新型230MHz无线宽带专网

2013年宁夏电力公司

新型230MHz无线宽带专网建设项目

可行性研究报告书

宁夏电力公司

2013年6月

1

目录

1.目的和意义 (4)

1.1.总体概述 (4)

1.1.1项目名称 (4)

1.1.2项目背景 (4)

1.1.3指导思想 (5)

1.2.调查研究的主要依据、过程及调研结论 (5)

1.2.1主要依据 (5)

1.2.2现状调研 (6)

1.2.3调研结论 (7)

1.3.项目建设的必要性和原则 (8)

1.3.1建设电力无线通信专网的必要性 (8)

1.3.2电力无线通信专网技术体制分析 (8)

1.3.3基本原则 (11)

1.4.效益分析 (13)

1.4.1企业效益 (13)

1.4.2社会效益 (15)

2.项目设计原则和设计依据 (17)

2.1.项目设计原则 (17)

2.2.项目设计依据 (18)

3.项目实施内容 (19)

3.1.项目建设内容 (19)

3.1.1覆盖仿真模型 (19)

3.1.2业务种类和容量需求评估 (20)

3.2.建设方案 (22)

3.3.建设原则 (24)

3.3.1无线基站部署方案 (24)

3.3.2EPC设置方案 (24)

3.3.3eOMC设置方案 (24)

3.3.4传输需求 (24)

3.3.5电源部分 (24)

3.3.6通信终端部分 (25)

4.预期目标和评价结论 (26)

4.1.项目实施预期达到的目标 (26)

4.2.结论 (26)

4.3.项目的进度安排 (27)

5.项目费用预算 (28)

附录：LTE230系统简介................................................................................ 错误！未定义书签。

1.目的和意义

1.1.总体概述

1.1.1项目名称

新型230MHz无线宽带专网建设项目。

1.1.2项目背景

根据《国家电网公司“十二五”电网发展规划》和《国家电网公司“十二五”通信网规划》，以及十年远景目标规划,国家电网计划到2020年全面建设统一坚强的智能电网，并要求2015年之前完成用电信息采集系统的建设，实现中低压电力用户的“全覆盖、全采集”。

随着智能电网的发展，对配用电通信网提出了全新、更高的要求。目前电力主要采用光纤和无线方式对配用电业务进行远端通信支撑。对于中低压配电业务，目前以无线公网为主、光纤和无线专网相结合的混合组网方案，以满足不同环境下的配用电通信需求。由于无线公网发展较成熟，租用公网信道具有前期投资少、建设周期短、可满足配用电业务快速部署和业务开展的要求，因此多地电力公司采用租赁GPRS公网信道方式开展配用电业务。但随着电力配用电业务的大规模开展，常用的GPRS无线公网也逐渐暴露出诸多问题，如采集成功率低、存在信息安全隐患、不同的电力业务无优先级保障等，现有其它通信方式也无法满足电网日益发展的配用电业务需求。为智能电网配用电业务提供安全、可靠的信息传输通道成

为目前急需解决的一个问题。

本项目旨在结合XXX当地电网配用电业务实际情况，搭建一套新型的配用电无线通信系统，与现有的GPRS无线公网、EPON有线接入网一并共同承担XXX电网配用电业务，提升配用电业务的采集成功率、提高电网运行水平。

1.1.3指导思想

围绕建设“一强三优”现代化公司战略目标，根据国网公司“十二五”电网发展总体规划要求，满足坚强智能电网运行和公司现代化管理需要。充分发挥通信规划的指导性作用，完善配用电通信网建设，有效整合电力通信资源，充分发挥电力通信资源的使用效益；加强通信专业管理，全面提升通信建设、运维、技术的集约化管理水平，为XXXX智能电网配用电业务全面、快速发展提供强有力的技术支撑。

