微功率無(wú)線通信技術(shù)在電力線路中的適應(yīng)性

廣東長(zhǎng)建通信建設(shè)有限公司 王 洋 陳文才 林曉燕

微功率無(wú)線通信技術(shù)在電力線路中的適應(yīng)性

廣東長(zhǎng)建通信建設(shè)有限公司 王 洋 陳文才 林曉燕

伴隨著科技的進(jìn)步，許多先進(jìn)的技術(shù)都應(yīng)用到電力產(chǎn)業(yè)當(dāng)中。保持輸配電線路通信網(wǎng)絡(luò)的順暢成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，關(guān)于微功率無(wú)線通信技術(shù)的引入，無(wú)疑給輸配電線路的通信提供了一個(gè)新的發(fā)展方向。本文基于對(duì)微功率無(wú)線通訊

技術(shù)的研究，探析其在電力線路中的適應(yīng)性。

微功率；無(wú)線通信技術(shù)；電力線路

前言

在當(dāng)前的輸配電線通信網(wǎng)的構(gòu)建中，無(wú)線通信技術(shù)的使用為電力企業(yè)提供了一個(gè)成本較低的發(fā)展方向。隨著無(wú)線通訊的發(fā)展，微功率無(wú)線通訊技術(shù)走進(jìn)人們的視野，并以其自身具備的優(yōu)越性迅速的占據(jù)了市場(chǎng)，更好的促進(jìn)了電力企業(yè)的發(fā)展。

一、無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)在近幾年逐漸的發(fā)展起來(lái)，并憑借無(wú)線網(wǎng)絡(luò)成本低且安裝方便的優(yōu)勢(shì)迅速的發(fā)展起來(lái)。當(dāng)前的無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主要是通過(guò)蜂窩無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)展開(kāi)的電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，其中微功率的無(wú)線通訊技術(shù)更是憑借著系統(tǒng)靈活、簡(jiǎn)潔的優(yōu)勢(shì)成為當(dāng)下電力通信選擇的主要技術(shù)之一。

在大多數(shù)的為功率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的初衷是為了實(shí)現(xiàn)近距離的實(shí)時(shí)接入，但輸配電線路往往需要進(jìn)行長(zhǎng)達(dá)數(shù)公里的通訊，微功率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)尚難保證穩(wěn)定的通訊效果。近年來(lái)展開(kāi)了對(duì)于通訊協(xié)議在遠(yuǎn)距離傳輸中的討論，從研究的角度將微功率無(wú)線技術(shù)的遠(yuǎn)距離傳輸提上日程。并在充分考慮信號(hào)不穩(wěn)定的狀態(tài)下的信息傳輸，將微功率無(wú)線技術(shù)與業(yè)務(wù)寬帶進(jìn)行融合，為智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了借鑒[1]。

二、微功率無(wú)線技術(shù)的設(shè)計(jì)與分析

實(shí)際中輸電線路的檔距一般為1千米左右，而配電線路的檔距就比較的短小，一般在100米左右。因此在進(jìn)行微功率無(wú)線技術(shù)的設(shè)計(jì)時(shí)要充分滿(mǎn)足各種線路的需要，并且將通信距離變化帶來(lái)的各項(xiàng)參數(shù)的改變加入到設(shè)計(jì)中去。

（一）現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)的通信方組

在輸配電線路信息節(jié)點(diǎn)由許多的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成。在每一個(gè)輸電線塔的都安置一個(gè)無(wú)線傳輸?shù)墓?jié)點(diǎn)，對(duì)于不同距離的通信需要通過(guò)定向天線的調(diào)配發(fā)送適當(dāng)功率的控制信號(hào)。并且還要將輸電線路塔收集到的信息傳遞到變電站，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰輸電線塔之間的信息交換，將無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的信息數(shù)據(jù)同步的發(fā)送給控制終端。

（二）微功率無(wú)線遠(yuǎn)距離通信的性能

在實(shí)際的微功率無(wú)線通訊運(yùn)行中，受到許多方面因素的影響：1.接收信號(hào)的強(qiáng)度

無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信在整個(gè)物理層中使用了正交頻分復(fù)用技術(shù)，以配合不同的編碼方式，達(dá)到了物理層的最高速率。在其具體的運(yùn)行中，傳輸距離的增加接收到的信號(hào)強(qiáng)度也就越差，對(duì)于收發(fā)雙方來(lái)說(shuō)都受到了限制[2]。

2.協(xié)議的效率

媒體接入控制層在使用中，主要采用載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)的方式接入控制協(xié)議。無(wú)線電在空氣中的傳輸時(shí)間隨著傳輸距離的拉大而逐漸增加，并且數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞的概率也在不斷的加大。

（三）約束通信性能的條件

1.接收信號(hào)

在無(wú)線信息的傳輸?shù)缆分校盘?hào)主要是因?yàn)樵趥鬏斨械穆窂綋p耗的快衰落引起的損失。在輸配電線路中通信節(jié)點(diǎn)之間是根據(jù)通信的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行信息傳輸方式的選擇，在傳輸過(guò)程中障礙較少的前提下，僅僅考慮路徑上的損耗就可以。

2.遠(yuǎn)距離傳輸與數(shù)據(jù)碰撞

在現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)中，通信節(jié)點(diǎn)之間的信號(hào)傳輸受無(wú)線信號(hào)在空中的傳播而發(fā)生延長(zhǎng)，從而影響兩個(gè)端點(diǎn)之間通信道路產(chǎn)生碰撞。在兩個(gè)通信節(jié)點(diǎn)的碰撞之下必然導(dǎo)致傳輸信息質(zhì)量的下降，對(duì)于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸來(lái)說(shuō)產(chǎn)生了一定的阻礙。

