高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的組建及協(xié)議研究

張彥月

【摘要】 ? ?在當(dāng)前經(jīng)濟、政治、文化不斷發(fā)展變化的新時代下，我國電力網(wǎng)絡(luò)通信規(guī)模不斷擴大，其中的復(fù)雜性與整體性也在不斷提高。在總體電力網(wǎng)絡(luò)通信上看，日益完善的技術(shù)要匹配與之相適應(yīng)的管理制度和智能化電力通信，可靠的電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是我國未來電力網(wǎng)絡(luò)高效化發(fā)展的基礎(chǔ)，它具有的獨特運行機制更是為高速電力的網(wǎng)絡(luò)運行帶來新的發(fā)展方向，是我國在電力通信中常見的手段與方法。本文通過對電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的當(dāng)前概括進行闡述，結(jié)合在電力網(wǎng)絡(luò)中的組建作用，得出高速載波通信是我國當(dāng)前電力行業(yè)存在比較成熟的通信技術(shù)，再通過高速載波通信的實際應(yīng)用，結(jié)合其中存在的局限性，進一步表明高速載波通信技術(shù)尚待提高，為今后的相關(guān)技術(shù)理論研究提供借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】 ? ?電力載波通信 ? 高速通信網(wǎng)絡(luò)組建 ? ?協(xié)議研究

引言

我國的電力發(fā)展隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展而不斷更新?lián)Q代，規(guī)模不斷擴大，復(fù)雜性也不斷提高，在當(dāng)前電力網(wǎng)絡(luò)通信中，高速載波通信是現(xiàn)今比較成熟并且實用性較強的通信技術(shù)，能夠解決大部分當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信中存在的安全問題，并且能夠在高速載波通信的技術(shù)支持下，成功協(xié)調(diào)電網(wǎng)系統(tǒng)中各個區(qū)域內(nèi)的相互聯(lián)系，能夠在當(dāng)前我國繁雜多樣電網(wǎng)系統(tǒng)下建立行之有效的電力措施，為我國電力發(fā)展與建設(shè)提供有效幫助。

一、高速載波通信技術(shù)的概括

電力載波通信通過當(dāng)前所建設(shè)的電力網(wǎng)絡(luò)，通過載波方式進行信息的相互傳遞，在傳統(tǒng)的電力線中，一般分為配電線、輸電線與居民用戶線等。電力載波通信是通過電力為連接支點，將通信信道作為載波通信的一種全新通信技術(shù)方式，在所有電力系統(tǒng)中較為獨特的信息通信交流方式，在此過程中不用再另外加設(shè)通信管道，在我國的發(fā)電廠與變電所等地區(qū)企業(yè)的應(yīng)用廣泛。但是，由于大量地區(qū)存在電力網(wǎng)絡(luò)鋪設(shè)不夠理想，在電力載波運行的過程中存在阻礙，從而導(dǎo)致電力載波通信技術(shù)大范圍推廣存在進度緩慢等情況的發(fā)生，尋求電力載波的新發(fā)展成為當(dāng)前我國電力網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重要方向。

二、高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的組建

高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的組建是依據(jù)低壓電力的通信網(wǎng)絡(luò)物理結(jié)構(gòu)和通信信息的來源進行進一步分析結(jié)合，從中提取出組建的信息網(wǎng)絡(luò)和電力網(wǎng)絡(luò)有著高度的相似性。

2.1網(wǎng)絡(luò)接入方式

在國際化所制定的規(guī)則下，對于網(wǎng)絡(luò)接入方式分為三種局部區(qū)域的組建網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，以CSMA/CD、令牌總線與令牌環(huán)三者為主，從總體來看，三者所應(yīng)用的技術(shù)與理論支撐有著同宗同源的相像之處，此外三者的性能有著異曲同工之妙，但是三者的適用范圍各有不同。CSMA/CD是三者中電力網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍最大的通信網(wǎng)絡(luò)，其所蘊含的強大安裝量與迅捷的運行速率對電力網(wǎng)絡(luò)的交流極為重要，并且CSMA/CD的協(xié)議簡潔明了，但是由于其中存在相互沖突的網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，所以常常會造成發(fā)送信息具有延時性，滯后性等等，在電力網(wǎng)絡(luò)運轉(zhuǎn)過快時會導(dǎo)致超負(fù)荷運行，造成電力網(wǎng)絡(luò)通信的不確定性;令牌總線的存在也完美解決了這個問題，具備獨特的處理沖突領(lǐng)域的方式，能夠在簡短的時間內(nèi)處理電力網(wǎng)絡(luò)中的短幀信息，并且能夠優(yōu)先篩取其中存在的不同級別的信息加以處理解決，但是令牌總線的協(xié)議極為繁雜，并且在電力網(wǎng)絡(luò)信息缺失的情況下會導(dǎo)致延遲過高，處理信息的速度變慢;令牌環(huán)是電力載波通信網(wǎng)絡(luò)中的各個支點相互聯(lián)系的關(guān)鍵，面對超負(fù)荷電力網(wǎng)絡(luò)是具有高效的處理分析方法，能夠較快程度上解決網(wǎng)絡(luò)中存在的優(yōu)先級問題，使得電力網(wǎng)絡(luò)的運行變得更加高效穩(wěn)定，但是由于缺乏高度集中的電力監(jiān)控站，會導(dǎo)致令牌環(huán)只適用于單個電力站點之間的聯(lián)系，在高度集中的管理下會缺乏穩(wěn)定性，效率低下。

