配電網(wǎng)自動(dòng)化中的Zigbee通信技術(shù)運(yùn)用及相關(guān)問(wèn)題闡述

曹向飛

（國(guó)網(wǎng)西安供電公司檢俢分公司 陜西省西安市 710032）

配電網(wǎng)自動(dòng)化中的Zigbee通信技術(shù)運(yùn)用及相關(guān)問(wèn)題闡述

曹向飛

（國(guó)網(wǎng)西安供電公司檢俢分公司 陜西省西安市 710032）

通過(guò)研究將配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)中的Zigbee通信技術(shù)作為重點(diǎn)，闡述了Zigbee相關(guān)技術(shù)、工作特點(diǎn)以及自動(dòng)化的項(xiàng)目實(shí)施，旨在通過(guò)對(duì)Zigbee具體技術(shù)的研究及分析，保證通信技術(shù)運(yùn)用的安全性及合理性，從而為配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的優(yōu)化提供良好保證。

配電網(wǎng)自動(dòng)化；Zigbee通信；技術(shù)運(yùn)用；項(xiàng)目實(shí)施

配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)通過(guò)對(duì)不同配電終端信息的采集，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)的合理檢測(cè)及穩(wěn)定控制，同時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的采集以及相關(guān)系統(tǒng)的信息集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)配電網(wǎng)系統(tǒng)的科學(xué)化管理，保證配電網(wǎng)系統(tǒng)檢測(cè)的合理性及優(yōu)化性。Zigbee通信技術(shù)作為一種全新性的短距離、低速率的無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)通信技術(shù)，在現(xiàn)階段電力保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)用及分析的過(guò)程中，需要認(rèn)識(shí)到Zigbee通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)性，通過(guò)無(wú)線(xiàn)專(zhuān)網(wǎng)通信技術(shù)的優(yōu)化運(yùn)用進(jìn)行系統(tǒng)的穩(wěn)定設(shè)計(jì)。

1 Zigbee技術(shù)的簡(jiǎn)介

Zigbee技術(shù)作為一種新興的短距離、低速率的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，是一種介于無(wú)線(xiàn)標(biāo)記技術(shù)與藍(lán)牙技術(shù)之間的技術(shù)操作方案。在Zigbee技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，其主要適用于中短距離、速率低以及時(shí)延小的通信技術(shù)之中，通過(guò)該技術(shù)的運(yùn)用，可以充分滿(mǎn)足無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)中的空缺問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上滿(mǎn)足了傳感器以及自組網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線(xiàn)傳感形式。在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)性技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，通信網(wǎng)絡(luò)不要求出現(xiàn)較高的帶寬現(xiàn)象，但是，需要有較低的時(shí)延與較低的功耗，因此，通過(guò)Zigbee技術(shù)的運(yùn)用，可以阿伯這用配電自動(dòng)化通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性及穩(wěn)定性。這種技術(shù)形式與現(xiàn)有的移動(dòng)通信CDMA網(wǎng)以及GSM網(wǎng)較為相似，其中的CDMA網(wǎng)是碼分多址（Code Division Multiple Access），GSM網(wǎng)是全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System of Mobile communication），在Zigbee技術(shù)運(yùn)用中，不同的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)系統(tǒng)形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)基站，并在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)模塊設(shè)計(jì)的環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息的合理通信[1]。

2 Zigbee技術(shù)的問(wèn)題闡述

2.1 Zigbee技術(shù)的特點(diǎn)

在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，只要滿(mǎn)足以下幾種技術(shù)形式，就可以運(yùn)用Zigbee技術(shù)。

（1）采集的數(shù)據(jù)或是監(jiān)控的網(wǎng)點(diǎn)過(guò)多。

（2）需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對(duì)較少，而且，對(duì)設(shè)備成本的要求相對(duì)較低。

（3）在數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程中對(duì)數(shù)據(jù)傳輸安全性的要求相對(duì)較高。

