電力線路中的微功率無線通信技術適應性研究

劉增超+宋香濤

摘要：在當前社會飛速發展過程中，通過對電力線路進行通信網絡輸配過程中，微功率無線通信技術的應用，使得電力線路有效的解決了需要遠距離傳輸所引發的使用性問題，但是與此同時也需要電力線路信息的及時同步。

關鍵詞：電力線路；微功率；無線通信技術；適應性

通過在利用無線通信技術輸配電力線路的過程中，無線通信技術的使用使得電力線路的信號傳輸具備了投入成本低、建設方便的優勢。而在當前的電力線路無線通信技術的使用方案中，國家需要在對無線通信技術進行管理限制時采用無線網絡通信技術進行大規模的電力線路建設（通過在輸配電力線路中應用無線通信技術，使得電力線路的信號傳輸具備了投入成本低、建設方便的優勢。而在當前的電力線路無線通信技術的使用方案中，國家需要對使用的無線通信技術方案進行嚴格的管理審核后，才能大規模的在電力線路建設中使用其技術）。而在建設過程中正是由于采用的微功率無線通信技術具備了靈活性、系統的間接優勢，成為了當前電力線路專網建設過程中廣泛使用的技術之一。然而當前絕大多數無線通信技術比如無線傳感網絡技術以及無線的區域網線路建設技術在進行線路設計時都是為了將無線通信技術使用于將信號遍布局限于公里之內的電力線路建設中。正是在建設過程中通過使用微功率無線通信技術從而使得電力線路的建設通信功能能夠與原始的電力線路環境范圍之內存在較大的差距。在當前建設電力線路的過程中，通過針對電力線路中使用微功率無線通信技術的研究中，針對微功率無線通信技術在遠距離線路進行信號傳輸的性能開展分析，從不同角度對微功率無線通信技術如何進行遠距離信號傳輸進行研究，提出相應針對性方案。但是（所得）研究成果并為（將）對通信的信號與距離產生一定的影響。在當前的各種微功率無線信號電力線路建設中，IEEE802，11g（2，4GHz）技術就使用了ISM的信號頻段，此種無線通信技術在使用過程中具備了較高的兼容優點。基于此通過對IEEE802，11g無線通信技術為例進行分析，從而獲得TEEE2030標準定義的通信技術適用性，為電力線路的建設提供一定的參考。

1無線通訊網絡的發展

無線通信網絡在近幾年逐漸的發展起來，并憑借無線網絡成本低且安裝方便的優勢迅速的發展起來。當前的無線通訊網絡的發展主要是通過蜂窩無線網絡技術展開的電力通信網絡建設，其中微功率的無線通訊技術更是憑借著系統靈活、簡潔的優勢成為當下電力通信選擇的主要技術之一。

在大多數的為功率無線網絡設計的初衷是為了實現近距離的實時接入，但輸配電線路往往需要進行長達數公里的通訊，微功率無線網絡技術尚難保證穩定的通訊效果。近年來展開了對于通訊協議在遠距離傳輸中的討論，從研究的角度將微功率無線技術的遠距離傳輸提上日程。并在充分考慮信號不穩定的狀態下的信息傳輸，將微功率無線技術與業務寬帶進行融合，為智能電網的通信網絡建設提供了借鑒[1]。

2微功率無線技術的設計與分析

實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。因此在進行微功率無線技術的設計時要充分滿足各種線路的需要，并且將通信距離變化帶來的各項參數的改變加入到設計中去。

2.1現場網絡的通信方組

在輸配電線路信息節點由許多的無線網絡構成。在每一個輸電線塔的都安置一個無線傳輸的節點，對于不同距離的通信需要通過定向天線的調配發送適當功率的控制信號。并且還要將輸電線路塔收集到的信息傳遞到變電站，實現兩個相鄰輸電線塔之間的信息交換，將無線網絡的信息數據同步的發送給控制終端。

2.2微功率無線遠距離通信的性能

在實際的微功率無線通訊運行中，受到許多方面因素的影響：

2.2.1接收信號的強度

無線網絡通信在整個物理層中使用了正交頻分復用技術，以配合不同的編碼方式，達到了物理層的最高速率。在其具體的運行中，傳輸距離的增加接收到的信號強度也就越差，對于收發雙方來說都受到了限制。