1.2.调查研究的主要依据、过程及调研结论

1.2.1主要依据

《国家电网公司“十二五”电网发展规划》

《国家电网公司“十二五”通信网规划》

《Q／GDW 374.3-2009电力用户用电信息采集系统技术规范：通信单元技术规范》

《Q／GDW 378.3-2009电力用户用电信息采集系统设计导则：技术方案设计导则》

《Q／GDW 379.4-2009电力用户用电信息采集系统检验技术规范：通信单元检验技术规范》

《Q／GDW 380.2-2009电力用户用电信息采集系统管理规范：通信信道建设管理规范》

《Q／GDW 380.5-2009电力用户用电信息采集系统管理规范：通信信道运行管理规范》

《DL/T 814配电自动化系统功能规范》

《Q/GDW 382配电自动化技术导则》

《Q／GDW 156城市电力网规划设计导则》

《配电自动化试点建设与改造技术原则》

《电力二次系统安全防护规定》（电监会5号令）

其他的国家、行业和国际通信、信息安全及配用电标准、规范等。

1.2.2现状调研

一、地理介绍：

XXX地区面积XXX平方千米，总人口XXX万人。具体地理概貌如下……：

二、无线环境介绍：

当地传统数传电台目前正在使用否？如有，其所用频点…、主台和辅台数量、部署及网络覆盖……。

三、业务现状

区内共计XXX个220Kv/110Kv变电站，分别是XXX、XXX、XXX。所属66KV/35KV变电所XXX座，66KV/35KV送电线路XX条，亘长XXX 公里，准备新建送电线路XXX条，亘长XXX公里。10KV/20KV配电线路XXX条，亘长XXXX公里。电力客户总数约XXX万户，10KV/20KV 公变XXX个、专变用户XXX个；环网柜、开闭所、柱上开关、分支开关数量（可选）。

增加当地业务现状规模和建设情况描述（如目前XXX个采集/控制的节点已实现基于GPRS/EPON信道的采集/控制目前采集/控制业务遇到的主要问题描述）,如下描述供参考：

目前其通信主要采用GPRS、光纤及XXX，其中通过GPRS承载的电力业务节点数有XXX个(其中采集器XXX个,集中器XXX 个……)……。目前其采集成功率大致为XXX%,难以满足电网对用电信息采集99%成功率的要求。针对负控类业务，目前主要采用EPON 光纤和传统230M数传电台方式，目前其覆盖率大致为XXX%。

加入当地光纤骨干网(SDH/MSTP)的介绍，重点描述光纤骨干网对变电站、供电所、营业厅的覆盖情况，供无线基站选点时看考。

1.2.3调研结论

此处主要描述调研中发现的具体问题，如下为描述仅供参考：配用电通信网目前主要用于用电信息采集、配网自动化业务，采集对象主要包括专变用户采集（以前多称负荷控制系统）和低压居民用户采集、线路监控及配电“三遥”等业务。目前现状如下：

（1）配用电通信网缺乏统一的规划、建设与管理。大多为各业务部门根据实际需要而分散建设，电力通信基础资源不能得到有效利用，没有形成统一的网络架构和规模化发展。

（2）目前系统内支撑用电信息采集系统等营销核心业务运行的通信网络资源不足，已有的有线光纤和无线传输方式均存在一定的局限性，无法满足电力采集业务的全覆盖全采集要求。

随着智能电网建设的推进，配用电业务作为智能电网中重要的一个环节，其通信信道的建设也是迫在眉睫。

1.3.项目建设的必要性和原则

1.3.1建设新型230MHz无线宽带专网的必要性

目前电力通信网中已建设了SDH（或MSTP）为光纤的骨干网，以及EPON无源光纤接入网，具有速率高、性能稳定的特点。但在老城区和偏远地区，有线网建设成本高，施工难度大，实现老旧城市、偏远农村地区的覆盖存在一定的困难。无线网络因其布署便捷、施工周期短、成本低、可扩展性强等优势，可以与光纤有线互为补充很好地支撑用电业务通信需求。

