沈 扬，程 伦，冯世英，刘 玮
（普天信息技术研究院有限公司，北京 100080）
摘 要： 通信技术是智能电网的基石，无线通信技术以其部署灵活、建设成本低、便于管理受到了越来越多的青睐。如何利用无线通信技术为智能电网提供更好的通信保障是移动通信研究的热点。在频谱资源日益紧张的今天，频谱资源的争夺越来越激烈，选择什么样的无线频谱来解决电力无线专网建设的问题受到了广泛的关注。230 MHz频段是电力负荷控制业务专有频段，如果能够成功利用，则会产生巨大的价值。
关键词： 智能电网；无线通信专网；LTE230系统；抗干扰能力
1 电力无线专网发展现状
经过多年建设国家电网已经建成一张具有相当规模的电力通信网络，作为主要技术手段的光纤通信具有传输容量大、保密性好、传输稳定可靠，但是光纤网络在面对地理分布分散的中低压配用电网的通信需求时，由于工程造价过高、施工难度大等原因，难以实现对全部配用电节点的覆盖。
近年，虽然GRES等无线公网对配用电节点业务形成一定的补充覆盖，但仍无法达到电力行业实现全覆盖的目标，同时，无线公网时延大、QoS质量低，视频业务价格居高不下的问题也日益凸显。与无线公网相比，无线专网具有通信质量高、QoS可定制、网络安全性好、设备抗毁性强等优点，可作为电力配电通信网络中光纤通信的重要补充，并且能够实现全天候视频监控业务，是构建高速、可靠、灵活的电力配电通信网，解决配用电侧全覆盖、全采集目标的重要手段。
目前，无线专网承载的业务正在从计量自动化、配电自动化等核心业务扩展到微网、光伏发电、风电、汽车冲换电站、视频监控、低压电房视频监控、低压电房门禁监控等新型电力业务，以满足电力日益增长的智能电网建设需求。
2 230 MHz频谱
230 MHz频段包括223.025 MHz~235.000 MHz共12 MHz带宽。目前以25 kHz为一个频点并进行分配，共480个频点，其中近100个频点已经分配给了能源、军队、气象、地震、水利、地矿、轻工与建设共8个部委。目前电力、石油和水利等行业主要采用窄带数传电台系统在230 MHz频段进行行业无线数据的采集与传输。行业频点资源分配情况如图1所示。
随着信息化在能源、地矿及交通等重点行业中的不断应用与推广，行业对保障安全生产和经营管理等功能的生产管理型无线专网有着迫切需求，需要无线传输系统具有宽带传输能力，以提高行业生产安全性、生产效率和竞争能力，有效降低管理和经营成本。
目前该频段的传输设备以数传电台为主，由于数传电台相对技术落后，缺乏组网同步功能，因此开发该频段的无线通信设备需要考虑与输出电台的共存问题。
3 LTE230系统
3.1 系统结构
LTE230电力无线通信专网的作用就是在远端监控模块与后台主站之间提供安全、可靠的数据传输通道。并提供对网络设备和远端通信模块的配置和管理功能。LTE230采用全IP网络构建，组网灵活。
图2为LTE230网络内的主要实体。
（1）终端设备
是数据采集、监控调度、视频传输等远端模块的统称，是智能电网远端信息采集和监控调度的执行单元。如采集器、集中器、控制开关。
（2）主站
智能电网主站系统。
（3）接入终端
LTE230的无线终端模块，直接与监控单元通信。终端与监控单元能够无缝连接，即插即用。
（4）基站
TD-LTE230系统的无线基站，能够接入多路用户。包括固定基站以及移动基站（车载）。每个基站单个扇区能够接入1 200个电力数据用户。
（5）核心网
LTE230系统的核心网，负责终端认证、终端IP地址管理、移动性管理等，直接连接智能电网主站。通过核心网，电力终端能够完成数据采集、视频监控、调度指挥、应急抢险等功能。
（6）网管
LTE230网络管理单元。主要包括两部分内容：网络状态监控和设备运维。该中心支持对现存的电力信息管理进行融合，并能利用各种多媒体手段，GIS技术，完成统一集成的多媒体调度指挥系统。具体包括：调度指挥中心（指控系统以及电视墙、GIS信息显示）；现场应急指挥调度系统（车载应急基站、卫星接入系统、车载台、集群终端、移动视频监控等）；可视电话调度系统（包括有线与无线可视电话）；监控系统。
3.2 LTE230抗干扰措施
窄带干扰对宽带OFDM系统的干扰主要体现在两个方面：高功率窄带信号的阻塞性干扰和干扰信号与有用信号不正交造成的杂散干扰。
针对这两种干扰LTE230系统采用了两种抗干扰方法：
（1）LTE230系统采用大动态范围接收机，有较强的抗阻塞能力，基站动态范围达到80 dB，有效抵抗高功率的阻塞式干扰；
（2）LTE230系统具有高阶窄带滤波器，针对每一个25 kHz信号进行窄带滤波，临道选择性达到60 dB，有效抑制了窄带信号在OFDM系统解调过程中产生的杂散信号。
对于干扰信号过强超过的情况，LTE230系统采用频谱感知技术和动态频谱调度技术，主动规避数传电台干扰，并选择信噪比高的频点进行工作。
4 昆山电力LTE230试验网情况
昆山供电公司通过对各种无线技术长期的考察和对比，最终选取了采用新一代4G无线宽带通信技术开发的LTE230无线通信系统来实现用电信息采集通道的改造和升级。昆山供电公司新型LTE230无线通信系统项目也得到了国家发改委重点支持，被列入发改委新一代TD-LTE宽带移动通信行业应用产业化专项，在昆山进行试点和应用示范。
4.1 网络拓扑结构
昆山供电公司目前已完成新型LTE230无线通信系统核心网设备及14个110 kV变电站无线基站的建设，实现了昆山市全覆盖，已完成昆山市2 000家企业用电管理终端及100台公变用电采集终端的接入和改造。昆山供电局LTE230无线专网拓扑如图3所示。昆山供电局LTE230无线专网基站名称见表1。
4.2 测试方法
为了验证LTE230的网络覆盖情况，普天信息技术有限公司针对昆山网络进行了详细的测试。测试方法和结论如下。
4.2.1 RSRP覆盖测试结果系统组成
测试系统由图4所示。
整个系统发射端由LTE230基站、全向天线组成，接收端由车载全向吸盘天线、LTE230终端、笔记本电脑组成。
4.2.2 系统方法
把LTE230终端安装在测试车上，通过安装在车顶的吸盘天线接收信号，便携接收机对信号进行测量，并将测量结果传输到笔记本电脑，完成数据的显示和记录。
4.3 测试分析
网络建成后，针对网络覆盖范围内进行了全网的覆盖信号强度测试，测试结果见表2。
4.4 覆盖测试结果分析
昆山市LTE230基站的规划覆盖为全市覆盖，对昆山市全市进行路测，总计测试覆盖面积1 070.74 km2，测试结果如表2所示，昆山市总面积927.68平方公里，由此可看出，昆山市已达到预期覆盖要求。
5 结论
LTE230系统建成后充分体现出广覆盖、传输速率高、可靠性高、安全性好等特点。新系统经过实际运行，解决了困扰昆山局多年的企业用电信息采集和管理的业务难题，将日数据采集耗时由超过24小时直接缩短至数分钟，数据采集的成功率接近100%。同时，LTE230系统有强大的网管和告警功能，给整个系统的维护和故障地位提供了强有力的支撑，大大降低了一线维护难度，提升现场服务质量。
参考文献
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