電力計(jì)量自動(dòng)化現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

楊晶

國(guó)網(wǎng)江蘇省電力有限公司揚(yáng)州供電分公司 江蘇 揚(yáng)州 225000

引言

有效開(kāi)展配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中的配電工作，應(yīng)注重運(yùn)行效益方面的管理，在控制輸配電工作開(kāi)展收益方面，應(yīng)加強(qiáng)配電網(wǎng)計(jì)量管理。電力計(jì)量通信應(yīng)結(jié)合時(shí)代技術(shù)進(jìn)步發(fā)展的具體要求，通過(guò)控制無(wú)線(xiàn)自動(dòng)通信設(shè)備在電力計(jì)量中的應(yīng)用，提高了具體設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的應(yīng)用，以及設(shè)備間的設(shè)計(jì)優(yōu)化，來(lái)提高電力計(jì)量工作的具體開(kāi)展效率。采用無(wú)線(xiàn)微功率通訊檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行電能計(jì)量，在應(yīng)用中主要是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)控制協(xié)議下的網(wǎng)絡(luò)傳感器，進(jìn)一步控制在電能計(jì)量過(guò)程中的通信效率。

1 電力自動(dòng)化通信系統(tǒng)內(nèi)涵

電力自動(dòng)化通信系統(tǒng)比較復(fù)雜，存在著非常明顯的系統(tǒng)性和自動(dòng)化特點(diǎn)。就系統(tǒng)內(nèi)部而言，有安全保護(hù)以及電力管理兩方面的內(nèi)容，通過(guò)這種方式，為電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提供足夠的支持和保障。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，自動(dòng)化通信系統(tǒng)不僅影響到電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，而且極大地提高了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率，因此，要充分發(fā)揮電力自動(dòng)化通信系統(tǒng)的價(jià)值和作用，首先要做好電力自動(dòng)化通信系統(tǒng)的安全防護(hù)工作。我國(guó)目前電力自動(dòng)化通信系統(tǒng)的安全問(wèn)題十分突出，對(duì)我國(guó)電力自動(dòng)化通信系統(tǒng)的安全和正常運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅，在這種情況下，必須找出安全問(wèn)題的成因，制定有針對(duì)性的防護(hù)解決策略，更好地滿(mǎn)足人們對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的需求。

2 無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)分析

①有線(xiàn)通信技術(shù)，該技術(shù)需要建設(shè)大量的基礎(chǔ)通信設(shè)施進(jìn)行工作，而架設(shè)的電纜易受惡劣氣候影響，通信效果不理想。②無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，具有適用范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)傳輸效果好等優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。一種無(wú)線(xiàn)技術(shù)被應(yīng)用于電力自動(dòng)化系統(tǒng)中：無(wú)線(xiàn)廣域網(wǎng)、局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、個(gè)域網(wǎng)。與有線(xiàn)通信技術(shù)相比，該技術(shù)需要的通信基礎(chǔ)設(shè)施少，安裝方便，施工難度小，所用電纜成本低，但在應(yīng)用中也存在一些技術(shù)缺陷，如可敏銳地發(fā)現(xiàn)大氣中存在的具有干擾作用的電磁波，傳輸時(shí)容易被竊取。為了有效地避免這一問(wèn)題在電力系統(tǒng)自動(dòng)化中的應(yīng)用，提高信號(hào)傳輸?shù)陌踩裕芯空邆冄芯苛嗽诩夹g(shù)應(yīng)用中采用專(zhuān)用的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架設(shè)，以提高其應(yīng)用效果。當(dāng)前，隨著數(shù)字技術(shù)、電子技術(shù)等多種技術(shù)的發(fā)展，無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)產(chǎn)生了一種新的應(yīng)用，在自動(dòng)化技術(shù)的要求下，系統(tǒng)能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)進(jìn)行準(zhǔn)確、高效的數(shù)據(jù)監(jiān)控。本系統(tǒng)采用了多種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，本文選擇了其中兩種技術(shù)，對(duì)東南沿海一座城市的電力企業(yè)的電力系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化研究，并對(duì)其中兩種技術(shù)進(jìn)行了應(yīng)用探討。

3 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)運(yùn)作的基本原理

在計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)方面，電網(wǎng)企業(yè)員工對(duì)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的依賴(lài)度較高，其原因除了安全、有效外，更多的是省時(shí)省力。

