LTE移動(dòng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用

摘要：本文簡(jiǎn)要介紹了智能電網(wǎng)的相關(guān)概念和現實(shí)意義，分析了現代移動(dòng)通信技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應用現狀;針對智能電網(wǎng)對電力通信系統的要求，提出LTE應用到智能電網(wǎng)中具有突出優(yōu)勢的觀(guān)點(diǎn)，并從電網(wǎng)視頻監控、智能巡檢、應急搶險指揮等幾個(gè)方面介紹了LTE 技術(shù)在智能電網(wǎng)的應用;最后分析了在智能電網(wǎng)建設中應用LTE技術(shù)需要注意的問(wèn)題及建議。

一引言

近年來(lái),國家電網(wǎng)公司陸續出臺了一系列關(guān)于加快建設智能電網(wǎng)的政策措施，我國電網(wǎng)建設正面臨著(zhù)巨大的挑戰和機遇。一方面，電網(wǎng)需要應對日益嚴峻的資源和環(huán)境壓力，實(shí)現大范圍的資源優(yōu)化配置，提高全天候運行能力，滿(mǎn)足能源結構調整的需要;另一方面，輸配電、發(fā)電、信息化、數字化等技術(shù)的進(jìn)步也為解決這一系列問(wèn)題提供了堅實(shí)的技術(shù)支持。2009年舉行的特高壓輸電技術(shù)國際會(huì )議已明確提出，到2020年，我國將全面建成統一的堅強智能電網(wǎng)，顯然，智能電網(wǎng)正成為現代電力工業(yè)發(fā)展的方向。

電力通信系統是智能電網(wǎng)的重要組成部分。由移動(dòng)通信技術(shù)(如GPRS、GSM等)實(shí)現電力系統中數據傳輸的方式具有不需要建立專(zhuān)用通道、工程投資小、覆蓋面廣、維護方便、安裝靈活等特點(diǎn)，已經(jīng)在遠程抄表、負荷控制與調度等領(lǐng)域取得了較好的效果。LTE技術(shù)的使用將為電力系統信息化注入新的活力。LET相比已應用的GPRS、GSM、3G等具有更高的傳輸速率、更加安全可靠的性能，能夠為智能電網(wǎng)的建設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，分析了現代移動(dòng)通信技術(shù)在電網(wǎng)中的應用現狀，針對智能電網(wǎng)對電力通信系統的要求，得出 LTE應用到智能電網(wǎng)具有突出優(yōu)勢的結論，并從電網(wǎng)視頻監控、智能巡檢、智能負荷調度管理、應急搶險指揮等幾個(gè)方面介紹了LTE技術(shù)在智能電網(wǎng)的應用。

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(gè)完全自動(dòng)化的供電網(wǎng)絡(luò )，其中的每一個(gè)用戶(hù)和節點(diǎn)都被實(shí)時(shí)監控，并保證從發(fā)電廠(chǎng)到用戶(hù)端電器之間每一點(diǎn)上的電流和信息的雙向流動(dòng)。通過(guò)廣泛應用分布式智能、寬帶通信以及自動(dòng)控制系統的集成，智能電網(wǎng)保證了市場(chǎng)交易的實(shí)時(shí)進(jìn)行和電網(wǎng)上各成員之間的無(wú)縫連接及實(shí)時(shí)互動(dòng)。

從技術(shù)角度講，智能電網(wǎng)有3個(gè)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)節關(guān)鍵設備的運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監控;然后將獲得的數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )系統進(jìn)行收集、整合;最后通過(guò)對數據的分析、挖掘，達到對整個(gè)電力系統運行的優(yōu)化管理。

智能電網(wǎng)具備如下特征：

1)自愈。通過(guò)實(shí)時(shí)掌控電網(wǎng)運行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現、快速診斷和消除故障隱患;在盡量少的人工干預下，快速隔離故障、自我恢復，避免大面積停電的發(fā)生。

