统通信,2012,33(10):55-59。

作者:严成超 单位:国网湖南省电力有限公司湘西供电分公司

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