測(cè)量自動(dòng)化系統(tǒng)的基本構(gòu)成包括4個(gè)子系統(tǒng)，對(duì)這些子系統(tǒng)的分類(lèi)主要是通過(guò)對(duì)用戶(hù)類(lèi)型和配變進(jìn)行監(jiān)控形成的。一是針對(duì)大用戶(hù)的負(fù)荷管理系統(tǒng)，二是針對(duì)普通居民的低電壓抄表系統(tǒng)，三是配變監(jiān)控系統(tǒng)，四是電能力測(cè)控系統(tǒng)。

現(xiàn)實(shí)的電網(wǎng)測(cè)量工作中，主要是通過(guò)對(duì)終端的監(jiān)測(cè)手段實(shí)現(xiàn)計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行。但網(wǎng)絡(luò)、電話(huà)撥號(hào)等均屬于計(jì)量自動(dòng)化的主要信號(hào)通道，可通過(guò)這些信號(hào)通道在測(cè)量工作中實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的規(guī)定性限制標(biāo)準(zhǔn)，并在一定程度上將電能存儲(chǔ)在終端的運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送到主服務(wù)器。在電網(wǎng)企業(yè)新時(shí)期計(jì)量工作中，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)能夠快速、實(shí)時(shí)地掌握到現(xiàn)場(chǎng)電力設(shè)備中存在的數(shù)據(jù)信息，并能對(duì)儀表進(jìn)行讀數(shù)，實(shí)現(xiàn)比較有效的數(shù)據(jù)采集。而且這類(lèi)數(shù)據(jù)獲取方式通常是周期性的，與傳統(tǒng)的計(jì)量方法相比，通過(guò)系統(tǒng)本身就能自動(dòng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息內(nèi)容進(jìn)行反饋源，不僅更為有效地節(jié)省了人力成本，而且在很大程度上提高了數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，整體工作效率得到了全面優(yōu)化。

4 計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)踐特點(diǎn)

第一，電力設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)查詢(xún)?；谟?jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)，工作人員可以根據(jù)自己所需查詢(xún)的電力設(shè)備數(shù)據(jù)信息，設(shè)定相關(guān)查詢(xún)條件，以便科學(xué)、高效地查詢(xún)想要讀取的數(shù)據(jù)信息，例如對(duì)耗電量、表碼等進(jìn)行查詢(xún)。第二，在線(xiàn)監(jiān)控。主要是指在實(shí)際監(jiān)測(cè)過(guò)程中，一旦發(fā)現(xiàn)某一節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常的問(wèn)題，就能迅速通超量測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)的檢視，了解相關(guān)節(jié)點(diǎn)的運(yùn)作狀況，如果節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)某種異常情況，系統(tǒng)將自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信息。與此同時(shí)，計(jì)量自動(dòng)化系統(tǒng)本身還具有報(bào)警查詢(xún)功能，可以對(duì)某一時(shí)段內(nèi)發(fā)生的所有報(bào)警事件進(jìn)行綜合整理和相應(yīng)的查詢(xún)。第三部分為電力設(shè)備數(shù)據(jù)的抄表工作，即對(duì)部分工廠(chǎng)或居民用戶(hù)的電表及相關(guān)計(jì)量裝置數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)、有效的抄寫(xiě)，并且這個(gè)過(guò)程往往都是通過(guò)遠(yuǎn)程操作來(lái)完成的，不僅具有很高的時(shí)效性，而且能夠快速、合理地分析實(shí)際用電量。

5 電力計(jì)量工作中采用無(wú)線(xiàn)通信微功率傳感技術(shù)的優(yōu)勢(shì)比較

隨著配網(wǎng)工程的開(kāi)展，隨著輸配工作對(duì)電能計(jì)量和控制工作的相應(yīng)要求越來(lái)越高，無(wú)線(xiàn)微功率通信檢測(cè)技術(shù)在配網(wǎng)線(xiàn)路設(shè)置中將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

充分利用無(wú)線(xiàn)微功率通信檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行電力計(jì)量，在技術(shù)應(yīng)用設(shè)備的安裝、運(yùn)行控制環(huán)節(jié)，由于設(shè)備間技術(shù)集成程度高，所以在設(shè)備的應(yīng)用組織安裝方面實(shí)施起來(lái)比較簡(jiǎn)單，同時(shí)在控制安裝工作中，應(yīng)對(duì)安裝控制方面執(zhí)行的技術(shù)應(yīng)用指標(biāo)做出相應(yīng)的調(diào)整，以確保在無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的控制中，設(shè)備的安裝配置能達(dá)到較高的技術(shù)要求，從而使無(wú)線(xiàn)電力計(jì)量通信技術(shù)能充分發(fā)揮作用[1]。并且這個(gè)過(guò)程往往都是通過(guò)遠(yuǎn)程操作來(lái)完成的，不僅具有很高的時(shí)效性，而且能夠快速、合理地分析實(shí)際用電量。

