四LTE技術及其在智能電網中的應用

1.LTE技術

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，而是3G與4G技術之間的一個過渡，是3.9G的全球標準。它改進并增強了3G的空中接入技術，采用OFDM和MIMO作為其無線網絡演進的唯一標準。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技術特點主要表現在以下幾方面：

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)強調向下兼容，支持已有的3G系統(tǒng)和非3GPP規(guī)范系統(tǒng)的協同運作。

與3G等移動通信方式相比，LTE更具技術優(yōu)勢，具體體現在：高數據速率、分組傳送、延遲降低、廣域覆蓋和向下兼容等。

2.LTE在智能電網中的應用

LTE 在智能電網中的應用優(yōu)勢主要表現在：高速的數據傳輸速度滿足了電力系統(tǒng)大量信息數據傳輸的要求，高速可靠的數據交互為智能電網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與需求側、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、負荷調度、電力搶修、智能需求側管理提供了準確、可靠、實時的數據信息。

LTE技術在智能電網中的具體功能應用如下：

1)網視頻監(jiān)控

在配網中有大量的檢測終端與變壓器監(jiān)測設備，用于向調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通信技術相結合的方式，可實時傳送清晰的動態(tài)視頻信息，滿足電力網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移動通信網絡才能獲得較好的業(yè)務質量。

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的飛速發(fā)展，日、美等國已經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，而且借助移動通信技術(掌上電腦、條碼掃描技術、RFID射頻識別技術等)，巡檢人員可利用掌上電腦、手機、PC機以文字、圖片、視頻的方式將現場情況實時發(fā)送到巡檢中心，保證了現場數據的準確性、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移動通信網絡的無線通信方式，可利用視頻對電網進行全面監(jiān)測，同時實現信息高度共享、多部門聯動、增強協調能力、加速信息流轉，實現遠程監(jiān)控與操作，準確及時地進行負荷管理和人員調度，降低人力成本，提高響應速度。

4)應急搶險指揮

智能電網的自治和自愈能力是指電網維持自身穩(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場信息，將搶修現場情況與電網運行情況、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，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的現場狀況，作出正確判斷和指揮，提高現場的指揮調度能力，縮短搶險時間，提高應急能力，減少災害造成的影響。