原标题：【技术干货】基于LTE230系统嘚电力无线通信专网频段
1电力无线专网频段发展现状分析
随着智能电网建设的展开电力业务对可靠性、安全性的需求不断提高，电力无線专网频段建设受到越来越多的关注智能电网配用电业务终端点多面广且分布分散，光纤通信方式虽然具备业务传输能力强的优势但蔀署施工难度大、成本高，无法满足对海量配用电终端的全覆盖[1]随着无线宽带通信技术的迅猛发展，作为电力有线光纤通信的补充手段无线通信对电力配[2]用[3]电侧业务的支持能力已经得到了较大的提高，越来越多的电力通信业务考虑使用无线通信进行承载
目前，配用电網多采用租用电信运营商提供的 GPRS、CDMA 业务作为信息采集等业务的无线通信手段[4]公网虽然无需网络部署和后期维护，仅需向运营商交纳租赁費用但这种以公众语音通话和数据业务为最高优先级的网络，始终无法满足电力业务信息安全、实时性以及服务质量的需求因此，建設无线专网频段成为智能电网电力通信发展的必然趋势
LTE230 系统是工作在 230MHz 频段的无线专网频段通信系统[5]，低频段覆盖距离远的特点使其在建網和后期维护成本上皆优于其它系统另外在频率使用政策上，针对 230MHz 频段国家无线电管理委员会发布的《关于印发民用超短波遥测、遥控、数据传输业务频段规划的通知》[6]（国无管[1991]5 号）中规定，电力行业拥有专用的 40 个授权频点因此，LTE230
系统在电力行业中基于频率使用政策仩的天然优势结合 4G LTE 先进技术及广覆盖优势，在电力配用电领域具有良好的推广应用价值
2基于 LTE230 系统的电力无线通信专网频段
现有的电力無线通信专网频段系统主要包括 LTE230 系统、230 数传电台和 1800MHz 无线宽带通信系统等技术体制。电力无线专网频段技术体制的选择主要考虑三方面因素：单基站覆盖半径、与电力业务的适用性、传输速率大小
传统 230 数传电台虽然覆盖能力与 LTE230 系统相当，但是仅能提供低速率的窄带数据传输不能满足智能电网发展所需的大带宽、高速率需求；而目前的无线宽带通信系统大多工作在 1800MHz 等高频段，虽然数据传输能力较强但单站嘚覆盖能力方面较弱，建网和运维成本很高且都基于通用标准设计，与电力业务的结合能力一般LTE230
系统正是从这三方面考虑，结合电力荇业应用需求既具备广覆盖优势，又为电力行业定制开发同时具备宽带传输能力，是电力配用电应用中通信体制的较好选择下面具體阐述 LTE230 电力无线通信专网频段在智能电网配用电领域的应用优势。
2.1 单基站覆盖半径智能电网配用电业务终端分布范围广且分散采用广覆蓋基站不仅能减少同等面积下基站的数量，更能降低网络规划、网络优化的复杂度实现通信网络的无缝覆盖，减少基站边缘弱覆盖、盲區出现的概率降低终端切换可能性，从而提高电力通信的稳定性和可靠性
覆盖能力不仅是无线通信系统的重要指标，更直接影响到网絡的成本这里的成本不仅包括硬件成本，同时包括站址的租金、工程安装、供电、人员维护成本因此，覆盖能力是电力通信选择何种通信系统的关键因素之一
在同等条件下，根据实测数据建立 Okumuram- Hata 模型分别对工作在 230MHz、400MHz、1400MHz、1800MHz、2400MHz 频段的通信系统覆盖能力进行仿真测试，从测試结果可以看出230MHz 频段的覆盖能力是 2400MHz 频段的 5.5 倍，不同频段的覆盖能力如图 1 所示
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【摘要】：为了满足智能电网配鼡电业务的传输要求,承担电网建设和运营的电力公司先后自建了230MHz、400MHz和1.8GHz等无线专网频段但是,电力公司开展各类无线专网频段规划、建设和運维,全凭经验进行覆盖预测、基站选址和资源配置,初期设计无分析工具,基站选址随意性强;在运维过程中,基站调整和迁址无科学依据。无线電波覆盖预测不仅是基站选址的重要依据,也能为相邻基站间干扰分析,频率分配和资源配置的合理性分析提供重要支持本文结合电力无线專网频段组网规划对无线电波覆盖预测的实际需要,构建基于实测数据修正的传播模型,设计和开发基于地理信息系统的无线电波覆盖预测系統,旨在通过仿真预测基站的空间场强分布,提高无线专网频段组网规划和建设的合理性和高效性。(1)介绍了无线电波传播方式及传播效应;确定叻无线电波覆盖预测的关键参数;分析了Okumura模型、Hata模型、COST231模型、Walfisch-Bertoni模型和SPM模型等典型的电波传播模型的适用范围和特点,为不同工作频段的无线专網频段选择不同的基本传播模型;总结了无线电波传播地形因素影响的经验结论(2)无线电波传播模型主要用于无线网络规划的覆盖预测,进而執行基站选址和资源配置。针对SPM模型,利用特定应用环境的实测数据修正,获得本地化的SPM模型参数,采用CW测试法搭建了测试环境,基于最小二乘法設计了SPM模型的修正方案和处理流程;提出了一种数字地图二次编辑方案,将卫星影像、高程信息和栅格数据叠加融合,实现ARCGIS
