基于智能電網(wǎng)的無線通信技術(shù)分析

陳海山，高俊斌，盧恩慶

（國網(wǎng)漳州供電公司，福建 漳州 363000）

0 引 言

隨著智能電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，無線通信技術(shù)已經(jīng)成為發(fā)展主流。目前，無線通信技術(shù)主要是利用分布式電源來提高其運行效率，但是容易受到諸多因素的干擾。在智能電網(wǎng)中，無線通信技術(shù)的使用，就需要將穩(wěn)定性和安全性作為基本條件，以基于實際需求來做好對應(yīng)的調(diào)整，發(fā)揮其關(guān)鍵性作用。

1 智能電網(wǎng)與無線通信技術(shù)

1.1 無線通信技術(shù)

有線通信技術(shù)會受到諸多限制，如地域環(huán)境等方面的缺陷。基于有線通信技術(shù)發(fā)展起來的無線通信技術(shù)，在演變與完善后，能夠?qū)崿F(xiàn)通信模塊組合方式的簡化處理，能提升通信網(wǎng)絡(luò)的實際工作效率，從而在智能電網(wǎng)中發(fā)揮了重要的作用[1]。

1.2 智能電網(wǎng)

隨著時代的進步，智能電網(wǎng)的內(nèi)涵也在持續(xù)的擴大。一般智能電網(wǎng)指的是處于高水平、全自動的狀態(tài)下，擁有對用戶精確控制與實時監(jiān)控的功能，并且對于數(shù)據(jù)傳輸以及節(jié)點功能同樣可以實現(xiàn)精確控制和實時監(jiān)控的電力傳輸網(wǎng)絡(luò)。所以，智能電網(wǎng)本身還會具備經(jīng)濟、可靠、互動性強、清潔等特性。

相比傳統(tǒng)電網(wǎng)，智能電網(wǎng)本身具有傳統(tǒng)能源和綠色可再生能源混合利用的調(diào)度功能，可以滿足能源的高效利用；面向智能化動態(tài)電價的實時測量計費系統(tǒng)；能夠滿足對發(fā)電設(shè)施的優(yōu)化與配置。

2 TD-LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)無線通信中的應(yīng)用

TD-LTE作為一項前沿技術(shù)，同時也是我國當(dāng)前擁有專利權(quán)的一項重要的技術(shù)，其直接集合了多種先進技術(shù)，通過衍生從而發(fā)展，最終形成了諸多的應(yīng)用優(yōu)勢。例如，TD-LTE技術(shù)本身的數(shù)據(jù)吞吐率相對于傳統(tǒng)技術(shù)，擁有明顯的優(yōu)勢，在有限的條件下，都可以滿足用戶享受到更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)網(wǎng)。運用TD-LTE技術(shù)，主要是利用時分雙工模式讓用戶體驗到更加優(yōu)質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)對獨立頻段的編寫使用；TDLTE技術(shù)能夠按照用戶的實際需求來做好數(shù)據(jù)比例的調(diào)整，并且利用隙子幀配比就可以將其實現(xiàn)；基于扁平化組網(wǎng)的對應(yīng)方案，將網(wǎng)元層次減少，以達到用戶視頻回轉(zhuǎn)需求的滿足，最終推動智能電網(wǎng)建設(shè)與發(fā)展。

2.1 通信方案設(shè)計

在當(dāng)前的智能電網(wǎng)業(yè)務(wù)中包含了配電和用電兩個方面。其中，配電業(yè)務(wù)包含了供配電自動化、分布式電源供給、供電質(zhì)量檢測等業(yè)務(wù)。配電業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要是通過數(shù)據(jù)采集和控制單元的監(jiān)控，通過多種通信方式的合理使用，在配合上對應(yīng)的管理模式，以滿足智能化的配電業(yè)務(wù)管理。在用電業(yè)務(wù)方面則主要是針對智能用電服務(wù)以及電信系采集等，其本身屬于管理信息大區(qū)業(yè)務(wù)。用電業(yè)務(wù)本身帶有采集業(yè)務(wù)節(jié)點較多，上下行流量差距較大，并且需要在預(yù)定時間內(nèi)做好用戶數(shù)據(jù)信息的全采集；用電業(yè)務(wù)單點信息量過小，其實際的數(shù)據(jù)傳輸并不要求做到實時在線，只有在操作命令或者是輪詢機制的要求下才會實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，并且也是基于上傳作為主體。用電業(yè)務(wù)要求數(shù)據(jù)采集終端分布式相對廣泛，并且因為多變的地理環(huán)境，對于信息安全本身的要求較高，所以還需要對應(yīng)的安全防護等級的實際支持[2]。

TD-LTE230智能電網(wǎng)無線通信系統(tǒng)包含了核心網(wǎng)、基站、網(wǎng)管系統(tǒng)等，其對應(yīng)的結(jié)構(gòu)件如圖1所示。

