劉增超+宋香濤
摘要:在當(dāng)前社會(huì)飛速發(fā)展過(guò)程中,通過(guò)對(duì)電力線路進(jìn)行通信網(wǎng)絡(luò)輸配過(guò)程中,微功率無(wú)線通信技術(shù)的應(yīng)用,使得電力線路有效的解決了需要遠(yuǎn)距離傳輸所引發(fā)的使用性問(wèn)題,但是與此同時(shí)也需要電力線路信息的及時(shí)同步。
關(guān)鍵詞:電力線路;微功率;無(wú)線通信技術(shù);適應(yīng)性
通過(guò)在利用無(wú)線通信技術(shù)輸配電力線路的過(guò)程中,無(wú)線通信技術(shù)的使用使得電力線路的信號(hào)傳輸具備了投入成本低、建設(shè)方便的優(yōu)勢(shì)。而在當(dāng)前的電力線路無(wú)線通信技術(shù)的使用方案中,國(guó)家需要在對(duì)無(wú)線通信技術(shù)進(jìn)行管理限制時(shí)采用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)進(jìn)行大規(guī)模的電力線路建設(shè)(通過(guò)在輸配電力線路中應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù),使得電力線路的信號(hào)傳輸具備了投入成本低、建設(shè)方便的優(yōu)勢(shì)。而在當(dāng)前的電力線路無(wú)線通信技術(shù)的使用方案中,國(guó)家需要對(duì)使用的無(wú)線通信技術(shù)方案進(jìn)行嚴(yán)格的管理審核后,才能大規(guī)模的在電力線路建設(shè)中使用其技術(shù))。而在建設(shè)過(guò)程中正是由于采用的微功率無(wú)線通信技術(shù)具備了靈活性、系統(tǒng)的間接優(yōu)勢(shì),成為了當(dāng)前電力線路專網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中廣泛使用的技術(shù)之一。然而當(dāng)前絕大多數(shù)無(wú)線通信技術(shù)比如無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無(wú)線的區(qū)域網(wǎng)線路建設(shè)技術(shù)在進(jìn)行線路設(shè)計(jì)時(shí)都是為了將無(wú)線通信技術(shù)使用于將信號(hào)遍布局限于公里之內(nèi)的電力線路建設(shè)中。正是在建設(shè)過(guò)程中通過(guò)使用微功率無(wú)線通信技術(shù)從而使得電力線路的建設(shè)通信功能能夠與原始的電力線路環(huán)境范圍之內(nèi)存在較大的差距。在當(dāng)前建設(shè)電力線路的過(guò)程中,通過(guò)針對(duì)電力線路中使用微功率無(wú)線通信技術(shù)的研究中,針對(duì)微功率無(wú)線通信技術(shù)在遠(yuǎn)距離線路進(jìn)行信號(hào)傳輸?shù)男阅荛_展分析,從不同角度對(duì)微功率無(wú)線通信技術(shù)如何進(jìn)行遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸進(jìn)行研究,提出相應(yīng)針對(duì)性方案。但是(所得)研究成果并為(將)對(duì)通信的信號(hào)與距離產(chǎn)生一定的影響。在當(dāng)前的各種微功率無(wú)線信號(hào)電力線路建設(shè)中,IEEE802,11g(2,4GHz)技術(shù)就使用了ISM的信號(hào)頻段,此種無(wú)線通信技術(shù)在使用過(guò)程中具備了較高的兼容優(yōu)點(diǎn)。基于此通過(guò)對(duì)IEEE802,11g無(wú)線通信技術(shù)為例進(jìn)行分析,從而獲得TEEE2030標(biāo)準(zhǔn)定義的通信技術(shù)適用性,為電力線路的建設(shè)提供一定的參考。
1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]。
2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。
2.1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。
2.2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:
2.2.1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。
2.2.2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(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。
2.3約束通信性能的條件
2.3.1接收信號(hào)
在無(wú)線信息的傳輸?shù)缆分?,信?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。
2.3.2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。
2.3.3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)。
3微功率無(wú)線通信信息的終端時(shí)間同步
以往的微功率無(wú)線通信技術(shù)并沒有充分考慮到工業(yè)控制業(yè)務(wù)的時(shí)間同步需求,但是當(dāng)前現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信重點(diǎn)選取全球定位系統(tǒng)作為整個(gè)信息的終端設(shè)備,此方法容易受操作成本、布置環(huán)境、運(yùn)行安全性等因素影響,為此,選取通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳遞,也是獲取終端設(shè)備時(shí)鐘的重要渠道之一。
3.1無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)信息的終端同步方案
本文基于IEEE1588精度同步思想的基礎(chǔ)上,制定一種可于軟件層面上實(shí)現(xiàn)同步的電力線路適應(yīng)方案,此方案并不需要額外硬件,只需在IEEE802.11g設(shè)備上裝設(shè)一個(gè)全新的軟件,以滿足高精度、操作簡(jiǎn)便、電力線路在線監(jiān)測(cè)等需求。而且整個(gè)電力線路的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中,通信節(jié)點(diǎn)需先由同步網(wǎng)內(nèi)取得精度較高的業(yè)務(wù)時(shí)鐘,而后把此時(shí)鐘的信息一層一層地傳遞到周邊等級(jí)相對(duì)的時(shí)鐘。
3.2微功率無(wú)線通信技術(shù)同步算法性能
此次所分析的微功率無(wú)線通信技術(shù)同步算法,在計(jì)算時(shí)常會(huì)出現(xiàn)誤差,主要源于以下部分:①通信設(shè)備的時(shí)鐘業(yè)務(wù)源的時(shí)鐘頻率方面出現(xiàn)誤差;②在計(jì)算時(shí)鐘時(shí)候,T1、T2、T3、T4時(shí)間段精準(zhǔn)性受影響[3];③把時(shí)鐘信息直接由主時(shí)鐘傳到時(shí)鐘這一過(guò)程話費(fèi)較長(zhǎng)時(shí)間。對(duì)于傳輸時(shí)延情況,相關(guān)人員可選取成功傳輸?shù)母怕视?9.0%時(shí),所需時(shí)長(zhǎng)Tt2。計(jì)算公式表示為:
其中,Nr代表重傳次數(shù),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(shí)鐘的頻率,foffset代表節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘的頻率,也就等同參考時(shí)鐘所產(chǎn)生的誤差,TP1代表處理物理層時(shí)需耗費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)。在處理物理層時(shí)候,所耗費(fèi)的時(shí)間誤差用微秒計(jì)數(shù),得出的同步時(shí)刻的精度也用微秒表示。
4結(jié)語(yǔ)
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)。
參考文獻(xiàn):
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