變電站無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的探討

蔡志芳

（廣州供電局，廣東 廣州 510000）

1 概述

調(diào)度實(shí)施監(jiān)控，通過(guò)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)分析。運(yùn)行部門(mén)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)輸入設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)及查詢歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)等，都離不開(kāi)網(wǎng)絡(luò)。隨著計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的發(fā)展與普及，局域網(wǎng)是提高工作、生產(chǎn)效率不可缺少的工具。目前我局變電站開(kāi)展使用的是有線網(wǎng)絡(luò)，由于有線網(wǎng)絡(luò)受到線路敷設(shè)局限性的影響，而變電站的一次設(shè)備、二次設(shè)備、三遙設(shè)備、及其它設(shè)備分散布置，不可能全站敷設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)，利用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)則可以解決局限性及最后百米計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高速接入問(wèn)題。將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與有線網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，通過(guò)現(xiàn)有變電生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，就可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控、查詢、管理。

2 無(wú)線局域網(wǎng)的工作原理

無(wú)線局域網(wǎng)的基本設(shè)備包括無(wú)線網(wǎng)卡、無(wú)線局域網(wǎng)收發(fā)發(fā)器（AP接入點(diǎn)）。AP接入點(diǎn)用于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線HUB，是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的核心。每個(gè)AP可支持多臺(tái)PC機(jī)或手提電腦的接入，甚至可多達(dá)數(shù)百臺(tái)。AP接入點(diǎn)通過(guò)輸出線連接有線網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)信息資源。與有線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相比，無(wú)線計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊的最大特點(diǎn)是將無(wú)線電波作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕橘|(zhì)，從服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)有線網(wǎng)絡(luò)的層層解析，傳送到與有線網(wǎng)絡(luò)相連接的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)AP接入點(diǎn)（Access Point，以下簡(jiǎn)稱AP）中，在AP中，數(shù)據(jù)通過(guò)特定的算法進(jìn)行調(diào)制，生成無(wú)線信號(hào)，最后經(jīng)信號(hào)發(fā)射裝置傳播出去。由于無(wú)線信號(hào)散播于空氣中，因此，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)相對(duì)開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，在AP的信號(hào)覆蓋范圍內(nèi)，任何一個(gè)移動(dòng)的終端（手提電腦）或PC機(jī)的無(wú)線網(wǎng)卡，都可以捕獲到無(wú)線信號(hào)，無(wú)線網(wǎng)卡將無(wú)線信號(hào)進(jìn)行解調(diào)制運(yùn)算，從中還原出所需要的數(shù)據(jù)。這一過(guò)程就是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)從服務(wù)器到達(dá)終端的過(guò)程，反之亦然。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1所示,要實(shí)現(xiàn)信息交換，無(wú)線網(wǎng)卡和無(wú)線接入點(diǎn)AP必須在同一無(wú)線電頻率域內(nèi)工作。

圖1 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

目前,無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）產(chǎn)品所用的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要有：IEEE802.11、IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11….等,最常用的技術(shù)成熟的是IEEE802.11b,工作在免執(zhí)照頻段2.4GHz～2.483GHz,當(dāng)工作站之間距離過(guò)長(zhǎng)或干擾太大、信噪比低于某個(gè)門(mén)限時(shí)，傳輸速率能夠從11Mbps自動(dòng)降到5.5Mbps，或者根據(jù)直接序列擴(kuò)頻技術(shù)調(diào)整到2Mbps和1Mbps。802.11b使用帶有防數(shù)據(jù)丟失特性的載波檢測(cè)多址連接（CSMA／CA）作為路徑共享協(xié)議，物理層調(diào)制方式為CCK（補(bǔ)碼鍵控）的DSSS。而802.11g標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)采用自動(dòng)速率轉(zhuǎn)換技術(shù)，支持6、9、12、18、24、36、48和54Mbps的傳輸速率。所組成的網(wǎng)絡(luò)均支持?jǐn)?shù)據(jù)、圖像。

3 變電站建立無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)

值班人員要巡查的設(shè)備布滿站內(nèi)各個(gè)角落，變電站戶外和高壓室內(nèi)敷設(shè)有線網(wǎng)絡(luò),需要比較繁瑣的布線和固定的安裝來(lái)實(shí)現(xiàn)。借助于IEEE標(biāo)準(zhǔn)802.11的無(wú)線局域網(wǎng) (WLAN)技術(shù)可以使問(wèn)題得到緩解，而隨著移動(dòng)工作和臨時(shí)性的大信息量交互的應(yīng)用，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成為一種必要的可行的解決方式。與傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)比較起來(lái)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)有比較明顯的特征：

移動(dòng)性是它的最大特征。通過(guò)無(wú)線局域網(wǎng)，站內(nèi)值班人員、繼保人員、檢修人員能夠方便、迅速地對(duì)共享信息進(jìn)行訪問(wèn)而無(wú)需通過(guò)電纜的連接。