（4）設(shè)備體積相對(duì)較小，而且不需要放置較大的充電電池以及電源模板。

（5）在地形復(fù)雜、監(jiān)測(cè)點(diǎn)較多的區(qū)域，需要實(shí)現(xiàn)較大網(wǎng)絡(luò)覆蓋的現(xiàn)象。

（6）現(xiàn)有的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)存在著覆蓋盲區(qū)。

（7）所使用GPS效果相對(duì)較差，而且成本過(guò)高的區(qū)域，需要進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的定位處理。

對(duì)于一些縣級(jí)供電企業(yè)而言，在配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)介入的背景下，其對(duì)象分布較為廣泛，數(shù)量眾多，而且所運(yùn)行的環(huán)境也相對(duì)惡劣，所以可以發(fā)現(xiàn)，在配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過(guò)程中，其系統(tǒng)的匹配性、接入性以及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的可靠性都在某種程度上體現(xiàn)了Zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)的基本特點(diǎn)。

2.2 Zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

在Zigbee無(wú)線(xiàn)技術(shù)運(yùn)用的過(guò)程中，其網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问街饕譃槿N，分別是星型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)以及樹(shù)型結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)運(yùn)用中，其網(wǎng)絡(luò)健壯性以及系統(tǒng)的可靠性是相對(duì)較強(qiáng)的，所以，可以使Zigbee技術(shù)體現(xiàn)其低耗電、低成本以及低數(shù)據(jù)速率的特點(diǎn)。文章在研究中，對(duì)Zigbee技術(shù)與其他通信技術(shù)進(jìn)行了比較及分析，具體的差異如表1所示。通過(guò)對(duì)表1的分析可以發(fā)現(xiàn)，Zigbee技術(shù)是較為理想的通信方式，在該技術(shù)運(yùn)用的背景下，較為適用于街道小區(qū)、寫(xiě)字樓以及辦公樓等區(qū)域。

3 配電網(wǎng)自動(dòng)化中的Zigbee通信技術(shù)運(yùn)用

3.1 配電子站與主站之間的通信

表1 Zigbee技術(shù)與其他通信技術(shù)的比較

在研究中，將某城區(qū)作為調(diào)配對(duì)象，將該區(qū)域內(nèi)的供電所管轄的區(qū)域內(nèi)，設(shè)置了7個(gè)通信匯集的配電站，并在選頂變電站之后將每個(gè)系統(tǒng)嵌入了配電子站系統(tǒng)，核心目的是為了實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)DTU和TTU數(shù)據(jù)資源的合理收集，并為數(shù)據(jù)資源的轉(zhuǎn)換以及系統(tǒng)的運(yùn)用提供良好支持。對(duì)于配電站而言，主要位于配電主站與DTU之間，主要為了實(shí)現(xiàn)信息交換及穩(wěn)定的處理。而且，按照配電自動(dòng)化系統(tǒng)的總體結(jié)合，設(shè)計(jì)了三層結(jié)構(gòu)形式，所采用的通信匯集型配電子站主要為了方便數(shù)據(jù)的集中采集以及信息的優(yōu)先篩選，但是，在該系統(tǒng)運(yùn)行的背景下，不能對(duì)故障進(jìn)行自動(dòng)判斷以及隔離處理。在路由勘探結(jié)束之后，確定了不具備光纜敷設(shè)的條件，而且，認(rèn)識(shí)到了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的特點(diǎn)，所以，在技術(shù)選擇中，會(huì)運(yùn)用Zigbee技術(shù)形式，以便為電力系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供優(yōu)化保證[2]。

