電力自動(dòng)化無線通信網(wǎng)絡(luò)的分析與研究

【摘要】網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域被應(yīng)用，受到人們的普遍認(rèn)可。在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中，無線通信技術(shù)也得到推廣應(yīng)用，并且取得了良好的使用效果。本文對(duì)無線通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用進(jìn)行概述，并針對(duì)無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、WiMAX網(wǎng)絡(luò)以及無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的分析和研究，討論無線通信網(wǎng)絡(luò)在電力自動(dòng)化領(lǐng)域中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)所在。

【關(guān)鍵詞】電力；自動(dòng)化；無線通信；網(wǎng)絡(luò)

隨著社會(huì)的信息化進(jìn)步，通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了飛躍性的發(fā)展。通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都有所應(yīng)用，并且受到人們的廣泛關(guān)注和認(rèn)可，得到了大范圍的推廣。隨著通信技術(shù)發(fā)展步伐的加快，電力公司也將此項(xiàng)技術(shù)加以應(yīng)用。和傳統(tǒng)的有線通信技術(shù)比較而言，無線通信技術(shù)在電力公司的工作中應(yīng)用更加簡(jiǎn)便、快捷，而且不受地點(diǎn)、空間和環(huán)境的現(xiàn)在，對(duì)電力公司的經(jīng)濟(jì)效益的提高發(fā)揮了重要作用。隨著國家電網(wǎng)對(duì)電力自動(dòng)化要求的提出，無線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)被應(yīng)用其中，并逐步發(fā)展成為電力系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分。

1、無線通信網(wǎng)絡(luò)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用概述

無線通信網(wǎng)絡(luò)通常由無線基站、無線終端、應(yīng)用管理器等三個(gè)主要部分組成。無線通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，尤其是在遠(yuǎn)處監(jiān)控變電站中的使用發(fā)揮了明顯的優(yōu)勢(shì)，不僅使電纜的投入費(fèi)用節(jié)省，而且在安裝方面也很簡(jiǎn)單快捷。但是因?yàn)殡姶鸥蓴_對(duì)無線通信有很大的干擾作用，因此限制了其帶寬容量和通信設(shè)備間允許的最大距離。電力公司通常選擇兩種方式來使用無線通信：一種是將現(xiàn)有的公共通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施加以利用；另一種是假設(shè)專門的無線通信網(wǎng)絡(luò)。使用專門的通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于電力公司來說可對(duì)其進(jìn)行更多方面的控制，但是同時(shí)也存在著安裝和維護(hù)的大量的費(fèi)用投資問題。近年來，無線通信網(wǎng)絡(luò)在電力自動(dòng)化中應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展起來，很多蜂窩網(wǎng)絡(luò)的在變電站的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中應(yīng)用，但是只能用于小量數(shù)據(jù)的傳輸，不能完全滿足變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要。近年來，隨著無線通信技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，混合式無線網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的無線通信系統(tǒng)提供的自動(dòng)化應(yīng)用在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中得以應(yīng)用，顯示良好的使用效果。

2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

2.1自動(dòng)儀表讀取

無線自動(dòng)儀表讀?。ㄒ韵潞?jiǎn)稱WAMR），改變了電力公司人工進(jìn)行抄表的歷史，同時(shí)還具備了對(duì)客戶實(shí)時(shí)能量消耗的計(jì)價(jià)模式，為顧客和公司都提供了極大的方便。實(shí)時(shí)計(jì)價(jià)模式使公司和客戶的儀表之間實(shí)現(xiàn)了無線的雙向通信。電力公司的控制中心對(duì)來自儀表的數(shù)據(jù)信息通過多跳式無線通信的方式來進(jìn)行收集，給電力公司的工作增加了靈活性，同時(shí)還解放了人工抄表帶來的各種問題。

WAMR系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮了多項(xiàng)功能，包括：對(duì)個(gè)體儀表、群體儀表、全球儀表實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的讀取功能；對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)的遙測(cè)功能；網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的自動(dòng)重新配置功能；儀表設(shè)備狀態(tài)的自動(dòng)化監(jiān)控功能等等。這些功能的發(fā)揮，為電力公司對(duì)電網(wǎng)和儀表設(shè)備的管理和維護(hù)提供了巨大的方便，從而大大節(jié)省了系統(tǒng)應(yīng)用和維護(hù)的成本。隨著WAMR技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，這種無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能必將更加的安全可靠。