易用性的特點(diǎn)可以讓無(wú)線網(wǎng)絡(luò)使用起來(lái)更加簡(jiǎn)單。無(wú)線局域網(wǎng)解決方案可以簡(jiǎn)化變電站內(nèi)很多復(fù)雜的安裝與配置過(guò)程。由于僅僅是無(wú)線局域網(wǎng)的接入點(diǎn)需要使用布線電纜，網(wǎng)絡(luò)安裝人員省去了為每一個(gè)桌面用戶單獨(dú)布線的麻煩。

延伸性的特點(diǎn)將無(wú)線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)相連接，實(shí)現(xiàn)變電站局域網(wǎng)最后百米計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高速接入的一種方案，它使變電站的有線網(wǎng)絡(luò)得以延伸。

靈活簡(jiǎn)單的特點(diǎn)是可以在實(shí)際安裝之前在遠(yuǎn)端對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行預(yù)先配置與調(diào)試，一旦配置完畢，即可以對(duì)整個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)進(jìn)行隨意移動(dòng)而無(wú)需或稍作調(diào)整。

無(wú)線局域網(wǎng)具有不影響原有裝修布局、建網(wǎng)周期短。

4 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)在變電站各方面的應(yīng)用

在變電站建立無(wú)線局域網(wǎng)與有線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，解決了變電站敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)的困難，為變電站運(yùn)行、檢修、巡檢等方面打開(kāi)了廣泛應(yīng)用空間。

4.1 查詢、交流信息

在變電站，各部門(mén)有關(guān)人員通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可在現(xiàn)場(chǎng)訪問(wèn)查詢相關(guān)的設(shè)備圖紙、技術(shù)資料、歷史運(yùn)行情況及各種原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送缺陷圖片，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與主管部門(mén)、領(lǐng)導(dǎo)、專家進(jìn)行交流、分析。在檢修現(xiàn)場(chǎng)，臨時(shí)要更換設(shè)備器件，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將器件規(guī)格、型號(hào)、圖片傳送材料部門(mén)進(jìn)行調(diào)配，及時(shí)進(jìn)行更換。

4.2 聯(lián)網(wǎng)開(kāi)工作票和審核

通過(guò)站內(nèi)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與主管運(yùn)行管理部門(mén)聯(lián)網(wǎng)，工作票負(fù)責(zé)人可以調(diào)出相關(guān)設(shè)備的接線圖填寫(xiě)工作票；工作票簽發(fā)人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)審核進(jìn)行簽發(fā)；工作許可人可在現(xiàn)場(chǎng)辦理工作票許可手續(xù)。程序可自動(dòng)診斷是否寫(xiě)錯(cuò)。

4.3 在設(shè)備的運(yùn)行、調(diào)試、維護(hù)和檢修

在設(shè)備的巡查、調(diào)試、維護(hù)和檢修中，有關(guān)人員可通過(guò)移動(dòng)的手提電腦的無(wú)線網(wǎng)卡，登錄站內(nèi)的無(wú)線局域網(wǎng)，去訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的信息資源，在現(xiàn)場(chǎng)將設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)抄錄、檢查、調(diào)試的結(jié)果輸入手提電腦，這些信息經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳送到管理中心服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)，由系統(tǒng)程序存貯、分析、判斷對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)是否正常，自動(dòng)生成相關(guān)設(shè)備的有關(guān)報(bào)表、整定值、缺陷單、圖片通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送有關(guān)人員和部門(mén)。

4.4 在其它方面

在變電站可以安裝移動(dòng)式和固定式的遙視裝置（網(wǎng)絡(luò)版），使變電值班人員的視線隨網(wǎng)絡(luò)延伸，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方對(duì)變電站進(jìn)行二十四小時(shí)監(jiān)控。

加裝相應(yīng)的語(yǔ)音裝置，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方與站內(nèi)進(jìn)行通話，為遠(yuǎn)方的調(diào)度員或值班員配備了千里眼和順風(fēng)耳，實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)方變電站內(nèi)操作的值班人員進(jìn)行監(jiān)控。

可以安裝移動(dòng)式的紅外電子遮欄（有網(wǎng)絡(luò)功能），監(jiān)控中心當(dāng)值人員同樣可進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)護(hù)，監(jiān)控變電站內(nèi)的施工、維護(hù)、檢修情況及設(shè)備的運(yùn)行情況。

對(duì)站內(nèi)主要設(shè)備安裝紅外測(cè)溫遙視裝置（網(wǎng)絡(luò)版）實(shí)行全天侯的監(jiān)控。

通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提高了變電生產(chǎn)的工作效率，也使工作人員能夠利用手頭豐富的實(shí)時(shí)信息做出決定。無(wú)線局域網(wǎng)設(shè)置允許工作人員在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，不需要指定明確的訪問(wèn)地點(diǎn)，因此工作人員可以在網(wǎng)絡(luò)中漫游，進(jìn)行網(wǎng)上辦公，解決問(wèn)題。