因此建设一套可靠性高、安全性好、技术先进、经济性优的无线宽带专网，形成有线与无线互为补充的配用电通信网，是智能电网发展的客观需求。

1.3.2新型230MHz无线宽带专网技术体制分析

目前应用于电网通信的无线技术主要有以下几种(如表1-1所

示)：

表1-1：电力用电信息采集常见无线通信体制

项目LTE230 LTE1800 McWiLL

GPRS

/CDMA

数传电台

采用标准3GPP 4G 3GPP 4G 信威自主技术3GPP 2G ----

调制编码自适应（先进）自适应（先进）自适应（先进）低阶（落后）低阶（落后）纠错技术先进先进先进落后落后

信道编码先进先进先进落后落后

干扰协调支持无无无无

离散频率支持不支持不支持不支持---

载波聚合支持无无无无

双工技术TDD TDD TDD FDD FDD

适用业务数据采集

实时控制

视频监控

数据采集

远程控制

视频监控

数据采集

远程控制

视频监控

数据采集

数据采集

远程控制

工作频段230MHz 1800MHz 1800 MHz

400MHz

800MHz

900 MHz

1800MHz

230MHz

安全性高高高中低

频带占用

N×25kHz

(N=12…340)

离散频谱

5/10/15/20 MHz

连续频带

5 MHz

连续频带

5 MHz以上

双段连续频

带

25kHz

单小区在线

终端数

2000 400 300 ≤200 ≤100 实时性高高高中低覆盖能力广域覆盖普通覆盖普通覆盖普通覆盖广覆盖

峰值速率上行/下行:

14.96/5.8 Mbps

（8.5MHz）

上行/下行:

42.6/ 51Mbps

或

上行/下行

28.4/80Mbps

（20MHz）

上下行共

15Mbps

（5MHz）

≤300kbps

2.4~19.2kbp

s

峰值速率/1MHz带宽上行1.76Mbps，

下行0.71Mbps

不支持1MHz应

用

不支持1MHz

应用

不支持

1MHz应用

不支持

“新型230MHz无线宽带专网”简称“LTE230”，其定位在配用电领域,为用电信息采集、负荷控制、配网自动化、应急抢修等业务提供无线通信解决方案，满足智能电网发展的要求。

该系统将电网已有的230M频段离散频谱与先进的第四代（4G）

移动通信技术（TD-LTE ）相结合，采用深度定制策略,通过采用离散频谱聚合、频谱感知等技术，大幅提高了无线频率资源（230MHz 频段）的使用效率，在窄带频谱上实现宽带数据传输,为电力系统行业提供无线宽带通信接入。

新型230MHz 无线宽带专网系统构成如图1-1所示：

EPC 核心网

eNodeB 无线基站监控中心

重点区域移动视频监控

CPE 终端LCM

无线终端IP 摄像头用

电

信

息

采

集集中器智能电表采集器

负

荷

控

制

负控终端配

电

自

动化配电终端eOMC 网管系统

业务平台

图1-1：新型230MHz 无线宽带专网系统构成

新型230MHz 无线宽带专网系统具有如下特点：

低成本广覆盖。单基站覆盖距离可达30公里。该特点减少了电力无线专网部署中所需的无线基站数量，降低了网络建设和维护成本；

工作于电力已有的230MHz 负控频段。无需申请新的频谱资源，采用频谱聚合技术将窄带离散频谱聚合起来，实现宽带数据传输；

系统兼容性好。采用频谱感知技术，避免与其它系统间的干

扰，实现不同系统的兼容，实现已有系统的平滑升级；

安全性强。作为电力无线专网，采用三层加密机制，保证电力系统的信息安全；

海量实时在线终端用户。系统单扇区支持的用户数为2000，满足配用电海量终端节点监控的需求。

1.3.3基本原则

1．遵循“统筹规划，适度超前”的原则。

配用电无线通信网建设应符合各级电力通信网总体规划要求，并与上级通信网有效衔接。发展通信网应坚持前瞻、开放的规划思路，科学采用先进、成熟、经济、实用的通信技术，适度超前、讲求实用，并能满足本地电网中长期发展要求。通信网建设要与电网同步规划、同步设计、同步施工，保持两个实体网络协调发展；强化资源共享，避免重复建设。