3.2 Zigbee終端通信

在該區(qū)域配電公司自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)的過(guò)程中，在土建站內(nèi)部需要完成工程網(wǎng)絡(luò)匯集，從而形成Zigbee通信網(wǎng)。在該網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的背景下，每個(gè)子網(wǎng)是由一個(gè)中心設(shè)備接入所形成的光纖網(wǎng)以及電力載波網(wǎng)，通過(guò)該系統(tǒng)的運(yùn)行，可以實(shí)現(xiàn)Zigbee以及光纖、電力載波的穩(wěn)定結(jié)合及優(yōu)化創(chuàng)新，并為不同狀態(tài)信息以及控制信息提供了雙向傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。所以，在通信子網(wǎng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與多個(gè)路由節(jié)點(diǎn)在運(yùn)行中，需要通過(guò)對(duì)管轄以及檢測(cè)區(qū)域的項(xiàng)目設(shè)計(jì)，進(jìn)行各個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的有效組合，穩(wěn)定確定標(biāo)示狀態(tài)下的路由節(jié)點(diǎn)。而且，在路由節(jié)點(diǎn)與隸屬終端節(jié)點(diǎn)形成的過(guò)程中，會(huì)形成星形網(wǎng)絡(luò)，有效完成配電自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)控制，通過(guò)對(duì)不同網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的協(xié)調(diào)運(yùn)用保證通信方式的合理實(shí)現(xiàn)，在系統(tǒng)運(yùn)行中，主要是通過(guò)路由節(jié)點(diǎn)的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)多跳鏈路的數(shù)據(jù)穩(wěn)定采集，并將相關(guān)的信息穩(wěn)定傳送到網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器之中。

在終端節(jié)點(diǎn)與FTU與RTU相互連接的狀態(tài)下，系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)采集電壓、電流的相關(guān)信息，并將所采集到的信息通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)送到路由節(jié)點(diǎn)之中，系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器主要負(fù)責(zé)不同路由節(jié)點(diǎn)的通信技術(shù)，并在系統(tǒng)管理及節(jié)點(diǎn)控制的基礎(chǔ)上保證配電系統(tǒng)的自動(dòng)化通信機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源的有效控制。通信系統(tǒng)會(huì)在網(wǎng)絡(luò)集群總控制的基礎(chǔ)上，完善配電自動(dòng)化通信資源的有效檢測(cè)，保證項(xiàng)目系統(tǒng)的優(yōu)化管理。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)器與路由節(jié)點(diǎn)的串聯(lián)組合，可以使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的覆蓋面積得到穩(wěn)定延伸，并實(shí)現(xiàn)大型化、分區(qū)化的網(wǎng)絡(luò)資源管理，通過(guò)對(duì)配電站內(nèi)部傳感器分別及數(shù)據(jù)的采集，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)變壓器溫度、室內(nèi)溫度以及電纜頭溫度的有效感應(yīng)，實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)通信末端Zigbee通信網(wǎng)的合理構(gòu)建，為數(shù)據(jù)資源遙測(cè)、遙信信息的傳輸提供穩(wěn)定支持[3]。

4 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，在現(xiàn)階段配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)用的過(guò)程中，Zigbee站實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)了遙測(cè)數(shù)據(jù)以及配電系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)用，保證了站點(diǎn)通信的穩(wěn)定運(yùn)用。而且，在配電自動(dòng)化試點(diǎn)建設(shè)的過(guò)程中，也需要接入多個(gè)Zigbee站點(diǎn)，通過(guò)對(duì)Zigbee站系統(tǒng)遙控性能的檢測(cè)，對(duì)Zigbee站通信系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

[1]張勇，于秋生，趙連增.ZigBee通信技術(shù)在智能配電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力信息與通信技術(shù)，2013，12：88～93.

[2]高正剛.ZigBee技術(shù)在配電網(wǎng)自動(dòng)化中的應(yīng)用[J].信息系統(tǒng)工程，2012，04：94+109.

[3]齊昕，劉蒙，王剛，齊艦.Zigbee技術(shù)在配電自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)通信，2011，08：46～50.

TM76

A

1004-7344（2016）35-0093-02

2016-11-28

曹向飛（1976-），男，助理工程師，本科，主要從事配電網(wǎng)工程建設(shè)工作。