电力无线专网深度覆盖技术研究与应用

电力无线专网深度覆盖技术研究与应用

随着泛在电力物联网建设的逐步推进，电力无线专网作为泛在电力物联网的重要环节之一，被赋予了新的、更高的技术和应用要求。现有电力无线专网通信系统在实际应用中仍存在地下室、密集城区、楼宇阴影区等覆盖盲区，无法实现全覆盖。

标签：电力无线专网;深度覆盖;扩频通信;用电信息采集;覆盖盲区

引言

随着能源互联网建设持续深入，配电网规模和智能化水平大幅提升，用电服务质量要求不断提高，电网运营、用电服务、企业管理等正经历着历史性的变革，各级电网数据采集与控制和用户信息交互等数据需求呈爆发性增长态势，无线接入和移动业务需求不断提升，接入网面临高质高效的接入形势。电力无线专网承载的业务正在从用电信息采集、配电自动化、分布式电源等核心业务扩展到微电网、汽车充换电站、视频监控、智能营业厅、电力应急通信等新型电力业务，以满足电力日益增长的建设需求。作为电力业务的传输载体，电力无线专网必须满足高可靠性、广域的覆盖性、恶劣环境的适应性等要求，为泛在电力物联网建设提供安全可靠、灵活可控、智能泛在、定制化的空中管廊。而现有的通信系统在实际应用中仍存在地下室、密集城区、楼宇阴影区等覆盖盲区，无法实现全覆盖。因此，为更好地支撑智能配用电网络发展，亟需建设高性能、高可靠性和安全性的电力无线通信系统。

1电力无线专网特性

目前电力系统主要采用的是光纤通信方式、无线公网方式、无线专网方式，但是光纤通信接入具有成本高、施工周期长、建设工程大、后期维护麻烦等问题，并且光纤通信覆盖面小、资源利用率低，难以满足电力业务的高需求多终端的要求。无线公网通信方式则存在安全性、可靠性、实时性、宽带资费、覆盖率等方面的问题。相对于光纤通信方式和无线公网通信方式，无线专网通信方式具有以下优势：（1）施工难度较低：无线专网基站和终端一般都是安装于电力自有物业，无需和其他部门进行协调沟通，因此施工协调难度低也不会破坏环境的原有建设与规划，并且基站的建设可以依附于高楼或者自有电力设备，无需重新再建设基站，具有施工成本低、周期短、难度低等优势。（2）系统抗毁性较高：由于无线专网通信的传播载体为无线电波和无线设备是依附于电力自有设备上，无线电波和电力自有设备均对各种自然灾害和人为破坏具有很强的抗毁性。即使在大面积部署后遇到自然灾害或者人为破坏，也可以快速恢复通信，无线专网具有恢复难度低、恢复周期短的优势。（3）系统可维护性较好：当无线专网系统出现故障，网管可将问题迅速定位到每个终端，并且由于无线网络传播载体为无线电波的缘故，因此可以更加精准的定位到问题，进行问题的精准修复，具有系统后期可维护性较好、修复工作量较小的优势。（4）系统可扩展性较强：无线网络建设不易受地域、环境和距离的限制，因此具有扩展性好、扩展规划易、扩展周期短等优

势，切合于未来电力业务大面积扩展的趋势，方便进行大规模扩展。（5）服务质量优：电力无线专网在网络资源分配、业务服务、优化调整、维护管理等方面都可以根据不同的需要进行实时自我调配，因此在响应及时性、服务质量等方面优于其他通信方式。（6）安全优势：无线专网可根据电力业务安全需求在核心网、基站、终端等多个层面采取安全措施，全面综合提升无线通信安全性;因此具有很强的安全性。（7）国家政策优势：工信部明确指出电力、石油等行业可以使用1785MHz￣1805MHz频段采用TD-LTE技术建设电力专用无线接入系统，并且230MHz频段也规定属于电力专有频段，电力无线专网在频段使用上具有国家政策的保障。因此，无线专网通信方式以其安全可靠、投资节约、灵活易用、扩展性强、性能优良等特点，充分适用于电力系统的特殊业务和高需求，故无线专网通信方式将是未来的趋势