2．遵循“技术合理、因地制宜”的原则。

通信网建设应针对配用电网络覆盖面广、测量点多、电网运行与企业管理并重的基本要求，充分考虑不同区域的经济社会发展状况，综合技术、经济和不同业务应用需求等因素，合理选择通信方式和技术设备，努力实现网络覆盖范围、传输容量和经济指标的协调统一；加强标准化建设，有效降低工程造价和运营成本。

3．遵循“安全可靠、经济高效”的原则。

以确保电网安全运行为出发点，大力提高通信网可靠性，满足国家及公司对信息安全管理的要求；充分考虑建设和运营成本，合

理确定通信网建设规模，最大限度挖掘原有技术和设备潜力，增强通信的业务接入能力和抗干扰能力；特殊地域和不同层级的通信网，应采取差异化设计，增强网络的防灾、抗灾能力。

4．全面提升通信网保障能力。

通信规划应满足坚强智能电网建设和公司集约化、精益化、标准化管理的需要，为全面推进“两个转变”，适应公司“三集五大”发展思路，加强智能通信网建设，实现业务智能化应用，强化专业管理，推进管理创新，贯通变电、配电、用电多个环节，提供全方位的基础支撑和通信保障。

5. 坚持与各级规划的协调发展。

本规划应与智能电网规划（营销规划、配电网目标网架规划、配网自动化规划、可视化规划）、信息化发展规划等专项规划之间的动态衔接，实现规划的有机统一，满足相关规划对通信的要求，体现通信网全方位服务的功能定位。

6．规范技术体系架构。

通信规划应认真研究通信技术标准，确保通信系统技术体系架构的规范性，以统一的技术标准开展电力通信网建设工作，应用相应标准指导工程设计，满足公司集约化管理要求和电网标准化建设需要，实现技术装备标准化的目标。

7．提高通信网应急能力。

通信规划应以建设坚强的智能通信网为目标，加强以光纤为骨干网、多种通信方式相结合的通信网建设，优化网络结构，做好数

据网络和通信网管系统的安全防护工作和安全保障能力评估工作，提升电力通信系统安全、稳定运行水平，为电网的发展和安全稳定运行提供可靠保障和优质服务。

8．提高新技术应用水平。

通信规划应体现未来通信技术的发展方向，积极采用先进、适用、与主流相吻合的通信新技术，按照智能电网关键技术研究方向开展技术攻关，提高新技术应用水平，实现技术创新，加大系统技术改造力度，加快系统升级换代和结构调整，保证电力通信的可持续发展。

1.4.效益分析

1.4.1企业效益

1)降低运营成本

用电信息采集系统覆盖营业户数XXX万户，现有抄表收费人员XX人。按人均年费用XXX万元计算，年抄表收费人工成本XXX万元。通过建立新型230MHz无线宽带专网，实现远程用电信息采集，绝大部分抄表收费工作将由系统替代,抄表收费人员将大幅减少。经测算，需现场管理维护人员XX人(按人均管理10000户计算),收费人员XX人(按人均10000户计算)，减少人员XXX人。年可降低人工成本XX万元。如果全部实现用户预付费功能，减少人员XX人，年可降低人工成本XX万元。

目前在手工抄表模式下抄表器已成为必不可抄的抄表工具，由于抄表器使用强度高，每年需拿出一部分费用维修更新抄表器，据

统计公司系统抄收人员使用抄表器总数约为XX台，按年需更换抄表器3％计算，需更换XX台，按每台2000元计算，需资金XX万元。采集系统建设后，取消工人抄表模式，将不再需要抄表器，这部分费用将被节省。

2)降低窃电损失

10kV及以下低压动力、居民用户窃电一直是反窃电的难点，用户数量多，窃电手段高，查处难度大，严重浪费用电检查资源。由于采集系统建成后具备电能量的在线监测功能，通过远程抄表实现电量日统计、线损日分析功能，可实施在线监测、实地稽查，及时发现非正常用电情况，为发现窃电行为提供了强有力的手段，减少了窃电损失。经调研，采集系统建成后，试点区域内10kV公用线线损率平均将下降XXX个百分点，经测算，年增加销售收入XXX万元。

