LTE移動通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用

摘要：本文簡要介紹了智能電網(wǎng)的相關(guān)概念和現(xiàn)實(shí)意義，分析了現(xiàn)代移動通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀;針對智能電網(wǎng)對電力通信系統(tǒng)的要求，提出LTE應(yīng)用到智能電網(wǎng)中具有突出優(yōu)勢的觀點(diǎn)，并從電網(wǎng)視頻監(jiān)控、智能巡檢、應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮等幾個方面介紹了LTE 技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用;最后分析了在智能電網(wǎng)建設(shè)中應(yīng)用LTE技術(shù)需要注意的問題及建議。

一引言

近年來,國家電網(wǎng)公司陸續(xù)出臺了一系列關(guān)于加快建設(shè)智能電網(wǎng)的政策措施，我國電網(wǎng)建設(shè)正面臨著巨大的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。一方面，電網(wǎng)需要應(yīng)對日益嚴(yán)峻的資源和環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)大范圍的資源優(yōu)化配置，提高全天候運(yùn)行能力，滿足能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要;另一方面，輸配電、發(fā)電、信息化、數(shù)字化等技術(shù)的進(jìn)步也為解決這一系列問題提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支持。2009年舉行的特高壓輸電技術(shù)國際會議已明確提出，到2020年，我國將全面建成統(tǒng)一的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)，顯然，智能電網(wǎng)正成為現(xiàn)代電力工業(yè)發(fā)展的方向。

電力通信系統(tǒng)是智能電網(wǎng)的重要組成部分。由移動通信技術(shù)(如GPRS、GSM等)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞骄哂胁恍枰Ｓ猛ǖ?、工程投資小、覆蓋面廣、維護(hù)方便、安裝靈活等特點(diǎn)，已經(jīng)在遠(yuǎn)程抄表、負(fù)荷控制與調(diào)度等領(lǐng)域取得了較好的效果。LTE技術(shù)的使用將為電力系統(tǒng)信息化注入新的活力。LET相比已應(yīng)用的GPRS、GSM、3G等具有更高的傳輸速率、更加安全可靠的性能，能夠?yàn)橹悄茈娋W(wǎng)的建設(shè)提供全方位的通信服務(wù)。

本文首先介紹了智能電網(wǎng)、LTE的相關(guān)知識，分析了現(xiàn)代移動通信技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，針對智能電網(wǎng)對電力通信系統(tǒng)的要求，得出 LTE應(yīng)用到智能電網(wǎng)具有突出優(yōu)勢的結(jié)論，并從電網(wǎng)視頻監(jiān)控、智能巡檢、智能負(fù)荷調(diào)度管理、應(yīng)急搶險(xiǎn)指揮等幾個方面介紹了LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)的應(yīng)用。

二智能電網(wǎng)

(一)智能電網(wǎng)概述

1.智能電網(wǎng)的概念和特點(diǎn)

智能電網(wǎng)是指一個完全自動化的供電網(wǎng)絡(luò)，其中的每一個用戶和節(jié)點(diǎn)都被實(shí)時監(jiān)控，并保證從發(fā)電廠到用戶端電器之間每一點(diǎn)上的電流和信息的雙向流動。通過廣泛應(yīng)用分布式智能、寬帶通信以及自動控制系統(tǒng)的集成，智能電網(wǎng)保證了市場交易的實(shí)時進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無縫連接及實(shí)時互動。

從技術(shù)角度講，智能電網(wǎng)有3個層面的含義：首先是利用傳感器對發(fā)電、輸電、配電、供電等環(huán)節(jié)關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控;然后將獲得的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行收集、整合;最后通過對數(shù)據(jù)的分析、挖掘，達(dá)到對整個電力系統(tǒng)運(yùn)行的優(yōu)化管理。

智能電網(wǎng)具備如下特征：

1)自愈。通過實(shí)時掌控電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)、快速診斷和消除故障隱患;在盡量少的人工干預(yù)下，快速隔離故障、自我恢復(fù)，避免大面積停電的發(fā)生。