3.通信吞吐量

一個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的傳輸，在形成傳輸鏈路層數(shù)據(jù)包時(shí)。對(duì)于整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的要求，則需要經(jīng)過(guò)許多的過(guò)程才可以到達(dá)信息收集的終端，并作用于整個(gè)無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)。

三、信息終端時(shí)間的同步

傳統(tǒng)的微功率無(wú)線網(wǎng)絡(luò)是在工業(yè)發(fā)展的要求之上展開(kāi)的，介于現(xiàn)在通用的全球定位系統(tǒng)的使用，傳統(tǒng)的微功率無(wú)線通信終端受到了一定的限制，因此人們紛紛尋找解決問(wèn)題的方法。

（一）現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)信息終端同步

本文基于IEEE1588軟件層面之上來(lái)進(jìn)行信息同步方案的探索。在IEEE1588之上是不需要借助其他的硬件來(lái)進(jìn)行同步，具有執(zhí)行簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)并且可以很好的滿(mǎn)足輸電線路的監(jiān)測(cè)要求。在整個(gè)輸電網(wǎng)絡(luò)中，通信節(jié)點(diǎn)要在獲取高精度的業(yè)務(wù)的同時(shí)將信息逐級(jí)的向輸線路塔的傳輸，以實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)同步[3]。

（二）同步算法

在通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸中，出現(xiàn)誤差大都是有以下幾點(diǎn)引起的：首先通信設(shè)備的時(shí)鐘運(yùn)行與業(yè)務(wù)的時(shí)鐘運(yùn)行不同步；然后是將通信設(shè)備時(shí)鐘的數(shù)據(jù)傳輸中花費(fèi)許多的時(shí)間；最后電子通訊設(shè)備產(chǎn)生誤差一般都與晶振有關(guān)，并且產(chǎn)生的誤差難以更改。

因此在進(jìn)行信息傳輸時(shí)間的處理上，要逐漸實(shí)現(xiàn)MAC層與物理層之間的同步，減少因?yàn)榕抨?duì)而產(chǎn)生的延時(shí)或是不確定造成的誤差。在進(jìn)行物理層的時(shí)間誤差的處理中，要將時(shí)間誤差的等級(jí)進(jìn)行劃分，以具體的層次來(lái)采取不同的方式減少時(shí)間上產(chǎn)生的誤差。

四、微功率無(wú)線通信技術(shù)于電力線路應(yīng)用的反思

在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，吞吐量是隨著傳輸距離的增加而不斷的減少的。綜合傳輸信號(hào)對(duì)于通訊傳輸系統(tǒng)的的影響，在高壓電的傳輸環(huán)境中，電磁的干擾主要受到實(shí)際中傳輸信號(hào)距離的影響。在實(shí)際的兩條傳輸電路之間的安全距離是較長(zhǎng)的，因此高壓輸電線在2.4GHz的頻段對(duì)于傳輸信號(hào)的影響是最小的，在全球定位系統(tǒng)的定位之下，對(duì)兩個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)之間的的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。從測(cè)試的結(jié)果來(lái)看吞吐量數(shù)據(jù)的變化與理論上的數(shù)據(jù)基本保持一致，但實(shí)際中設(shè)備運(yùn)行中的吞吐量則會(huì)相對(duì)較高。因此在使用微功率無(wú)線通訊技術(shù)時(shí)要充分的考慮到各個(gè)傳輸電的線路的不同[4]。

本文通過(guò)對(duì)IEEE1588的現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)通信的研究，將微功率無(wú)線通信技術(shù)放入到一個(gè)具體的場(chǎng)景中。經(jīng)過(guò)測(cè)試我們不難發(fā)現(xiàn)，微功率無(wú)線通信技術(shù)在電路中的應(yīng)用可以很好的減少電路在通信設(shè)備上的投入。并且在保證這整個(gè)通訊業(yè)務(wù)的精準(zhǔn)度的基礎(chǔ)之上，將數(shù)據(jù)信息的同步變成了可能。

五、總結(jié)

微功率無(wú)線通訊技術(shù)在電路中的使用正在逐漸的完善當(dāng)中，伴隨著科技的進(jìn)步為通信技術(shù)的發(fā)展提出了更高的要求。在新時(shí)代的背景之下，我們要用嶄新的眼光去看待無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。綜上所述，微功率無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的使用對(duì)于我國(guó)電力事業(yè)的發(fā)展來(lái)說(shuō)是十分重要的，我們要積極的引導(dǎo)其與當(dāng)前供電網(wǎng)絡(luò)相匹配，最終推進(jìn)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。

[1]任瑞杰,王亞靜,閆斌． 輸電線路在線監(jiān)測(cè)通信傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)[J]．電力信息與通信技術(shù),2017,(03):89-94．

[2]劉林,祁廣源,劉冰,牛明珠,孫婷,趙云． 輸電線路無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)低功耗通信技術(shù)研究[J]．大眾用電,2016,(S2):30-33．

[3]殷健,董天強(qiáng),周克． 雙模通信在智能用電信息采集系統(tǒng)的應(yīng)用研究[J]．電氣應(yīng)用,2016,(20):18-22．

[4]馮凌,魏東,歐習(xí)洋,張進(jìn),鄧德勇,賴(lài)榮光． 無(wú)線通信在高壓配電線路電能計(jì)量裝置的應(yīng)用[J]．電測(cè)與儀表,2016,(19):72-76．