圖1 智能電網(wǎng)無線通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

2.2 TD-LTE230無線通信的校正優(yōu)化

對于通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的規(guī)劃，智能電網(wǎng)TD-LTE230無線通信模型參數(shù)的校正是基礎(chǔ)條件，對于新的無線通信網(wǎng)絡(luò)，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是通信模型的校正與優(yōu)化處理。對于無線通信模型的合理優(yōu)化，就是網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量以及對應(yīng)費用高低的決定性作用。但是考慮到地理環(huán)境方面存在的差異，就會導(dǎo)致其相應(yīng)的運行環(huán)境存在區(qū)別。因此，在針對新區(qū)域進行無線通信設(shè)備布置的過程中，就需要對于無線通信模型做好整體的校正優(yōu)化處理，以確保無線通信網(wǎng)絡(luò)信號強度達標(biāo)、擁有較大的覆蓋面，同時還能夠降低其實際的運行成本。

2.3 無線性能仿真測試

為了對無線通信模型在優(yōu)化后的合理性進行驗證，就可以針對智能電網(wǎng)TD-LTE230無線通信系統(tǒng)做好對應(yīng)的方針測試處理。在經(jīng)過合理的優(yōu)化后，還需要考慮到終端接收性能測試和覆蓋性測試，然后評估其優(yōu)化后的無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍，并且還能夠在數(shù)據(jù)的傳輸過程中針對其接收終端的性能穩(wěn)定性進行測試處理[3]。

2.3.1 無線網(wǎng)覆蓋性能仿真測試

在實施優(yōu)化后，無線通信模型所構(gòu)建的研究區(qū)域無線通信網(wǎng)絡(luò)，也就是處于主城區(qū)的供電公司，其3個供電所一共有4個基站。所以，在擬定建設(shè)環(huán)節(jié)，其基站的TD-LTE230網(wǎng)絡(luò)無線信號實際的有效覆蓋面積達到36.86 km2。在對應(yīng)的有效覆蓋范圍中，針對信號強度的測試選擇300個配網(wǎng)通信點進行處理。在統(tǒng)計其測試結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，配網(wǎng)點信號良好率達到85%，只有15%的點存在信號較差的問題。

2.3.2 終端系統(tǒng)性能仿真測試

本次的測試是基于基站之間的切換來進行重要測試終端的測試處理，并且分析其本身是否會對業(yè)務(wù)、丟包、時延等產(chǎn)生影響。其基本參數(shù)如下：終端類型為CPE；CPE天線高度為1.5 m；信號強度為-93～-63 dB；SINR為14～31 dB；天氣晴朗；溫度為24 ℃；選擇的測試地點為供電發(fā)展大廈。

在進行測試中，對于基站正常工作狀態(tài)加以模擬，直接將信號接收終端同測試PC實現(xiàn)相互的連接；利用仿真基站的信號，記錄基站切換過程中接受終端的數(shù)據(jù)延時性，并且記錄對應(yīng)的丟包率。通過Iperf軟件來直接測試終端發(fā)送數(shù)據(jù)，記錄在基站切換過程中出現(xiàn)的數(shù)據(jù)輸送延時和丟包率，然后對無線通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域中的150次收發(fā)數(shù)據(jù)進行循環(huán)測試，從而針對測試數(shù)據(jù)和測試的結(jié)果進行對應(yīng)的分析，具體如表1所示。分析測試的實際結(jié)果可知，TD-LTE230無線數(shù)據(jù)通信模型其本身的數(shù)據(jù)傳輸延時性較低，并且丟包率較小，可以滿足數(shù)據(jù)電力數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及效率的要求[4]。

表1 測試數(shù)據(jù)和測試結(jié)果

2.4 小 結(jié)

本章節(jié)針對智能電網(wǎng)的無線寬帶通信業(yè)務(wù)需求和對應(yīng)的應(yīng)用進行了分析，在這一基礎(chǔ)上，提出了經(jīng)濟實用、高效可靠、技術(shù)先進的TD-LTE230電力無線專網(wǎng)解決方案，并且將覆蓋的問題進行合理有效的解決?；?30 MHz頻段來建立TD-LTE230電力無線專網(wǎng)系統(tǒng)技術(shù)實現(xiàn)方案，然后同實際的要求相互的結(jié)合起來，通過具體的操作，從而針對智能電網(wǎng)的無線通信模型參數(shù)來做好對應(yīng)的校正處理。通過通信模型準(zhǔn)確性的提高，以合理的規(guī)劃其無線網(wǎng)絡(luò)，從而降低智能電網(wǎng)無線通信本身的投資成本[5]。

3 結(jié) 論

隨著時代的不斷發(fā)展，電力對于社會經(jīng)濟發(fā)展，對于日常生活都產(chǎn)生了較大的影響。為了能夠滿足用戶的不同需求，智能電網(wǎng)就成為電力行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。為了能夠?qū)⒅悄茈娋W(wǎng)的功能發(fā)揮出來，需要通過無線通信技術(shù)的支撐，推動其應(yīng)用，最終滿足社會發(fā)展的需求。