TD—LTE技术在智能电网中的应用与前景

牛昱辰

摘要：随着智能电网技术的逐渐发展和普及，对数据的传输提出了更高的要求。为了实现智能电网的技术功能，需要先进的通信技术作为支撑。其中无线通信技术以其独有的优势，在智能电网中的应用开始逐渐展开。本文主要介绍TD-LTE技术，展示了TD-LTE技术的特点和优势，并与其他无线通信技术进行了对比。

关键词：智能电网；TD-LTE；无线通信

中图分类号：TM765 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0023-01

作为一个新型的电网技术理念，智能电网相对于传统电网，更强调信息技术和自动化技术的应用，从而建设一个更加高效，经济，安全和可靠的电力网络。根据国家电网的规划要求，国内以物理电网为基础，以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础建设新型的智能电网。随着城乡配电网建设的开展，将初步形成智能电网运行控制和互动服务体系[1]。

在这样的大环境下，电网的运行对通信技术有了更多的要求。由于电网的复杂性，存在不同的应用场景和条件，因此应根据实际情况采用相应的技术。而TD-LTE技术作为一种先进的无线通信技术，在很多情况下能够作为光纤通信技术的补充，为智能电网的深入建设提供支撑。

1 智能电网与通信技术

高效，安全，实时的信息传输，是实现智能电网的必要条件。光纤通信目前在电力通信系统中占主导地位，承载着远动、电话、继电保护、电能量计费、会议电视、视频监控、调度数据网、综合数据网等多种信息通信业务。光纤通信在110kV及以上的骨干通信网络的应用，通过多年的工程实践已证明是非常适合的。 但是面对点多面广、环境复杂的 35kV 及以下中低压配售电通信网络，光纤通信技术就显示出了劣势[2]。探索一种新型的、具有高可靠性、高适应性和高可维护性的无线通信方式已成为了电力通信发展亟待解决的问题。

2 TD-LTE技术特性

TD-LTE 是的新一代无线宽带技术，属于无线广域网的一种。该技术很多技术特点适用于智能电网的数据传输要求，主要优势如下[2]：

（1）数据吞吐率及频谱利用效率高。电力无线宽带专网的频段有1790～1795MHz的5MHz带宽，223-23MHz的40个25kHz离散频点。频谱资源作为的申请难度是比较大的，在带宽资源受限情况下，更高的使用效率利用满足电网用户对数据业务的速率要求；

（2）TD-LTE 采用时分双工模式，上下行使用同一频段，同样可有效节省带宽资源，便于电网申请一段独立的频段；

（3）TD-LTE 上下行时隙子帧的配比可调，可根据用户需求确定上下行数据的比例，适用于满足智能电网业务上行数据吞吐量大，下行数据吞吐量小的需求。

目前根据使用经验和仿真研究，在RSRP参考信号接收功率达到一定要求的情况下，TD-LTE的覆盖范围在城区约为2km，在郊区约为4km[3]。当地建筑物的高矮和密集程度，以及不同的设备规格和数量都会对覆盖范围产生影响，可根据具体情况来配置TD-LTE的设备。

同时，TD-LTE系统为了满足智能电网的特殊需求，采用了一些优化的措施来提供TD-LTE网络的效率。由于LTE的基本架构仍是基于蜂窝移动通信网络进行设计，而在智能电网的应用环境下，大部分的接入点都是固定的。因此，基于这点对网络进行优化：如精简X2接口，不必让eNodeB进行互联；简化MME的漫游功能，可同时有效地降低时延[4]。

3 TD-LTE与其他无线通信技术比较

除TD-LTE技术以外，其他的无线通信技术也在应用在了智能电网领域。目前主要应用的技术有ZigBee以及WiFi技术。

为工业数据传输量身打造的ZigBee技术主要用于传输智能电表在用户端采集到的信息。相对于TD-LTE技术，Zigbee的配置难度更小，花费更低，灵活度更高。如同TD-LTE技術可作为光纤通信的补充和延伸，将信息向上传输到光纤传输网。Zigbee也可作为TD-LTE的补充，接入到TD-LTE网络中，完成信息的上传。

对比WiFi技术，TD-LTE拥有更大的覆盖范围，更高的抗干扰性和安全性，更利于在电力系统这样一个可靠性要求很高的应用环境使用。但也有研究发现，在智能电表和智能监测的信息传输需求中，TD-LTE相比WiFi系统在区域内检测设备数量较低（每平方公里低于70部设备）时，其误码率和延迟均高于WiFi系统。但如果设备的数量过高，那么WiFi系统的在误码率上的表现将会强于TD-LTE系统[5]。因此，在未来的实际应用中，并不能完全断定TD-LTE系统在任何环境下，表现都会优于WiFi系统。

综上所述，虽然TD-LTE技术有频谱利用率高，时延低，数据传输灵活等特点，但由于电力系统的复杂性，不一定在任何应用环境下都适用。在特定的情况下，其他的无线通信技术可能有更优的表现。因此，未来的智能电网系统中，基于应用场景可能会出现使用不同的无线通信技术情况。

4 结语

本文介绍了TD-LTE的技术特点，并将其与其他无线通信技术进行了比较。结论是虽然TD-LTE技术在智能电网领域的应用有很多优势，但应根据具体应用场景配合其他无线通信技术，以达到更好的效果。不同的无线通信技术联合部署的技术目前在尝试应用中，如3GPP TS 23.402中提出了WLAN等非3GPP系统接入演进的分组核心（EPC）网的互通架构，用户终端可以S2a、S2b或S2c等接口方式通过WLAN接入LTE EPC核心网络，从而实现WLAN和TD-LTE网络联合部署[6]。

参考文献

[1]胡学浩.智能电网-未来电网的发展趋势[J].电网技术2009，33（14）：1-5.

[2]李文伟，陈宝仁，吴谦，赖木波.TD-LTE电力无线宽带专网技术应用研究[J].电力系统通信，2012，33（241）：82-86.

[3]孙超.TD-LTE 1.8GHz无线宽带系统在如东电力通信网中的应用[J].中国新通信，2015（3）：81-82.

[4]Du J， Qian M. Research and application on LTE technology in smart grids[C]// International ICST Conference on Communications and NETWORKING in China. IEEE， 2012：76-80.

[5] Granelli F， Domeniconi D， Fonseca N L S D， et al. On the Usage of WiFi and LTE for the Smart Grid[C]// International Conference on Ubi-Media Computing and Workshops. IEEE， 2014：1-5.

[6]蒋军.WLAN与LTE网络融合部署研究[J].无线通信，2014（11）：30-34.