5 應(yīng)用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)實(shí)例

目前，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備各式各樣、選型因應(yīng)考慮設(shè)備的抗干擾能力、性能、價(jià)格等。根據(jù)盡量少花錢(qián)、性價(jià)比最好的原則，在管轄的一個(gè)500kV和110kV變電站內(nèi)利用原來(lái)的有線網(wǎng)絡(luò)，對(duì)三種無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行了選型和測(cè)試。

其中一款設(shè)備安裝后，在控制室、電容器室、高壓室，經(jīng)實(shí)地測(cè)試均能正常地打開(kāi)生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的網(wǎng)頁(yè)、瀏覽相關(guān)設(shè)備的資料及技術(shù)參數(shù)。網(wǎng)速在11M至1M間。未發(fā)現(xiàn)對(duì)運(yùn)行設(shè)備有異常的影響。并在110kV變電站試遠(yuǎn)行了一段時(shí)間正常。其它兩款在戶外開(kāi)關(guān)和室內(nèi)無(wú)法正常聯(lián)網(wǎng)。

選用的正常無(wú)線設(shè)備：

(1)室外A型無(wú)線AP。產(chǎn)品套裝IEEE802.11G/0.3W/主設(shè) 2.4GHz 54Mbps室外型無(wú)線AP(帶防雷)全向天線12dBi；連接配件若干。用途：用來(lái)覆蓋變電站室外高壓設(shè)備區(qū)與移動(dòng)的PDA或筆記本電腦聯(lián)網(wǎng)及四間屏蔽高壓設(shè)備房聯(lián)網(wǎng)，完成室外及屏蔽高壓設(shè)備房?jī)?nèi)的信息網(wǎng)無(wú)線巡維工作。

(2)室內(nèi)B型無(wú)線AP產(chǎn)品套裝套裝IEEE802.11G/0.3W/主設(shè)2.4GHz54Mbps室內(nèi)型無(wú)線AP(帶防雷)

全向天線5dBi；連接配件若干

用途：

用來(lái)覆蓋變電站室主控樓內(nèi)部工作區(qū)與移動(dòng)的PDA或筆記本電腦聯(lián)網(wǎng)，完成室內(nèi)的信息網(wǎng)無(wú)線巡維工作。

(3)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖2）

圖2 變電站無(wú)線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（4）系統(tǒng)資料

主設(shè)-室外/室內(nèi) 2.4GHz 54Mbps室內(nèi)/外型無(wú)線AP(帶防雷)產(chǎn)品，是一款成熟、穩(wěn)定、高性價(jià)比的無(wú)線網(wǎng)橋，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或中繼等應(yīng)用模式，構(gòu)建高品質(zhì)、高帶寬的室外無(wú)線網(wǎng)絡(luò),選用了系統(tǒng)管理程序支持無(wú)線安全認(rèn)證系統(tǒng)。主設(shè)-室外/室內(nèi)2.4GHz 54Mbps該系列產(chǎn)品工作在2.4GHz頻段，基於DSSS(直接序列擴(kuò)頻)調(diào)制技術(shù)，提供54Mbps的傳輸速率。采用防水、防塵設(shè)計(jì)，適用室外安裝使用。

主要特點(diǎn)：完善的安全機(jī)制上，無(wú)線鏈路自動(dòng)復(fù)位、提供基于Utility、Web、SNMP的管理方式。技術(shù)參數(shù)如下：

自動(dòng)速率選擇 11g：OFDM(64QAM,16QAM,QPSK,BPSK)

結(jié)束語(yǔ)。隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，在電力信息化的應(yīng)用越來(lái)越廣范，視線隨網(wǎng)絡(luò)延伸，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)控電力線路的搶修，對(duì)電力線路進(jìn)行實(shí)時(shí)紅外巡測(cè)和遙測(cè)；對(duì)主要線路和配電房進(jìn)行全天候的監(jiān)視和安裝紅外線的報(bào)警，起到電力線路設(shè)備的防盜作用。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備造價(jià)會(huì)越來(lái)越低，傳輸速率會(huì)得到進(jìn)一步提高。無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)和選時(shí)要特別注意解決視線、通信盲點(diǎn)、外界干擾和網(wǎng)絡(luò)安全性等問(wèn)題。

[1]信息技術(shù)網(wǎng).《無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在物流管理中應(yīng)用[Z].

[2]INTERASP.NET英特科技.《系統(tǒng)集成 》[Z].

[3]《IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)巡禮》[Z].

[4]金純.IEEE802.11無(wú)線局域網(wǎng)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004.