2.2.2協議的效率

媒體接入控制層在使用中，主要采用載波偵聽多路訪問的方式接入控制協議。無線電在空氣中的傳輸時間隨著傳輸距離的拉大而逐漸增加，并且數據發生碰撞的概率也在不斷的加大。

2.3約束通信性能的條件

2.3.1接收信號

在無線信息的傳輸道路中，信號主要是因為在傳輸中的路徑損耗的快衰落引起的損失。在輸配電線路中通信節點之間是根據通信的長度來進行信息傳輸方式的選擇，在傳輸過程中障礙較少的前提下，僅僅考慮路徑上的損耗就可以。

2.3.2遠距離傳輸與數據碰撞

在現場網絡中，通信節點之間的信號傳輸受無線信號在空中的傳播而發生延長，從而影響兩個端點之間通信道路產生碰撞。在兩個通信節點的碰撞之下必然導致傳輸信息質量的下降，對于實現遠距離的數據傳輸來說產生了一定的阻礙。

2.3.3通信吞吐量

一個傳輸節點進行數據信息的傳輸，在形成傳輸鏈路層數據包時。對于整個通信網絡發出的要求，則需要經過許多的過程才可以到達信息收集的終端，并作用于整個無線通訊網絡。

3微功率無線通信信息的終端時間同步

以往的微功率無線通信技術并沒有充分考慮到工業控制業務的時間同步需求，但是當前現場的無線網絡通信重點選取全球定位系統作為整個信息的終端設備，此方法容易受操作成本、布置環境、運行安全性等因素影響，為此，選取通信網絡進行傳遞，也是獲取終端設備時鐘的重要渠道之一。

3.1無線通信網絡信息的終端同步方案

本文基于IEEE1588精度同步思想的基礎上，制定一種可于軟件層面上實現同步的電力線路適應方案，此方案并不需要額外硬件，只需在IEEE802.11g設備上裝設一個全新的軟件，以滿足高精度、操作簡便、電力線路在線監測等需求。而且整個電力線路的無線網絡中，通信節點需先由同步網內取得精度較高的業務時鐘，而后把此時鐘的信息一層一層地傳遞到周邊等級相對的時鐘。

3.2微功率無線通信技術同步算法性能

此次所分析的微功率無線通信技術同步算法，在計算時常會出現誤差，主要源于以下部分：①通信設備的時鐘業務源的時鐘頻率方面出現誤差；②在計算時鐘時候，T1、T2、T3、T4時間段精準性受影響[3]；③把時鐘信息直接由主時鐘傳到時鐘這一過程話費較長時間。對于傳輸時延情況，相關人員可選取成功傳輸的概率于99.0%時，所需時長Tt2。計算公式表示為：

其中，Nr代表重傳次數，且需滿足PNr<0.01，可將誤差引入一次同步中，表示為：

其中，fref代表參考時鐘的頻率，foffset代表節點時鐘的頻率，也就等同參考時鐘所產生的誤差，TP1代表處理物理層時需耗費的時長。在處理物理層時候，所耗費的時間誤差用微秒計數，得出的同步時刻的精度也用微秒表示。

4結語

微功率無線通訊技術在電路中的使用正在逐漸的完善當中，伴隨著科技的進步為通信技術的發展提出了更高的要求。在新時代的背景之下，我們要用嶄新的眼光去看待無線通信網絡的建設。綜上所述，微功率無線通信網絡的使用對于我國電力事業的發展來說是十分重要的，我們要積極的引導其與當前供電網絡相匹配，最終推進國家經濟的增長。

參考文獻：

[1]胡致遠，宋洋洋，袁研根，朱詠梅，楊炳爐，徐鑫.微功率無線通信技術在電力線路中的適應性分析[J].電力系統自動化，2014，08：113-118.

[2]石永剛.微功率無線通信互聯互通測試系統研究[D].華北電力大學，2015.

[3]陳孝周.微功率無線通信方式在電力抄表系統中的應用[J].黑龍江科技信息，2016，24：45-46.endprint