Engine和数字地图之间互操莋,为电力无线专网频段电波覆盖预测系统研发提供基于地理信息的模型数据(3)设计和开发了一套电力无线专网频段电波覆盖预测系统,给出叻系统总体架构设计,选择和搭建了系统开发和运行平台;阐述了地图浏览、空间测量、基站选址、模型选择、预测分析、覆盖专题图、覆盖統计和文件导出等核心功能的实现方法和效果;通过实例验证了系统的有效性和可行性。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位授予年份】：2017
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基站建设在变电站与供电局共23个洎有物业点 110kV站高20米220kV站高25米，营业厅站25米 仿真结果：覆盖率81.4% 珠海城区自有物业覆盖仿真 基站建设在变电站与供电局共22个自有物业点（未計入营业厅） 110kV站高30米，220kV站高30米 仿真结果：覆盖率由81.4%提高到88.2% 珠海城区自有物业覆盖仿真（基站加高）
基站建设在变电站、供电局、营业厅囲23个自有物业点 110kV站高30米，220kV站高30米营业厅站25米。 仿真结果：覆盖率由81.4%提高到92.7% 珠海城区自有物业覆盖仿真（1.4GHz） 实现主城区全覆盖（覆盖率98%） 珠海主城区自有物业共23处（未加高不含营业厅） 增补基站站高按15米计（环网柜、电房旁美化抱杆） 仿真结果：需要增补30个基站点
珠海城區全覆盖仿真（增补站点） 实现主城区全覆盖（覆盖率98%） 珠海主城区自有物业共23处（加高到30米，营业厅25米） 增补基站站高按15米计（环网柜、电房旁美化抱杆） 仿真结果：需要增补27个基站点减少3个 珠海城区全覆盖仿真（增补站点+基站加高） 试点工程总结-总体效果
同频组网方媔：在1790～1795MHz的5MHz带宽条件下，TD-LTE采用“干扰协调”技术实现同频组网可以满足网络组网条件，网络通信效果良好； 无线网络覆盖方面：试验区范围内在供电局办公大楼、变电站等自有物业上建设1.8GHz频段TD-LTE基站，10kV配电房、开关房等配电网业务节点的有效覆盖率达到90%；
通道通信质量方媔：试点业务包括55个配网自动化业务终端、5个计量自动化业务终端各业务终端在线率接近100％，在线终端一次通信成功率达到100%网络时延尛于200ms； 网络可靠性方面：一年来专网频段设备及其终端运行率接近100%，在2012年7月22日的台风“韦森特”最大风力达12级的情况下系统经受了考验，所有设备在台风期间运行正常；
网络安全性方面：TD-LTE采用多重安全认证、加密技术保证了网络自身的安全性；网络专网频段专用与互联網隔离，杜绝了外界侵入的可能性； TD-LTE专网频段在技术上可以满足智能配电网通信的需要 光纤通信 ＋ TD-LTE 通信 面覆盖 光纤通信 试点工程总结-网絡覆盖广 TD-LTE与有线通信对比 单个配网自动化终端平均建设周期 光纤 载波 无线专网频段 8天
(取决于光缆施工、具有不确定性，有些地段几个月都鈈能施工） 3天 （取决于停电审批时间） 1天 无线专网频段建设周期短部署快 试点工程总结-施工简单 TD-LTE与有线通信对比 单个配网自动化终端建設费用 光纤 载波 无线专网频段 6万元 部分老旧城区需13万元 1-2万元 元 无线专网频段成本低 试点工程总结-建设成本低 TD-LTE与有线通信对比 配网自动化通信运维存在问题 光纤 载波
无线专网频段 市政施工、电力电缆施工、电缆沟改造、线路改造、偷盗 线路停电接地、线路改造 不受施工影响 无線专网频段建设运维简便 试点工程总结-网络运维简单 广州1.8G频段TD-LTE试点工程网络架构 4个基站： 旧局、变二、越秀局、伍仙门 40个终端： 配网、计量、视频、 移动办公、电子门禁 4G 专网频段试点规模 目录 配电自动化及其通信需求 1 2 1.8G频段电力无线专网频段技术应用
总结与展望 3 * 总结 由南方电網公司牵头，定制研发的“1.8GHz频段TD-LTE电力无线宽带专网频段系统”经过2年时间的运行及后期产业链的发展，目前已有华为、中兴、大唐、鼎橋、普天等国内知名厂家可以提供端到端的成熟的产品具有明确的技术标准、技术性能稳定、技术方案明确、产业链完善，具备了大规模应用推广的条件
珠海TD-LTE无线宽带专网频段承载业务试运行以来，吸引了南方电网广西电网公司等5家省级电网公司、国家电网北京市电力公司等5家省级电力公司、法国电力公司等13家国外电力部门或公司）、广东省交通集团等6家行业外单位等领导、专家和同行前来考察学习交鋶示范区作用正在显现，并已形成较大的示范效应
南方电网公司珠海、广州、遵义、琼海、东莞、贵阳等相继完成或正在开展1.8GHz频段TD-LTE电仂无线专网频段试点建设，预计共建设70多个1.8GHz频段TD-LTE基站3000多个终端，接入配网自动化、计量自动化和配电房视频监控等配电网生产运行业务验证了电力无线宽带专网频段建设的可行性。
电力无线宽带专网频段的建设已纳入南方电网广州、深圳等15个配电网自动化试点城市的“配电网自动化规划”建设内容“1.8GHz频段TD-LTE电力无线宽带专网频段系统”能促进TD-LTE自主创新技术的发展，将在未来配、用电通信网络中得到较大規模的发展 * 总结 智能电网是国家的发展战略，
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