微功率無線通信技術在電力線路中的適應性

廣東長建通信建設有限公司 王 洋 陳文才 林曉燕

微功率無線通信技術在電力線路中的適應性

廣東長建通信建設有限公司 王 洋 陳文才 林曉燕

伴隨著科技的進步，許多先進的技術都應用到電力產(chǎn)業(yè)當中。保持輸配電線路通信網(wǎng)絡的順暢成為人們關注的焦點，關于微功率無線通信技術的引入，無疑給輸配電線路的通信提供了一個新的發(fā)展方向。本文基于對微功率無線通訊

技術的研究，探析其在電力線路中的適應性。

微功率；無線通信技術；電力線路

前言

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

一、無線通訊網(wǎng)絡的發(fā)展

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

在大多數(shù)的為功率無線網(wǎng)絡設計的初衷是為了實現(xiàn)近距離的實時接入，但輸配電線路往往需要進行長達數(shù)公里的通訊，微功率無線網(wǎng)絡技術尚難保證穩(wěn)定的通訊效果。近年來展開了對于通訊協(xié)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(wěn)定的狀態(tài)下的信息傳輸，將微功率無線技術與業(yè)務寬帶進行融合，為智能電網(wǎng)的通信網(wǎng)絡建設提供了借鑒[1]。

二、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(shù)的改變加入到設計中去。

（一）現(xiàn)場網(wǎng)絡的通信方組

在輸配電線路信息節(jié)點由許多的無線網(wǎng)絡構成。在每一個輸電線塔的都安置一個無線傳輸?shù)墓?jié)點，對于不同距離的通信需要通過定向天線的調(diào)配發(fā)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(xiàn)兩個相鄰輸電線塔之間的信息交換，將無線網(wǎng)絡的信息數(shù)據(jù)同步的發(fā)送給控制終端。

（二）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：1.接收信號的強度

無線網(wǎng)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(fā)雙方來說都受到了限制[2]。

2.協(xié)議的效率

媒體接入控制層在使用中，主要采用載波偵聽多路訪問的方式接入控制協(xié)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(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

在無線信息的傳輸?shù)缆分?，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(jié)點之間是根據(jù)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.遠距離傳輸與數(shù)據(jù)碰撞

在現(xiàn)場網(wǎng)絡中，通信節(jié)點之間的信號傳輸受無線信號在空中的傳播而發(fā)生延長，從而影響兩個端點之間通信道路產(chǎn)生碰撞。在兩個通信節(jié)點的碰撞之下必然導致傳輸信息質(zhì)量的下降，對于實現(xiàn)遠距離的數(shù)據(jù)傳輸來說產(chǎn)生了一定的阻礙。

3.通信吞吐量

一個傳輸節(jié)點進行數(shù)據(jù)信息的傳輸，在形成傳輸鏈路層數(shù)據(jù)包時。對于整個通信網(wǎng)絡發(fā)出的要求，則需要經(jīng)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(wǎng)絡。

三、信息終端時間的同步

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

（一）現(xiàn)場網(wǎng)絡信息終端同步

本文基于IEEE1588軟件層面之上來進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進行同步，具有執(zhí)行簡單的優(yōu)勢并且可以很好的滿足輸電線路的監(jiān)測要求。在整個輸電網(wǎng)絡中，通信節(jié)點要在獲取高精度的業(yè)務的同時將信息逐級的向輸線路塔的傳輸，以實現(xiàn)整個通信網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)同步[3]。

（二）同步算法

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

因此在進行信息傳輸時間的處理上，要逐漸實現(xiàn)MAC層與物理層之間的同步，減少因為排隊而產(chǎn)生的延時或是不確定造成的誤差。在進行物理層的時間誤差的處理中，要將時間誤差的等級進行劃分，以具體的層次來采取不同的方式減少時間上產(chǎn)生的誤差。

四、微功率無線通信技術于電力線路應用的反思

在點對點的網(wǎng)絡傳輸中，吞吐量是隨著傳輸距離的增加而不斷的減少的。綜合傳輸信號對于通訊傳輸系統(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際中傳輸信號距離的影響。在實際的兩條傳輸電路之間的安全距離是較長的，因此高壓輸電線在2.4GHz的頻段對于傳輸信號的影響是最小的，在全球定位系統(tǒng)的定位之下，對兩個通訊節(jié)點之間的的運行設備進行測試。從測試的結果來看吞吐量數(shù)據(jù)的變化與理論上的數(shù)據(jù)基本保持一致，但實際中設備運行中的吞吐量則會相對較高。因此在使用微功率無線通訊技術時要充分的考慮到各個傳輸電的線路的不同[4]。

本文通過對IEEE1588的現(xiàn)場網(wǎng)絡通信的研究，將微功率無線通信技術放入到一個具體的場景中。經(jīng)過測試我們不難發(fā)現(xiàn)，微功率無線通信技術在電路中的應用可以很好的減少電路在通信設備上的投入。并且在保證這整個通訊業(yè)務的精準度的基礎之上，將數(shù)據(jù)信息的同步變成了可能。

五、總結

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(fā)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(wǎng)絡的建設。綜上所述，微功率無線通信網(wǎng)絡的使用對于我國電力事業(yè)的發(fā)展來說是十分重要的，我們要積極的引導其與當前供電網(wǎng)絡相匹配，最終推進國家經(jīng)濟的增長。

[1]任瑞杰,王亞靜,閆斌． 輸電線路在線監(jiān)測通信傳輸網(wǎng)絡設計及實現(xiàn)[J]．電力信息與通信技術,2017,(03):89-94．

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

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

[4]馮凌,魏東,歐習洋,張進,鄧德勇,賴榮光． 無線通信在高壓配電線路電能計量裝置的應用[J]．電測與儀表,2016,(19):72-76．