2.2電力系統(tǒng)監(jiān)控

因?yàn)樽匀粸?zāi)害和意外事故的影響，設(shè)備和電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)南面出現(xiàn)故障，從而造成對(duì)電力工作的干擾和供電服務(wù)的中斷。針對(duì)此方面帶來的負(fù)面影響，電力系統(tǒng)應(yīng)該對(duì)此進(jìn)行科學(xué)的監(jiān)測(cè)和控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，及時(shí)采取有效措施進(jìn)行預(yù)防和控制。在此種問題上，WSN技術(shù)在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中加以應(yīng)用能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供可靠的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)支持，而且其成本也較低，不會(huì)對(duì)電力公司造成經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。WSN技術(shù)通過對(duì)無線傳感器節(jié)點(diǎn)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的有效監(jiān)控，以減少電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)用于故障監(jiān)測(cè)和維護(hù)的時(shí)間。使用WSN技術(shù)還可以對(duì)服務(wù)的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，如終端時(shí)長和維修時(shí)長的計(jì)算等等。

3、WiMAX網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（WMN）在電力自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1混合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系的優(yōu)勢(shì)分析

以WiMAX網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)（WMN）組成混合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)體系，具有很大的優(yōu)勢(shì)性。首先，安裝的成本較低，只需要在線路上取幾個(gè)點(diǎn)將其同有線網(wǎng)絡(luò)連接即可，使基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金投入大大減少，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)改造的費(fèi)用合理利用。其次，運(yùn)行可靠性高無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)區(qū)域，其無線傳送中樞為無線連接的信息傳送提高了路徑的冗余配備，這就使單獨(dú)發(fā)展故障和連接瓶頸得以避免，大大增加了通信的可靠性。再次，具有較大范圍的覆蓋區(qū)域。在無線網(wǎng)絡(luò)中的增加了調(diào)制配置，具有更廣泛的WLAN覆蓋范圍，可以實(shí)現(xiàn)高速度遠(yuǎn)距離間的數(shù)據(jù)通信。另外，具有自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)連通的功能。在此混合式網(wǎng)絡(luò)體系中，無線網(wǎng)絡(luò)區(qū)域可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)地自我組織和自我配置。換言之，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)自動(dòng)建立并保持網(wǎng)絡(luò)連通這可以為電力公司提供無縫多跳式互聯(lián)服務(wù)。

3.2WiMAX和無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的混合式體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵

3.2.1WiMAX塔臺(tái)的最佳放置

首先，在混合式體系結(jié)構(gòu)中，WiMAX塔臺(tái)配有昂貴的RF硬件，應(yīng)將其配置在區(qū)域的最佳位置，這樣以將基礎(chǔ)設(shè)計(jì)剪裁的成本降低同時(shí)又得到良好的服務(wù)質(zhì)量。為改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)容量，限制無線電干擾，開發(fā)通信協(xié)議時(shí)應(yīng)使用先進(jìn)的無線電技術(shù)。其次，需要使用低反應(yīng)時(shí)間切換管理算法來支持移動(dòng)設(shè)施控制器的通信服務(wù)。將無線界面的多重繼承能力加以改進(jìn)，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由器的相應(yīng)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行良好的設(shè)置。最后，使用有效的加密術(shù)和密碼系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全的維護(hù)。需要改進(jìn)或重新創(chuàng)建物理層到應(yīng)用層的協(xié)議。在這方面需要—個(gè)跨層設(shè)計(jì)來共同優(yōu)化主要網(wǎng)絡(luò)功能以及設(shè)計(jì)適合無線信道動(dòng)態(tài)特點(diǎn)的通信協(xié)議集。

4、結(jié)語

在電力自動(dòng)化系統(tǒng)中使用無線通信網(wǎng)絡(luò)，可以大大提高電力工作的效率，同時(shí)節(jié)約成本，提高工作質(zhì)量。本文旨在建立適應(yīng)不同種類電力系統(tǒng)自動(dòng)化應(yīng)用要求的混合式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，為電力公司的自動(dòng)化建設(shè)提供一個(gè)新的結(jié)構(gòu)化框架從而更加有效地做出決策。

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