2)安全可靠。能夠很好地應(yīng)對自然災(zāi)害、外力破壞和計(jì)算機(jī)攻擊，保證人身、設(shè)備和電網(wǎng)的安全，自動恢復(fù)電網(wǎng)的運(yùn)行。

3)經(jīng)濟(jì)高效。可以優(yōu)化資源配置，提高設(shè)備傳輸容量和利用率;在不同區(qū)域間進(jìn)行及時調(diào)度，平衡電力供應(yīng)缺口;支持電力市場競爭的要求，實(shí)行動態(tài)的浮動電價(jià)制度，實(shí)現(xiàn)整個電力系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行。

4)兼容。能夠開放性地兼容各種類型設(shè)備，包括集中大電源、分布式發(fā)電以及可再生能源，滿足電力與自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展的要求。

5)與用戶友好互動。實(shí)現(xiàn)與客戶的智能互動，以最佳的電能質(zhì)量和供電可靠性滿足客戶需求;實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行與批發(fā)、零售電力市場無縫銜接，同時通過市場交易更好地激勵電力市場主體參與電網(wǎng)安全管理，從而提升電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行水平。

2.智能電網(wǎng)的技術(shù)體系

智能電網(wǎng)的構(gòu)建與功能實(shí)現(xiàn)有賴于多項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)的發(fā)展、推廣和應(yīng)用。智能電網(wǎng)的技術(shù)體系分為基礎(chǔ)技術(shù)和高級應(yīng)用。基礎(chǔ)技術(shù)包括電力設(shè)備、量測與通信設(shè)備、信息管理系統(tǒng)、決策與控制理論，高級應(yīng)用有智能控制中心、智能變電站、智能線路、智能保護(hù)系統(tǒng)、智能需求側(cè)管理。通過基礎(chǔ)技術(shù)與高級應(yīng)用的有機(jī)結(jié)合，最終形成智能電網(wǎng)。

三電力通信系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

電力通信系統(tǒng)是保障電力系統(tǒng)運(yùn)行不可或缺的組成部分。電力系統(tǒng)正常運(yùn)行需要借助于有效的通信手段，將控制中心的命令準(zhǔn)確地傳送到遠(yuǎn)方終端，并將反映遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心。目前常用的通信方式有現(xiàn)場總線、電話專線、光纖通信、電力線數(shù)字載波、無線擴(kuò)頻等。這些通訊方式普遍存在的問題是要自建專用信道，且工程投資大，維護(hù)工作繁重。隨著無線通信技術(shù)的不斷發(fā)展，利用移動運(yùn)營商提供的移動通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳輸，將是電力系統(tǒng)自動化的重要發(fā)展方向。

與此同時，GPRS(General Packet RadioService)也是一種被廣泛采用的通信方式，它是一種基于第二代移動通信系統(tǒng)GSM的2.5G無線分組交換技術(shù)。這種技術(shù)具有覆蓋范圍廣、永遠(yuǎn)在線、接入速度快、支持中高速數(shù)據(jù)傳輸、投入費(fèi)用低、可按流量收費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)。目前，GPRS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到電力工業(yè)的各個環(huán)節(jié)，如配網(wǎng)自動化、電力負(fù)荷管理、無線抄表、調(diào)度自動化、電能質(zhì)量監(jiān)測、電壓等級變電站的遠(yuǎn)動信號傳輸、電力搶修調(diào)度、輸電線路污穢在線監(jiān)測等領(lǐng)域。但是，實(shí)際應(yīng)用中GPRS 傳輸速率僅為57.6kbit/S，且通信保密性、安全性不夠高，已經(jīng)不能滿足未來智能電網(wǎng)發(fā)展對通信系統(tǒng)的要求。相比之下，LTE技術(shù)不僅具有GPRS 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時也彌補(bǔ)了GPRS技術(shù)在傳輸速度、保密性、安全性等方面的不足，因此更能適應(yīng)未來智能電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展方向與技術(shù)要求。