21LTE系统覆盖

2.11LTE系统覆盖分析

（1）分析原理分别根据LTE1800和采用LTE230采用的传播模型进行覆盖分析，即COST231-HATA模型和Okumura-Hata模型。LTE覆盖测试主要遵循两个原则，一是LTE1800和LTE230两个系统测试路线及传播环境尽量相同;二是尽量采用公网公认的覆盖测试方式。（2）测试方法在实践测试中，将L1E1800和LTE230终端放一辆车上进行测试，并都采用匀速径向拉远至FTP且上传速率为0的测试方式对上下行覆盖分别测试两遍，并每隔lkm记录终端上下行传输速率[43]。

2.2LIE系统小区吞吐量分析

（1）分析原理LIE系统上下行吞吐量的计算公式如下所示：上行吞吐量=上行子帧数x正常子帧传输bit数=上行子帧数xRB数x（每个RB的SC数x（子帧内符号数-控制区域符号数）一RS参考符号数）x调制阶数x码率。下行吞吐量=下行子帧数x正常子帧传输bit數+特殊子帧的bit数=下行子帧数xRB数（每个RB的SC数x（子帧内符号数-控制区域符号数）一RS参考符号数）x调制阶数x码率+特殊子桢的bit数。总结：LIE上下行吞吐量取决于可用传输信息资源单元及传输数据所使用的调制、编码方式。（2）测试方法LTE系统吞吐量有两种测试方式，一是选择极好点、差点等，固定单点采用终端开展满buffer上下行业务。这种系统吞吐量的测试方法只能测出系统本身支持的上下行吞吐量情况，而不包含调度算法等因素的影响，表现出来的是系统设备本身的性能。二是分别在极好点、好点、中点、差点放着不同数量的终端，所有终端都开展满buffer 上下行业务。这种系统测试方法，更贴近于现实布网之后系统吞吐量测试方案，其将影响现实系统吞吐量的因素都考虑进去，尤其是调度算法。

3电力无线专网无线拉远终端

电力无线专网无线拉远终端是采用扩频无线通信技术进行用电需求侧信息采集与分析处理的一种采集终端设备，它负责完成RS-485信号和扩频无线信号

的转换，从而实现对RS-485智能电表的无线集中抄表，是基于230MHz电力无线专网深度覆盖需求场景设计的核心设备。无线拉远终端通信接口可自适应DL/T645—2007《多功能电能表通信协议》，自动切换通信速率，满足国家电网有限公司Q/GDW1374—2013《电力用户用电信息采集系统》系列标准要求。同时，支持数据透传，可使用红外对采集器进行抄读、设置及现场调试，并具有体积小、成本低、简易安装等特点。

结语

随着泛在电力物联网建设的逐步推进，接入终端需满足泛在接入、实时采集、全面感知和智能计算的业务需求。在此形势下，电力无线专网深度覆盖技术一方面需要提升产品的传输能力，保障业务终端在任何时候、任何地点的无缝链接与交流;另一方面需要打破自身局限，植入各类通信接口和传感装置，实现多种业务的全面感知和统一接入。

参考文献

[1]沈扬，程伦，冯世英，等.复杂电磁环境下电力无线专网技术研究[J].电子技术应用，2015（z1）：156-158，162.

[2]毛永泉，周子冠，宋彦斌，等.基于LTE-230MHz无线专网的用电信息采集技术研究[J].供用电，2015，32（12）：1-7.

[3]闫淑辉，冯世英.电力无线专网在配用电自动化中的应用[J].电子技术应用，2015（z1）：82-85.

[4]易浩勇，张京娜，汤琰君.基于电力无线专网的用电信息采集通信系统[J].电力系统通信，2013，34（2）：30-34.