摘 要：对于智能电网的信息化来说,数据信息的采集和传输是很重要的环节和基础，目前绝大多数基于移动公网的电力运维监测数据传输系统受制于地理环境和无线覆盖盲区的限制，存在偏远地区通信和数据传输困难的缺点，针对这一难题，提出基于TDMA时分接入的电力无线OFDM终端传输方式，能够很好的实现电力运维巡检以及抢险抢修的稳定、可靠的远距离的现场数据传输，并且可以实现智能巡测、巡检终端的远距离非视距的无线接入，有利于智能电网信息化、互动化的发展。针对此问题，我公司与广东电网有限责任公司江门供电局共同进行研究。

         关键词：OFDM 时分接入 电力巡检 数据传输
         中文分类号：TM73 文献标识码：A

一、引言
        随着智能电网的发展，智能巡检和电力状态信息采集逐渐成为不可缺少的重要环节，这对其中的电力数据传输提出了越来越高的要求，目前电力输变电系统采集的监测信息和监控视频数据，需要通过电力数据传输网络将数据传输到输变电状态监测主站，而监测点的数据接入普遍采用运营商无线公网（GPRS/CDMA/3G）作为主要传输手段，但对于偏远地区，公网信号覆盖普遍较差，存在盲区，使得监测数据传输实现很困难，同时电力巡检在偏远地区的数据传输就更加困难，针对电力巡检和监测领域存在的问题，本文提出采用OFDM技术的无线基站和终端接入技术，实现智能巡检和在线监测数据的OFDM终端无线接入和传输，不仅解决偏远地区电力运维监测通信的需求，而且可以提高数据传输的安全性、可靠性和移动性。
二、技术方案
（一）系统总体架构

                         图1 系统总体架构图
        系统总体架构采用三层的结构，如图1所示。第一层是数据采集层，包括电力输变电状态监测信息的采集，视频监控图像的采集，电力应急抢险抢修现场数据信息采集； 第二层无线接入层，采用TDMA的无线接入技术，通过TDMA时分协议方式和远端的基站进行数据传输，实现远距离的无线基站覆盖；第三层是监控中心主站网络层，通过电力专网将现场采集的输变电监测数据和监控图像视频上传到主站服务器进行存储、查询、显示、分析处理和控制。
为避免多径传播多径时延造成的误码和码间串扰（ISI），不采用单载波调制，而是采用正交频分复用的OFDM技术，将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以大大减少子信道之间的相互干扰(ISI) 。同时在基带层采用TDMA时分协议来平均分配每个终端设备的传输时间，在时隙之间设置保护时间（Gard Time），能够进一步的减少和消除码间串扰（ISI）。
（二）系统应用及特点
系统在第二层采用TDMA时分协议，具有较好的优势和明显的特点；
1）该TDMA协议采用时分分配的特点，从而不需要像WiFi的802.11协议所规定的那样需要等待对方的确认信息（ACK），也不需要再做随机退避（random backoff）的机制。
2）该TDMA协议在单位时间间隙内使用猝发（bursting）的方式发送数据，每个数据包的时间间隔仅9～10µs，而传统802.11协议的WiFi技术每个数据包之间的间隔时间需要200～300µs，因此TDMA协议的传输效率相比传统的WiFi技术要高出很多。
3）虽然该TDMA协议不需要等待对方的确认信息，TDMA协议依然有选择性重传协议（ARQ）的设计，也就是接收方如果出现数据丢失，发送方会依据需要，重新发送接收方没接收到的数据，而这些重传协议的信息交换是夹杂在双方发送的数据包内，没有因此而占用很多带宽。
4）针对远距传输，该TDMA协议设计了auto rate control模式，会依发送方与接收方间的距离与环境情况决定出最佳的正交频分复用（OFDM）调变方式。经实测，TDMA在真实的数据传输中，虽然包含了以上提到的各种通信开销（Overhead），但是仍然比传统的802.11要高出最多50%的效能。
5）传统802.11协议在点对点之间进行数据传输时，因为基站需要等待对方ACK(确认信息)之后才会传输后续数据。当基站与终端距离过远（约40km）时，ACK会因为传输时间太长而超过基站的等待时间，基站会判定终端未收到数据包而再次发送重复的数据，从而使传输质量因距离延伸而明显下降，而TDMA协议就不存在这个问题。
6）该TDMA协议在长距离和非视距情况的应用上，相比传统的WiFi有非常明显的优势。WiFi在非视距的状况下应用，当两点之间存在建筑、山坡、树林等各类障碍物时，会大大影响甚至阻断数据的传输，从而限制了应用场景；而经过实测数据表明，TDMA在有效传输范围以内，当传输环境为视距（LOS）或者接近视距(Near LOS)时延距离情况下带宽的质量相对保持稳定（约40Mbps），当环境为完全的非视距(None LOS)时，传输速率也远比传统WiFi要高出很多。
三、结语
        电力数据传输采用无线OFDM调制和TDMA时分接入的方式，有效解决了输变电传感器类监测数据的无线接入和监控图像视频的实时传输问题。在无线接入网的支撑下，借助手持式便携式智能终端，可实现现场传送文件、调阅资料、即时通信、远程监控等智能化的监测、巡检方式，因此该通信方式具有较高的实用性和推广价值。