Zig Bee技術在配電通信組網中的應用研究

黃琦斌

摘要：文章針對現代的電力系統，Zig Bee技術有著越來越為廣泛的應用，作為針對現代的無線通訊技術，在現代配電通信組網之中，以Zig Bee技術為根基，進行一種有效方案的探討，本文對此進行有效探討，希望可以促進有關行業的自身發展。關鍵詞：Zig Bee技術；配電通信組網；應用

0 引言

FPI是現代主流配電系統中的故障指示器，但是FPI只能確定是否存在故障，不能進行故障的準確定位，所以在故障發生的時候，普遍需要人工查詢來確定故障的位置，現代配電通信組網之中采用具有通信技術的FPI可以有效的對故障進行定位，縮短了人工投入和勞動時間，FPI具有的通信功能對于配電通信組網有著十分重大的意義，本文對于Zig Bee技術進行了探討，并且討論了Zig Bee模塊應用于FPI之中將會如何對FPI的工作效果進行提升，想要具體討論這些，首先應該Zig Bee技術有著長足的認識。

1 Zig Bee技術簡介

Zig Bee技術是一種雙向無線通訊技術，自身的特點為距離較近、功耗較低、成本較低。其應用的主要方面為距離較短、消耗較低的電子設備之間的數據傳輸，一些周期性數據、間歇性數據、低反應時間的數據的傳輸。

Zig Bee類似于移動網絡，是一種可靠性很高的無線傳輸網絡。模塊相當于移動網絡中的基站，起著一樣的作用。通訊距離可以無限擴展，但是在現階段普遍為幾百米。

Zig Bee擁有較多的無線傳輸模塊，在網絡范圍內，不同模塊之間可以進行通信過程，節點之間的通信距離可以無限距離的延伸，通過較多的無線傳輸模塊可以共同組成網絡平臺。

和移動終端的網絡系統不同的是，Zig Bee網絡主要的應用方面便是工業的現場通信，所以必須相比于移動網絡具有簡單和價格低的特點，更為適合現代的工業生產使用。所以現代的配線通信組網之中需要采用具有Zig Bee模塊的FPI，可快速進行故障定位，幫助線路在出現意外的時候，進行精確定位和快速定位，盡早找到故障所在，盡快進行回復配電工作。

2 技術特點

Zig Bee是一種無線連接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915 MHz（美國流行）3個頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/S和40kbit/s的傳輸速率，傳輸距離通常為75米左右，但是可以進行無線延伸。作為一種無線通信技術，Zig Bee具有如下特點：（1）消耗較小：ZigBee普遍消耗較低，其可以采用休眠模式，即使在工作之中其發射功率也較低，功耗低，因為這樣的特點，Zig Bee對于各種能源的消耗非常低。據估算，Zig Bee設備僅靠兩節5號電池就可以維持長達6個月到2年左右的使用時間，這是其它無線設備望塵莫及的。（2）價格低廉：Zig Bee成本非常低，而且在未來的發展過程中有希望持續走低，降低到一個全民都可以接受的價格范圍之間，Zig Bee技術是全人類的技術，其在使用過程中專利費用不需要。在Zig Bee系統的討論中，其低廉的成本更應該是一個顯著特點。（3）時延短：Zig Bee技術在不工作的時間為休眠狀態，從休眠狀態進入工作狀態的響應時間非常短，搜索設備的延時也較低，一系列活動的時間延時較短，所以工作之中應用較為特殊。因此Zig Bee技術具有非常良好的即時工作性，在工業生產之中應用可以很好的幫助用戶進行反應時間較短的工作。（4）網絡容量大：Zig Bee技術具有較大的容量，可以容納大量的從屬設備，通常技術可以采用星形結構，容納較多的從設備，而且同一區域內Zig Bee網絡可以容納較多，組成方式非常靈活。（5）可靠：為了防止數據沖突，在Zig Bee技術的數據傳輸中往往會為移動網絡留下信息通道，并且其運行和傳輸更為可靠。采用了更為可靠的數據傳輸方式，在進行數據傳輸的過程中，進行傳輸的過程中接收接收方面的確認信息，如果信息不能接收到，便會重新發。（6）安全：Zig Bee技術確保了安全，采用了全新的通信協議。

3 Zig Beee傳感網絡的組網方案

1.1 網絡設備組成

Zig Bee傳感網絡主要有ICU和FPI組成。Icu主要負責接收相關數據，其內部含有協調器，這種模塊構成幫助Icu進行主要工作。FPI可以診斷故障，進行電流電壓的測量，主要因為FPI內部含有電流互感器和電場傳感器。FPI具有無線路由的模塊模式，不僅能接收數據，還能實現數據路由。

1.2 網絡結構

Zig Bee傳感網絡以Icu為中心，FPI作為子節點依據饋線的走向逐級向外延伸，網絡結構如圖1所示。Zig Bee采用了Mesh網絡結構，為避免信息交互，從而出現的通道堵塞，采用了多路訪問沖突避免算法。網絡采用了不同相位進行不同網絡組建，以防止通信網路出現擁堵的現象。工業職中普遍采用的三相電路，即可以設立3個zig Bee網絡，放置相互之間出現阻礙。

1.3 ICU安裝在變電站內

一方面原因是因為在變電站內，ICU的電流更為穩定；另外一方面ICU直接建設在變電站內，可以更好的滿足光纖直接與主站建立連接，防止了再架設線路，節省成本。FPI通常需要雙電源進行供電，主要應對各種意外情況，故障出現時保證FPI的正常工作。在線路進行正常工作時，進行FPI內部充電，利用電流互感器從線路中取電進行這方面的電力供給。當出現意外情況時，電路斷路，FPI的供電便又FPI內部供給，保證FPI的正常工作，通常為了整個線路的正常工作，FPI在整個線路內的設置通常要更多。但為了更好地發揮FPI的定位作用，以下位置也需要安裝FPI：①變電站出線處，用于判斷短路故障發生在站內還是站外；②用戶用電量較大的入口處，保證用戶的用電質量；③分路處，來確定電路出現故障時是否是分路的故障；④安裝于電纜與架空線連接處，用于區分故障發生在電纜段還是架空線段。

1.4 工作模式

為了降低能源的消耗，同時保證FPI的連續工作時間，FPI內的Zig Bee模塊通常采用休眠狀態。在休眠狀態下，ZigBee模塊基本不需要電能的供給，這樣有利于延長FPI在線路故障時的持續工作時間。報障FPI進行正常工作的時間，這種模式可以很好的保證整個配電系統的正常運行。

1.5 路由方式

Zig Bee的網絡模式為多對一，采用多對一的路由方式可以更好的保證其工作模式，路由路徑交換的更為合理。由于采用“多對一”路由，可省去路由尋址的時間，因此可大大縮短網絡的通信時延。

2 結語

在現代的配電通信組網之中，進行Zig Bee技術的廣泛使用，代表了現代技術的長足進步，幫助了現代社會進行了自我發展和自我提升。Zig Bee傳感網絡通過傳輸FPI確定的故障信息來進行信息之間的傳遞，采用Mesh的網絡結構，使得系統具有了自愈的特性。與傳統的通信方式相比，Zig Bee技術具有更為只能更為廉價的通信方式，對于現代的配電系統進行了更為良好的性能提升，可以有效提高現代配電系統中故障排查的能力，值得在現代配電通信組網之中使用。