采用無(wú)線(xiàn)微功率通訊裝置，可以充分發(fā)揮其在運(yùn)行控制中的抗干擾性能，在電力電網(wǎng)配電網(wǎng)配電運(yùn)行環(huán)境中，由于電網(wǎng)中電磁強(qiáng)度較大，同時(shí)電波方面的雜波干擾現(xiàn)象也比較嚴(yán)重，因此，在無(wú)線(xiàn)通信電力計(jì)量器具應(yīng)用中，應(yīng)使具體計(jì)量器具具有較強(qiáng)的抗干擾性能。而且在電網(wǎng)環(huán)境中，隨著電力負(fù)荷的不斷變化，在無(wú)線(xiàn)通信的實(shí)施過(guò)程中不會(huì)受到與之對(duì)應(yīng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的影響。所以在電網(wǎng)配電運(yùn)行中，對(duì)于微功率通信檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用較多。且技術(shù)廣泛應(yīng)用于輸配電運(yùn)行中的配網(wǎng)抄表環(huán)節(jié)、工業(yè)化生產(chǎn)的遙感控制環(huán)節(jié)、測(cè)控技術(shù)應(yīng)用、安全防火等領(lǐng)域。

6 微功率無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中面臨的問(wèn)題

隨著電力配網(wǎng)工作的開(kāi)展，由于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用環(huán)節(jié)的應(yīng)用范圍較廣，所以在電力網(wǎng)運(yùn)行中，無(wú)線(xiàn)微功率通信檢測(cè)技術(shù)，在技術(shù)發(fā)展上有了很大的進(jìn)步。

而且在無(wú)線(xiàn)通信控制工作中，應(yīng)針對(duì)影響電力網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的復(fù)雜電磁環(huán)境因素，在提高技術(shù)應(yīng)用水平的同時(shí)，針對(duì)面臨的具體技術(shù)問(wèn)題，提出有效的解決措施。

例如在電力通信網(wǎng)絡(luò)中，由于與之對(duì)應(yīng)的電力信息采集控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)備配置方面，由于與之對(duì)應(yīng)的設(shè)備制造控制廠(chǎng)商所遵循的技術(shù)執(zhí)行參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不同，導(dǎo)致在無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備的通信模塊進(jìn)行信息傳輸工作時(shí)，將會(huì)受到嚴(yán)重的影響，從而導(dǎo)致與之對(duì)應(yīng)的模塊在設(shè)備通信中所執(zhí)行的協(xié)議存在很大的差異。造成配網(wǎng)運(yùn)行中相應(yīng)設(shè)備功能不能正常有效地發(fā)揮，同時(shí)在電力計(jì)量應(yīng)用中，采用微功率無(wú)線(xiàn)通信模塊進(jìn)行配置，由于設(shè)備組成上的差異，將使通信傳輸?shù)墓ぷ餍蔬M(jìn)一步降低。

7 無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)裝置設(shè)計(jì)

7.1 檢測(cè)指標(biāo)

小功率無(wú)線(xiàn)通信的優(yōu)點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)穩(wěn)定、通信可靠性高、傳輸速度快、無(wú)須布線(xiàn)。但在實(shí)際應(yīng)用中，微功率無(wú)線(xiàn)通信存在以下缺點(diǎn)：通信效果差、同頻干擾、射頻性能指標(biāo)超限、協(xié)議一致性差等問(wèn)題。為此，有必要對(duì)微功率無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備間的通信狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，以驗(yàn)證不同微功率無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備間的互聯(lián)和性能，保證微功率無(wú)線(xiàn)通信設(shè)備間網(wǎng)絡(luò)的高效、可靠的組織。

7.2 檢測(cè)方法

空中報(bào)文的物理層、MAC層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層在協(xié)議一致性測(cè)試過(guò)程中必須進(jìn)行解釋和校驗(yàn)。這些信息層中的每一層都有各種消息內(nèi)容需要解析測(cè)試。

