LTE移動通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用

四LTE技術(shù)及其在智能電網(wǎng)中的應用

1.LTE技術(shù)

LTE(Long Term Evolution,長期演進)項目是3G的演進，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)之間的一個過渡，是3.9G的全球標準。它改進并增強了3G的空中接入技術(shù)，采用OFDM和MIMO作為其無線網(wǎng)絡演進的唯一標準。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)務為主要目標，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)設計和嚴格的QoS機制，保證實時業(yè)務(如VoIP)的服務質(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)絡時延：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)絡時延，時延可達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)中的應用

LTE 在智能電網(wǎng)中的應用優(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?，高速可靠的?shù)據(jù)交互為智能電網(wǎng)開放性地兼容各類設備提供了可靠的通信機制;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、負荷調(diào)度、電力搶修、智能需求側(cè)管理提供了準確、可靠、實時的數(shù)據(jù)信息。

LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)中的具體功能應用如下：

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、遙控主要設備狀態(tài)和報警信息等。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，可實時傳送清晰的動態(tài)視頻信息，滿足電力網(wǎng)絡利用視頻進行實時監(jiān)測的要求。

將LTE移動視頻業(yè)務與電力系統(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的監(jiān)測點安裝移動視頻監(jiān)測裝置，實現(xiàn)視頻監(jiān)控;另一方面，監(jiān)控維護人員可使用移動PC機或手機，實時了解運行狀況。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)絡才能獲得較好的業(yè)務質(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)境復雜。目前國內(nèi)主要采用人工檢測故障的方法對線路進行維護，這種方法下巡線人員工作強度很大，故障檢測困難。隨著電子芯片和機器人技術(shù)的飛速發(fā)展，日、美等國已經(jīng)成功研制出以機器人作為載具，以攝像機作為圖像采集設備進行巡線的技術(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、PC機以文字、圖片、視頻的方式將現(xiàn)場情況實時發(fā)送到巡檢中心，保證了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的準確性、完整性。這種方式提高了工作效率，使巡檢維護規(guī)范化，提高維護和管理水平。

3)負荷管理

負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)安全運行的重要措施。DSM中的負荷管理主要有降壓減負荷、對用戶可控負荷進行周期性控制、直接切除用戶可控負荷三種方式。通過采用LTE移動通信網(wǎng)絡的無線通信方式，可利用視頻對電網(wǎng)進行全面監(jiān)測，同時實現(xiàn)信息高度共享、多部門聯(lián)動、增強協(xié)調(diào)能力、加速信息流轉(zhuǎn)，實現(xiàn)遠程監(jiān)控與操作，準確及時地進行負荷管理和人員調(diào)度，降低人力成本，提高響應速度。

4)應急搶險指揮

智能電網(wǎng)的自治和自愈能力是指電網(wǎng)維持自身穩(wěn)定運行、評估薄弱環(huán)節(jié)和應對緊急狀態(tài)的能力。由于一些突發(fā)情況造成電力網(wǎng)絡故障或電力系統(tǒng)損壞的情況時有發(fā)生，需迫切提高應急搶險指揮能力，快速恢復電網(wǎng)的正常運行。在電力應急搶修車中加裝LTE移動通信終端，通過音頻和視頻傳輸遠程現(xiàn)場信息，將搶修現(xiàn)場情況與電網(wǎng)運行情況、設備運行系統(tǒng)資料、客服中心的報修系統(tǒng)、事故搶修決策預案等系統(tǒng)互聯(lián)，以保證各部分信息迅速流通、互動，使遠端指揮人員實時了解電網(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，縮短搶險時間，提高應急能力，減少災害造成的影響。