提高计量精度，增售电量

通过新型230MHz无线宽带专网系统建设，将电能计量水平提升到了一个新的高度，提高了计量灵敏度，克服了机械电能表在低负荷运行时少计漏计电量的缺陷，使供、用电双方在一个更加公平的环境下进行电量交易。预计将年增加10kV及以下用户售电量XXX%，增售电XX万千瓦时，按全网平均单价XXX元／兆瓦时计算，增加销售收入XXX万元。

3)减少人为差错

居民电量的实抄率一直是困扰营销工作的瓶颈，通过采集系统的建设可以有效解决。由于采集系统是自动抄表，通过技术手段确保了实抄率100%，从根本上杜绝了“人情电”、“关系电”等情况

的发生。通过提高抄表实抄率，预计将年增加10kV及以下用户售电量0.1%，可增加销售电量XX万千瓦时，年增加销售收入XXX万元。

4)降低中低压配电网损耗

目前公司中低压配电网线损率在XX％左右，其线损电量比重占全网的XX％，为各电压等级最高。主要是受电压等级低，台区点多面广，用户众多，类型千差万别，且基本采用人工抄表方式，难以有效监控，分台区承包考核不到位，偷、漏电损失难以根除等因素影响，是管理降损的重点。

1.4.2社会效益

1）实现安全可靠供电，保障社会稳定

通过建设新型230MHz无线宽带专网，一是实现对主网、配网的全网实时监控，提高电网安全运行能力，提高供电质量，真正做到“安全第一、预防为主、综合治理”的要求；二是系统能实现对用户供电设备的实时监测，及时处理供电设备的事故隐患，对于发现的重大安全隐患，在履行对客户告知义务外，还可及时向政府主管部门汇报，避免重大事故的发生；三是系统能加强对重要部门、单位的用电情况监测，为确保如党政军、医院、学校、金融机构等重点单位，煤矿、化工等高危企业的用电安全，维护社会稳定提供技术支持。

2）实行阶梯电价，推动节能减排工作

新型230MHz无线宽带专网系统为居民阶梯电价的全面实行提供技术支持。我国节能环保形势极为严峻，节能减排压力巨大。国家

电网公司在合理配臵电能资源、实现移峰填谷，促进社会节能减排方面有着义不容辞的责任。出台的阶梯电价政策就是促使电力用户节约用电、促进社会节能的有效手段。阶梯电价的执行对居民月度电量的抄录有严格的要求，如果没有先进技术的支撑，实施推广存在很大困难。

3）履行企业社会责任，指导社会科学合理用电

受经济快速增长以及电煤供应短缺影响，我国电力供需形势趋于紧张。建设新型230MHz无线宽带专网系统，一是可以经由专网设备控制、监视等技术手段随时监视客户错峰措施的落实情况，实现了全方位的有序用电，提高供电的可靠性，减少因拉限电所造成的经济损失和社会影响。二是可通过负荷的准确预测，提早发现区域网内供需矛盾，发挥公司集团优势，合理开展跨区域输购电，解决供电矛盾。三是系统可通过技术手段，特别是在电力紧张时，控制高能耗、高排放、高污染企业其电力的使用，从而限制“三高”企业的生产和发展，指导社会科学合理的用电。