2)安全可靠。能夠很好地應對自然災害、外力破壞和計算機攻擊，保證人身、設備和電網(wǎng)的安全，自動(dòng)恢復電網(wǎng)的運行。

3)經(jīng)濟高效?？梢?xún)?yōu)化資源配置，提高設備傳輸容量和利用率;在不同區域間進(jìn)行及時(shí)調度，平衡電力供應缺口;支持電力市場(chǎng)競爭的要求，實(shí)行動(dòng)態(tài)的浮動(dòng)電價(jià)制度，實(shí)現整個(gè)電力系統優(yōu)化運行。

4)兼容。能夠開(kāi)放性地兼容各種類(lèi)型設備，包括集中大電源、分布式發(fā)電以及可再生能源，滿(mǎn)足電力與自然環(huán)境、社會(huì )經(jīng)濟和諧發(fā)展的要求。

5)與用戶(hù)友好互動(dòng)。實(shí)現與客戶(hù)的智能互動(dòng)，以最佳的電能質(zhì)量和供電可靠性滿(mǎn)足客戶(hù)需求;實(shí)現系統運行與批發(fā)、零售電力市場(chǎng)無(wú)縫銜接，同時(shí)通過(guò)市場(chǎng)交易更好地激勵電力市場(chǎng)主體參與電網(wǎng)安全管理，從而提升電力系統的安全運行水平。

2.智能電網(wǎng)的技術(shù)體系

智能電網(wǎng)的構建與功能實(shí)現有賴(lài)于多項基礎技術(shù)的發(fā)展、推廣和應用。智能電網(wǎng)的技術(shù)體系分為基礎技術(shù)和高級應用?；A技術(shù)包括電力設備、量測與通信設備、信息管理系統、決策與控制理論，高級應用有智能控制中心、智能變電站、智能線(xiàn)路、智能保護系統、智能需求側管理。通過(guò)基礎技術(shù)與高級應用的有機結合，最終形成智能電網(wǎng)。

三電力通信系統應用現狀

電力通信系統是保障電力系統運行不可或缺的組成部分。電力系統正常運行需要借助于有效的通信手段，將控制中心的命令準確地傳送到遠方終端，并將反映遠方設備運行情況的數據信息收集到控制中心。目前常用的通信方式有現場(chǎng)總線(xiàn)、電話(huà)專(zhuān)線(xiàn)、光纖通信、電力線(xiàn)數字載波、無(wú)線(xiàn)擴頻等。這些通訊方式普遍存在的問(wèn)題是要自建專(zhuān)用信道，且工程投資大，維護工作繁重。隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的不斷發(fā)展，利用移動(dòng)運營(yíng)商提供的移動(dòng)通信技術(shù)實(shí)現電力系統中的數據傳輸，將是電力系統自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。

與此同時(shí)，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(dòng)通信系統GSM的2.5G無(wú)線(xiàn)分組交換技術(shù)。這種技術(shù)具有覆蓋范圍廣、永遠在線(xiàn)、接入速度快、支持中高速數據傳輸、投入費用低、可按流量收費等優(yōu)點(diǎn)。目前，GPRS技術(shù)已經(jīng)被廣泛應用到電力工業(yè)的各個(gè)環(huán)節，如配網(wǎng)自動(dòng)化、電力負荷管理、無(wú)線(xiàn)抄表、調度自動(dòng)化、電能質(zhì)量監測、電壓等級變電站的遠動(dòng)信號傳輸、電力搶修調度、輸電線(xiàn)路污穢在線(xiàn)監測等領(lǐng)域。但是，實(shí)際應用中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(mǎn)足未來(lái)智能電網(wǎng)發(fā)展對通信系統的要求。相比之下，LTE技術(shù)不僅具有GPRS 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也彌補了GPRS技術(shù)在傳輸速度、保密性、安全性等方面的不足，因此更能適應未來(lái)智能電網(wǎng)建設的發(fā)展方向與技術(shù)要求。