面向泛在电力物联网的无线通信接入技术1.docx

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面向泛在电力物联网的无线通信接入技术

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摘要：电力业务终端与主站系统间的接入技术是实现电网泛在连接的基础，本文提出了一种基于LTE230电力终端无缝透传接入技术。

关键词：LTE230；无线通信；接入技术

智能电网与泛在电力物联网相辅相成、相互融合，形成能源流、业务流、数据流“三流合一”的能源互联网生态体系。另外，电力业务终端的接入方式直接决定了网络的稳定性、安全性和实效性，灵活可靠的接入技术是实现电力业务泛在物联、信息高效的关键，一种高效的通信接入技术对海量电力业务终端的通信需求至关重要。

一、无线接入技术

无线通信(Wirelesscommunication)是指多个节点间不经由导体或缆线传播进行的远距离传输通讯。而当前我国电力行业的业务终端接入以光纤、以太网等接入方式为主，然而，随着分布式光伏电站、电动汽车充电站等离散型分布式电力业务终端数量的快速增长，有线接入方式遇到了投资成本高、建设周期长、维护工作量大等诸多问题。与有线通信方式相比，无线通信技术在满足电力业务需求的前提下，具有组网灵活、成本低的优势。

结合发电、输变电各环节对电力业务数据的需求，如更多新能源的接入、分布式发电装置、输电线路逐步实现全线监控需求、配电网控制由10kV逐渐向0.4kV过渡、连接节点已达千万级、4亿电表的高精度高频率抄表等，无线接入技术要求具有高安全性、宽覆盖、低时延、低功耗和海量数据连接的能力。在智能电网与泛在电力物联网建设过程中，无线公网、电力无线专网等无线接入通信网络的应用模式和应用前景是目前的研究热点。

此外，在电力无线专网中使用的无线接入技术包括LTE1800、LTE230和IoT230，工业和信息化部提出的223～226MHz、229～233MHz允许采用载波聚合方式使用，当前，在授权的1MHz带宽的基础上，国家电网公司共有230MHz带宽频段的7.25MHz用于电力无线专网建设。同时，国家无线电管理委员会明确表示，1.8G专用频谱不再批复电网使用，而IoT230尚处于研发阶段。

由此可知，电力无线专网的总体演进趋势是LTE230及IoT230的技术融合。当前，电力无线专网已在浙江、江苏等省大规模基础设备部署，未来几年，它将只面临精控、配网、用采等业务的扩容，LTE230电力终端也将拥有较大的市场容量。

二、LTE230电力终端接入技术

针对上述问题，本文提出一种采用LTE230无线通信模块的LTE230电力终端无缝传输接入技术，进行电力环境加固处理，整合安全接入模块，布置RS232、RS485、以太网口、无线通信等多种业务接口方式，预留兼容协议转换模块的软件接口，支持透传方式1(业务终端通过指令方式控制LTE230电力终端与主站建立连接，业务终端与LTE230电力终端交互获取业务数据)，将业务终端的数据封装为无线帧，通过透传发送给系统中的其他网元，实现电力终端业务与主站系统的通信和交互，具有以下特点：

①电力业务的定制开发。同时遵循通信、电力规范，实现与无线公网模块的无缝替换，为满足不同电力业务标准的要求，可承载各种电力业务数据，如用电信息采集、配电自动化、线路监测、精确负控等。

②通用性强。采用开放式架构设计和标准化接口，可兼容无线公网模块和电力无线专网模块，实现双模共享，并可根据业务需求切换主备模块；可兼容电力无线专网的LTE1800、LTE230、IoT230模块；可兼容同一系统下的单子带和多子带模块，实现不同子带模块的即插即用。

③业务接口通道多样化。多种业务接口渠道。业务终端接口兼容以太网口、RS232串口、RS485串口和无线接口等，可保持现有电力系统业务终端网络结构，实现电力业务的无缝接入。

④预留规约转换模块接口。该接口用于扩展规约转换功能，集成规约转换设备和通信终端，不仅能降低组网成本，而且可实现单终端的多业务接入。

1、LTE230电力终端硬件结构

1)MCU模块部分

外部数据通道：适用于外部业务终端的通信端口包括RS232、RS485、以太网口和无线端口，如LoRa等。其功能是为终端通过外部数据通道采集数据，并向数据总线发送数据，同时从数据总线获取数据，并通过相应的外部数据通道发送出去。

数据总线和数据缓冲区：外部数据通道的数据通过数据总线进入MCU数据传输缓冲区。同时，可获取MCU接收缓冲区数据，并通过数据总线传输到外部数据通道。

规约转换模块：规约转换功能预留接口，用于下行业务规约报文和上行调度规约报文的格式转换。业务数据的UART接口：负责数据缓冲区与模块间的数据交换。

2)模组部分

UART部分：包括数据UART与调试信息UART，其中数据UART主要负责与MCU中的业务数据UART交换数据，调试UART负