7.3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

在電力配網(wǎng)工作中，由于電力配網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行復(fù)雜程度不斷提高，導(dǎo)致在配電運(yùn)行工作中，相應(yīng)的工作開(kāi)展復(fù)雜程度也在不斷提高，同時(shí)在工作開(kāi)展中應(yīng)該重視將無(wú)線(xiàn)微功率技術(shù)應(yīng)用在電力配網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)中的設(shè)備配置應(yīng)用中。當(dāng)前電力配網(wǎng)采用無(wú)線(xiàn)微功率檢測(cè)通信技術(shù)，主要利用技術(shù)對(duì)電表計(jì)量工作進(jìn)行誤差測(cè)量。并且在電力配網(wǎng)檢測(cè)采集中，利用微功率無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，對(duì)改善通信中電磁波的抗干擾能力，所起到的作用也十分明顯。由于無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)系統(tǒng)的裝置設(shè)計(jì)中所采用的技術(shù)在功能上比較全面，所以在技術(shù)應(yīng)用上應(yīng)對(duì)無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)儀的設(shè)計(jì)進(jìn)行有效的研究。在進(jìn)行整體無(wú)線(xiàn)探測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)過(guò)程中，應(yīng)對(duì)設(shè)計(jì)中系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的組成部分形成有效的劃分。

7.4 硬件方面的設(shè)計(jì)

微功率無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)設(shè)備檢測(cè)設(shè)計(jì)開(kāi)展時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)硬件配置方面的設(shè)計(jì)工作的管理，在管理控制中，應(yīng)增加無(wú)線(xiàn)通信控制單元中射頻接收控制單元硬件設(shè)計(jì)模塊，以提高硬件性能。RF收發(fā)芯片中，應(yīng)根據(jù)通信執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)芯片控制編程寄存器的數(shù)量進(jìn)行設(shè)計(jì)，并加以改進(jìn)。與此同時(shí)，在系統(tǒng)硬件內(nèi)部構(gòu)成中，通信控制單元、功率放大方面應(yīng)注重功率控制放大器的有效管理，在功率放大器、低噪聲控制器及相應(yīng)壓控振蕩器等方面應(yīng)充分調(diào)整信號(hào)增益，以確保無(wú)線(xiàn)控制通訊模塊運(yùn)行時(shí)，相應(yīng)的射頻操作能有效地滿(mǎn)足通信方面的具體要求[2]。本系統(tǒng)應(yīng)用組態(tài)中，應(yīng)將無(wú)線(xiàn)控制模塊中的微功率組態(tài)方案設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，并通過(guò)對(duì)本系統(tǒng)設(shè)備外設(shè)的有效控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電路芯片組態(tài)的進(jìn)一步改進(jìn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)配網(wǎng)微功率無(wú)線(xiàn)通信裝置的控制。組態(tài)項(xiàng)目控制應(yīng)調(diào)整射頻信號(hào)的接收方式，組態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)應(yīng)調(diào)整工作控制頻段和通信通道方面的工作，開(kāi)展通信改善方面的硬件組態(tài)優(yōu)化[3]。在無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用中，應(yīng)該將無(wú)線(xiàn)通信檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用方面的通信信道進(jìn)行合理的控制和調(diào)節(jié)，在信道控制調(diào)節(jié)中，應(yīng)該對(duì)信道組方面的控制加強(qiáng)管理。

8 結(jié)束語(yǔ)

為推動(dòng)電力網(wǎng)微功率無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應(yīng)用，應(yīng)不斷擴(kuò)大無(wú)線(xiàn)微功率技術(shù)的應(yīng)用范圍。與此同時(shí)，在管理上要把電力配網(wǎng)運(yùn)行中具體的抄表自動(dòng)化控制有效地運(yùn)用到無(wú)線(xiàn)微功率通信技術(shù)中去，在控制工作中要充分地對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用中的配置架構(gòu)進(jìn)行有效安排，根據(jù)無(wú)線(xiàn)通信控制協(xié)議中的通信規(guī)范，確定最終的檢測(cè)與測(cè)試運(yùn)行方案，使無(wú)線(xiàn)通信中的微功率技術(shù)應(yīng)用能充分地發(fā)揮其作用。在對(duì)系統(tǒng)配置模塊進(jìn)行優(yōu)化研究時(shí)，需要對(duì)無(wú)線(xiàn)互通模塊控制的通信單元進(jìn)行有效的控制管理。為滿(mǎn)足基于微功率無(wú)線(xiàn)通信的電力分配網(wǎng)電能計(jì)量的工作要求，在管理控制中，應(yīng)對(duì)模塊單元進(jìn)行科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，以調(diào)整設(shè)計(jì)方案。