Zig Bee技術(shù)在配電通信組網(wǎng)中的應(yīng)用研究

黃琦斌

摘要：文章針對現(xiàn)代的電力系統(tǒng)，Zig Bee技術(shù)有著越來越為廣泛的應(yīng)用，作為針對現(xiàn)代的無線通訊技術(shù)，在現(xiàn)代配電通信組網(wǎng)之中，以Zig Bee技術(shù)為根基，進(jìn)行一種有效方案的探討，本文對此進(jìn)行有效探討，希望可以促進(jìn)有關(guān)行業(yè)的自身發(fā)展。關(guān)鍵詞：Zig Bee技術(shù)；配電通信組網(wǎng)；應(yīng)用

0 引言

FPI是現(xiàn)代主流配電系統(tǒng)中的故障指示器，但是FPI只能確定是否存在故障，不能進(jìn)行故障的準(zhǔn)確定位，所以在故障發(fā)生的時候，普遍需要人工查詢來確定故障的位置，現(xiàn)代配電通信組網(wǎng)之中采用具有通信技術(shù)的FPI可以有效的對故障進(jìn)行定位，縮短了人工投入和勞動時間，F(xiàn)PI具有的通信功能對于配電通信組網(wǎng)有著十分重大的意義，本文對于Zig Bee技術(shù)進(jìn)行了探討，并且討論了Zig Bee模塊應(yīng)用于FPI之中將會如何對FPI的工作效果進(jìn)行提升，想要具體討論這些，首先應(yīng)該Zig Bee技術(shù)有著長足的認(rèn)識。

1 Zig Bee技術(shù)簡介

Zig Bee技術(shù)是一種雙向無線通訊技術(shù)，自身的特點為距離較近、功耗較低、成本較低。其應(yīng)用的主要方面為距離較短、消耗較低的電子設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸，一些周期性數(shù)據(jù)、間歇性數(shù)據(jù)、低反應(yīng)時間的數(shù)據(jù)的傳輸。

Zig Bee類似于移動網(wǎng)絡(luò)，是一種可靠性很高的無線傳輸網(wǎng)絡(luò)。模塊相當(dāng)于移動網(wǎng)絡(luò)中的基站，起著一樣的作用。通訊距離可以無限擴(kuò)展，但是在現(xiàn)階段普遍為幾百米。

Zig Bee擁有較多的無線傳輸模塊，在網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，不同模塊之間可以進(jìn)行通信過程，節(jié)點之間的通信距離可以無限距離的延伸，通過較多的無線傳輸模塊可以共同組成網(wǎng)絡(luò)平臺。

和移動終端的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)不同的是，Zig Bee網(wǎng)絡(luò)主要的應(yīng)用方面便是工業(yè)的現(xiàn)場通信，所以必須相比于移動網(wǎng)絡(luò)具有簡單和價格低的特點，更為適合現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)使用。所以現(xiàn)代的配線通信組網(wǎng)之中需要采用具有Zig Bee模塊的FPI，可快速進(jìn)行故障定位，幫助線路在出現(xiàn)意外的時候，進(jìn)行精確定位和快速定位，盡早找到故障所在，盡快進(jìn)行回復(fù)配電工作。

2 技術(shù)特點

Zig Bee是一種無線連接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（歐洲流行）和915 MHz（美國流行）3個頻段上，分別具有最高250kbit/s、20kbit/S和40kbit/s的傳輸速率，傳輸距離通常為75米左右，但是可以進(jìn)行無線延伸。作為一種無線通信技術(shù)，Zig Bee具有如下特點：（1）消耗較?。篫igBee普遍消耗較低，其可以采用休眠模式，即使在工作之中其發(fā)射功率也較低，功耗低，因為這樣的特點，Zig Bee對于各種能源的消耗非常低。據(jù)估算，Zig Bee設(shè)備僅靠兩節(jié)5號電池就可以維持長達(dá)6個月到2年左右的使用時間，這是其它無線設(shè)備望塵莫及的。（2）價格低廉：Zig Bee成本非常低，而且在未來的發(fā)展過程中有希望持續(xù)走低，降低到一個全民都可以接受的價格范圍之間，Zig Bee技術(shù)是全人類的技術(shù)，其在使用過程中專利費用不需要。在Zig Bee系統(tǒng)的討論中，其低廉的成本更應(yīng)該是一個顯著特點。（3）時延短：Zig Bee技術(shù)在不工作的時間為休眠狀態(tài)，從休眠狀態(tài)進(jìn)入工作狀態(tài)的響應(yīng)時間非常短，搜索設(shè)備的延時也較低，一系列活動的時間延時較短，所以工作之中應(yīng)用較為特殊。因此Zig Bee技術(shù)具有非常良好的即時工作性，在工業(yè)生產(chǎn)之中應(yīng)用可以很好的幫助用戶進(jìn)行反應(yīng)時間較短的工作。（4）網(wǎng)絡(luò)容量大：Zig Bee技術(shù)具有較大的容量，可以容納大量的從屬設(shè)備，通常技術(shù)可以采用星形結(jié)構(gòu)，容納較多的從設(shè)備，而且同一區(qū)域內(nèi)Zig Bee網(wǎng)絡(luò)可以容納較多，組成方式非常靈活。（5）可靠：為了防止數(shù)據(jù)沖突，在Zig Bee技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸中往往會為移動網(wǎng)絡(luò)留下信息通道，并且其運行和傳輸更為可靠。采用了更為可靠的數(shù)據(jù)傳輸方式，在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中，進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中接收接收方面的確認(rèn)信息，如果信息不能接收到，便會重新發(fā)。（6）安全：Zig Bee技術(shù)確保了安全，采用了全新的通信協(xié)議。