2.项目设计原则和设计依据

2.1.项目设计原则

（1）新型230MHz无线宽带专网是一个整体，其发展和建设必须坚持统筹规划，分级实施的原则。各级通信网规划必须在规划思

路和技术政策等方面保持统一，确保各级通信网络有效衔接，管理方式协调一致。

（2）新型230MHz无线宽带专网的规划和建设必须统一技术标准和技术体制。技术标准应执行国家标准、行业标准和企业标准。

暂未规定的标准按等同等效的原则执行ISO 、ITU、IEC等相

关标准和建议。

（3）以积极研究，稳妥采用为原则，认真研究并掌握新技术。在采用先进、实用技术的同时，注重最大限度挖掘原有技术和设备

的潜力，保护投资的有效性，避免应用的盲目性。

（4）在无线专网应用中，优先考虑电力已有的230MHz频谱资源，遵循国家频谱政策，避免实际使用中不同行业间的频谱干扰。

尽量避免地方电力公司申请新的非通用频谱资源。

（5）通信专网发展应遵循建设、整合、优化原则，在满足电网建设的同时，更要注重各级通信资源的整合，提高可用性，进一步

优化网络结构，提高通信网运行效率。

（6）坚持通信专网可持续发展的原则，以适合用电业务需求为切入点，做到目标明确、远近结合，适度超前电网的发展，优化投

资策略，确保投资的有效性。

（7）深入分析和研究通信新技术，在充分分析和掌握各种通信新技术核心的基础上，高度关注通信技术标准的成熟性和有效性，采用成熟、先进的通信技术，提高新技术的适用性和技术体制

的一致性。

（8）以通信网安全运行为目标，优化网络结构，简化运行维护管理，提升电力通信系统安全、稳定运行水平，提高应急处臵和通信

保障能力，为电网的发展和安全稳定运行提供有效支撑。

2.2.项目设计依据

2014年实现XXX区域内新型230MHz无线宽带专网的覆盖，覆盖区域内XXX类用户XXX个、XXX类用户XXX个……

XXX地区建设以光纤骨干通信网为依托，光纤、无线等通信技术相结合的用电信息采集通信专网。到“十二五”末，实现用电信息采集站点通信覆盖率XX%，其中专网覆盖比例达到XX%，智能小区、分布式能源接入点等专网覆盖到达XX%。10KV/35KV线路以下线路“三遥”覆盖率达到XX%。

3.项目实施内容

3.1.项目建设内容

通过理论分析和覆盖仿真，XXX区域的新型230MHz无线宽带专网拓扑结构如下：由1套核心网设备、1套eOMC网管设备、XX套基站和若干个配套通信终端构成，满足用电信息采集（包括低压居民用户、工商用户、专变负控及关口计量点等）、配电自动化、应急抢修视频传输等业务的需求。

核心网、eOMC安装在XXX供电局核心机房，基站考虑安装在营业厅、供电所、供电局大楼等电力私有物业中,终端安装在配变终端、采集器或集中器中。无线基站首先将终端数据通过无线信道进行数据汇集，然后利用电力已有的光纤传输网络将数据回传到核心网，核心网将数据发送给电力业务主站。

3.1.1覆盖仿真模型

在230MHz频段，基站和终端之间的路损采用Okumura-Hata模型。对于XXX区域，属于典型（中小城区/乡村/农村/开阔……）地区，频率在0.15GHz – 2.0GHz的计算公式为：

其中：

L（市区）：市区路径损耗，单位是dB；

:为频率，单位是MHz；

:为基站有效天线高度；

:接收天线有效高度；

d：传输距离；

为有效移动天线修正因子，和接收天线高度有关；

对上述Okumura-Hata模型，发现无论对于市区，郊区还是农村的地貌，基站高度对路损的影响是相同的。

新型230MHz无线宽带专网的基站发射功率6W(40子带)。终端发射功率200mW（单子带），终端天线挂高2米。结合XXX地区的实际地形地貌，单基站有效覆盖半径为X-Xkm。

需注意，此覆盖范围仅从仿真和经验的角度进行的估算，更为准确的覆盖数据待现场勘查后做进一步调整。

3.1.2业务种类和容量需求评估

（1）传输带宽

单台区所需传输带宽为XXXkbps。本次规划的XXX区域共有台区XXX个，供需传输带宽XXXMbps。新型230MHz无线宽带专网单扇区无线基站上行设计传输带宽为1.76Mbps(基于40个25KHz频点)，已建成的新型230MHz无线宽带专网的测试数据表明实际传输带宽在1.5Mbps以上，考虑年增长率为10%,预留50%的网络负荷，故至少需无线基站XX个。

（2）远端节点容量

配电通信业务带宽预测