LTE移動通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

四LTE技術(shù)及其在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

1.LTE技術(shù)

LTE(Long Term Evolution,長期演進(jìn))項(xiàng)目是3G的演進(jìn)，始于2004年3GPP的多倫多會議。LTE并非人們普遍誤解的4G技術(shù)，而是3G與4G技術(shù)之間的一個(gè)過渡，是3.9G的全球標(biāo)準(zhǔn)。它改進(jìn)并增強(qiáng)了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。在20MHz頻譜帶寬下能夠提供下行326Mbit/s與上行86Mbit/s的峰值速率，改善了小區(qū)邊緣用戶的性能，提高小區(qū)容量和降低系統(tǒng)延遲。

LTE技術(shù)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾方面：

1)通信速率高，下行峰值速率為100Mbps、上行為50Mbps。

2)以分組域業(yè)務(wù)為主要目標(biāo)，系統(tǒng)在整體架構(gòu)上將基于分組交換。

3)QoS保證，通過系統(tǒng)設(shè)計(jì)和嚴(yán)格的QoS機(jī)制，保證實(shí)時(shí)業(yè)務(wù)(如VoIP)的服務(wù)質(zhì)量。

4)系統(tǒng)部署靈活，能夠支持1.25MHz-20MHz間的多種系統(tǒng)帶寬，并支持“paired”和“unpaired”的頻譜分配，保證了將來在系統(tǒng)部署上的靈活性。

5)降低無線網(wǎng)絡(luò)時(shí)延：子幀長度0.5ms和0.675ms，解決了向下兼容的問題并降低了網(wǎng)絡(luò)時(shí)延，時(shí)延可達(dá)U-plan5ms，C-plan100ms。

6)增加了小區(qū)邊界比特速率，在保持目前基站位置不變的情況下增加小區(qū)邊界比特速率。

7)強(qiáng)調(diào)向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協(xié)同運(yùn)作。

與3G等移動通信方式相比，LTE更具技術(shù)優(yōu)勢，具體體現(xiàn)在：高數(shù)據(jù)速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等。

2.LTE在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

LTE 在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢主要表現(xiàn)在：高速的數(shù)據(jù)傳輸速度滿足了電力系統(tǒng)大量信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊螅咚倏煽康臄?shù)據(jù)交互為智能電網(wǎng)開放性地兼容各類設(shè)備提供了可靠的通信機(jī)制;LTE的視頻功能將增加電網(wǎng)與需求側(cè)、發(fā)電商、環(huán)境和諧相處的能力，為其提供完成交易的信息處理平臺和物理載體;LTE的安全性和可靠性是滿足智能電網(wǎng)防御信息攻擊，提高信息安全，提高自愈能力的重要保證，為智能控制、負(fù)荷調(diào)度、電力搶修、智能需求側(cè)管理提供了準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)信息。

LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體功能應(yīng)用如下：

1)網(wǎng)視頻監(jiān)控

在配網(wǎng)中有大量的檢測終端與變壓器監(jiān)測設(shè)備，用于向調(diào)度中心傳送各種信息，如遙測、遙信、遙控主要設(shè)備狀態(tài)和報(bào)警信息等。隨著視頻監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展，越來越多的變電站和機(jī)房采用無人值守的方式，因此為了提高安全性和可靠性，系統(tǒng)對傳輸通道的可達(dá)性和帶寬提出更高的要求。采用固定寬帶與移動LTE通信技術(shù)相結(jié)合的方式，可實(shí)時(shí)傳送清晰的動態(tài)視頻信息，滿足電力網(wǎng)絡(luò)利用視頻進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測的要求。

將LTE移動視頻業(yè)務(wù)與電力系統(tǒng)已有的視頻監(jiān)控系統(tǒng)相結(jié)合的優(yōu)勢在于：一方面，在有線寬帶不能通達(dá)的監(jiān)測點(diǎn)安裝移動視頻監(jiān)測裝置，實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控;另一方面，監(jiān)控維護(hù)人員可使用移動PC機(jī)或手機(jī)，實(shí)時(shí)了解運(yùn)行狀況。由于移動視頻監(jiān)控對帶寬的要求較高，只有使用LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)才能獲得較好的業(yè)務(wù)質(zhì)量。

2)線路巡檢

高壓架空輸電線路是電力系統(tǒng)的重要組成部分，其傳輸距離長，沿線地理環(huán)境復(fù)雜。目前國內(nèi)主要采用人工檢測故障的方法對線路進(jìn)行維護(hù)，這種方法下巡線人員工作強(qiáng)度很大，故障檢測困難。隨著電子芯片和機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，日、美等國已經(jīng)成功研制出以機(jī)器人作為載具，以攝像機(jī)作為圖像采集設(shè)備進(jìn)行巡線的技術(shù)，而且借助移動通信技術(shù)(掌上電腦、條碼掃描技術(shù)、RFID射頻識別技術(shù)等)，巡檢人員可利用掌上電腦、手機(jī)、PC機(jī)以文字、圖片、視頻的方式將現(xiàn)場情況實(shí)時(shí)發(fā)送到巡檢中心，保證了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性。這種方式提高了工作效率，使巡檢維護(hù)規(guī)范化，提高維護(hù)和管理水平。

3)負(fù)荷管理

負(fù)荷管理是電力需求側(cè)管理(DSM)的重要組成部分，是緩解電力供需矛盾，提高電力使用效率，保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要措施。DSM中的負(fù)荷管理主要有降壓減負(fù)荷、對用戶可控負(fù)荷進(jìn)行周期性控制、直接切除用戶可控負(fù)荷三種方式。通過采用LTE移動通信網(wǎng)絡(luò)的無線通信方式，可利用視頻對電網(wǎng)進(jìn)行全面監(jiān)測，同時(shí)實(shí)現(xiàn)信息高度共享、多部門聯(lián)動、增強(qiáng)協(xié)調(diào)能力、加速信息流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與操作，準(zhǔn)確及時(shí)地進(jìn)行負(fù)荷管理和人員調(diào)度，降低人力成本，提高響應(yīng)速度。

4)應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮

智能電網(wǎng)的自治和自愈能力是指電網(wǎng)維持自身穩(wěn)定運(yùn)行、評估薄弱環(huán)節(jié)和應(yīng)對緊急狀態(tài)的能力。由于一些突發(fā)情況造成電力網(wǎng)絡(luò)故障或電力系統(tǒng)損壞的情況時(shí)有發(fā)生，需迫切提高應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮能力，快速恢復(fù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。在電力應(yīng)急搶修車中加裝LTE移動通信終端，通過音頻和視頻傳輸遠(yuǎn)程現(xiàn)場信息，將搶修現(xiàn)場情況與電網(wǎng)運(yùn)行情況、設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)資料、客服中心的報(bào)修系統(tǒng)、事故搶修決策預(yù)案等系統(tǒng)互聯(lián)，以保證各部分信息迅速流通、互動，使遠(yuǎn)端指揮人員實(shí)時(shí)了解電網(wǎng)的現(xiàn)場狀況，作出正確判斷和指揮，提高現(xiàn)場的指揮調(diào)度能力，縮短搶險(xiǎn)時(shí)間，提高應(yīng)急能力，減少災(zāi)害造成的影響。