3 Zig Beee傳感網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方案

1.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成

Zig Bee傳感網(wǎng)絡(luò)主要有ICU和FPI組成。Icu主要負(fù)責(zé)接收相關(guān)數(shù)據(jù)，其內(nèi)部含有協(xié)調(diào)器，這種模塊構(gòu)成幫助Icu進(jìn)行主要工作。FPI可以診斷故障，進(jìn)行電流電壓的測量，主要因為FPI內(nèi)部含有電流互感器和電場傳感器。FPI具有無線路由的模塊模式，不僅能接收數(shù)據(jù)，還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)路由。

1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

Zig Bee傳感網(wǎng)絡(luò)以Icu為中心，F(xiàn)PI作為子節(jié)點依據(jù)饋線的走向逐級向外延伸，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。Zig Bee采用了Mesh網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為避免信息交互，從而出現(xiàn)的通道堵塞，采用了多路訪問沖突避免算法。網(wǎng)絡(luò)采用了不同相位進(jìn)行不同網(wǎng)絡(luò)組建，以防止通信網(wǎng)路出現(xiàn)擁堵的現(xiàn)象。工業(yè)職中普遍采用的三相電路，即可以設(shè)立3個zig Bee網(wǎng)絡(luò)，放置相互之間出現(xiàn)阻礙。

1.3 ICU安裝在變電站內(nèi)

一方面原因是因為在變電站內(nèi)，ICU的電流更為穩(wěn)定；另外一方面ICU直接建設(shè)在變電站內(nèi)，可以更好的滿足光纖直接與主站建立連接，防止了再架設(shè)線路，節(jié)省成本。FPI通常需要雙電源進(jìn)行供電，主要應(yīng)對各種意外情況，故障出現(xiàn)時保證FPI的正常工作。在線路進(jìn)行正常工作時，進(jìn)行FPI內(nèi)部充電，利用電流互感器從線路中取電進(jìn)行這方面的電力供給。當(dāng)出現(xiàn)意外情況時，電路斷路，F(xiàn)PI的供電便又FPI內(nèi)部供給，保證FPI的正常工作，通常為了整個線路的正常工作，F(xiàn)PI在整個線路內(nèi)的設(shè)置通常要更多。但為了更好地發(fā)揮FPI的定位作用，以下位置也需要安裝FPI：①變電站出線處，用于判斷短路故障發(fā)生在站內(nèi)還是站外；②用戶用電量較大的入口處，保證用戶的用電質(zhì)量；③分路處，來確定電路出現(xiàn)故障時是否是分路的故障；④安裝于電纜與架空線連接處，用于區(qū)分故障發(fā)生在電纜段還是架空線段。

1.4 工作模式

為了降低能源的消耗，同時保證FPI的連續(xù)工作時間，F(xiàn)PI內(nèi)的Zig Bee模塊通常采用休眠狀態(tài)。在休眠狀態(tài)下，ZigBee模塊基本不需要電能的供給，這樣有利于延長FPI在線路故障時的持續(xù)工作時間。報障FPI進(jìn)行正常工作的時間，這種模式可以很好的保證整個配電系統(tǒng)的正常運行。

1.5 路由方式

Zig Bee的網(wǎng)絡(luò)模式為多對一，采用多對一的路由方式可以更好的保證其工作模式，路由路徑交換的更為合理。由于采用“多對一”路由，可省去路由尋址的時間，因此可大大縮短網(wǎng)絡(luò)的通信時延。

2 結(jié)語

在現(xiàn)代的配電通信組網(wǎng)之中，進(jìn)行Zig Bee技術(shù)的廣泛使用，代表了現(xiàn)代技術(shù)的長足進(jìn)步，幫助了現(xiàn)代社會進(jìn)行了自我發(fā)展和自我提升。Zig Bee傳感網(wǎng)絡(luò)通過傳輸FPI確定的故障信息來進(jìn)行信息之間的傳遞，采用Mesh的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得系統(tǒng)具有了自愈的特性。與傳統(tǒng)的通信方式相比，Zig Bee技術(shù)具有更為只能更為廉價的通信方式，對于現(xiàn)代的配電系統(tǒng)進(jìn)行了更為良好的性能提升，可以有效提高現(xiàn)代配電系統(tǒng)中故障排查的能力，值得在現(xiàn)代配電通信組網(wǎng)之中使用。