電力載波網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實質(zhì)就是采用令牌總線的網(wǎng)絡(luò)接入方式，使得電力網(wǎng)絡(luò)通信的協(xié)議制定更加簡便，具有自身獨特的獨特的優(yōu)勢。

第一，在采用令牌總線的接入方法，使得電力載波通信對雜音與信息的識別更加準(zhǔn)確，根據(jù)令牌總線一個網(wǎng)絡(luò)時段對應(yīng)一個令牌的方式，使得只有擁有時間段令牌的信息才能進行傳遞，大大減少了電力載波通信中數(shù)據(jù)傳輸錯誤現(xiàn)象的出現(xiàn)等;

第二，電力網(wǎng)絡(luò)通信中存在節(jié)點不同，節(jié)點的性質(zhì)與作用也不盡相同，所以根據(jù)令牌總線的運行機制能夠最大程度上克服其中存在的數(shù)據(jù)傳輸錯誤，與電力網(wǎng)絡(luò)信息的正確傳輸;

第三，針對在CSMA/CD中存在的節(jié)點擁有對總體信息數(shù)據(jù)的掌握權(quán)力，從中就可以知道節(jié)點傳播的信息過于龐大與復(fù)雜會使得電力網(wǎng)絡(luò)進行高負(fù)荷運轉(zhuǎn)，在此基礎(chǔ)上采用令牌總線的接入方法，大大降低其中存在的不確定性，能夠根據(jù)現(xiàn)實電力情況對數(shù)據(jù)進行逐個傳遞分析研究，解決電力網(wǎng)絡(luò)高負(fù)荷運轉(zhuǎn)時的產(chǎn)生的問題。

2.2電力通信網(wǎng)絡(luò)的組建種類

在實際的電力通信網(wǎng)絡(luò)組建過程中，應(yīng)用最為廣泛的是美國科技信息公司公司的AN1000電力網(wǎng)絡(luò)，首先可以根據(jù)頻率時段是否高于400 kHz，低于100kHz，電力網(wǎng)絡(luò)通信通常是介于兩者頻率之內(nèi)，稱為增頻電力網(wǎng)絡(luò)，并且該方式傳遞電力通信網(wǎng)絡(luò)的速度能夠達(dá)到110kbps;除了上述列舉的相關(guān)電力通信網(wǎng)絡(luò)，AN1000電力網(wǎng)絡(luò)中還存在針對性的通信創(chuàng)新，例如在實現(xiàn)不同區(qū)域內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)同時傳輸、能夠在不同地區(qū)傳輸時適應(yīng)當(dāng)?shù)仉娏νㄐ啪W(wǎng)絡(luò)，有效地解決了電力通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的惡劣，一定程度上實現(xiàn)了通信信息傳遞的真實性與穩(wěn)定性。

電力網(wǎng)絡(luò)AN1000還根據(jù)不同類型的網(wǎng)絡(luò)接口與元件，重新設(shè)計加工了全新模板的EPROM固件，體現(xiàn)出市場需求性的設(shè)計方向。首先是將固定零件進行整體串聯(lián)，保障元件的關(guān)聯(lián)性，還有一種是根據(jù)電力通信網(wǎng)絡(luò)中的常規(guī)問題，結(jié)合通信性能組成的固件。在上述兩種元件的組合下，將電力網(wǎng)絡(luò)AN1000進行整體串聯(lián)，結(jié)構(gòu)簡便，在按照常規(guī)理論與思維方式，賦予該電力通信網(wǎng)絡(luò)自由性。

在電力網(wǎng)絡(luò)AN1000的啟動生效形態(tài)：

①電力主機形態(tài)：存在控制整體系統(tǒng)的指令令牌;

②非電力主機形態(tài)：可以根據(jù)電力主機形態(tài)發(fā)出的令牌指令進行任務(wù)完成，不能通過令牌掌握整體系統(tǒng);

③輔從電力主機形態(tài)：不能對令牌發(fā)出的指令進行任務(wù)執(zhí)行，并且對電力通信網(wǎng)絡(luò)的使用要依據(jù)主機形態(tài)而定。因此，針對上述三種形態(tài)的電力通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，能夠結(jié)合成下列形式，

三、高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議研究

3.1協(xié)議研究的概括

在電力通信網(wǎng)絡(luò)的影響下，對載波協(xié)議的設(shè)計與研究顯得尤為重要，在協(xié)議設(shè)計中，為了減少協(xié)議的繁雜性，使得其更加簡便明了，通常采用層級的方式進行組織分析，即在協(xié)議設(shè)計的每一級別下構(gòu)建另外一級，使得整體電力網(wǎng)絡(luò)的層級數(shù)量性質(zhì)各不相同，存在差異性，在每個節(jié)點都有自己獨特的標(biāo)識，并且為上層網(wǎng)絡(luò)進行服務(wù)。

3.2串口操作

協(xié)議中MAC 子層主要進行串口流數(shù)據(jù)的發(fā)送與收錄， 并且按照規(guī)定時刻與AN1000相互聯(lián)系，方便進行數(shù)據(jù)信息的交換與傳輸。針對二者相互通信的方式通常是采取直面對象的規(guī)劃工序進行，能夠?qū)崿F(xiàn)多種類型的MAC工作，包含有RS232設(shè)計與Win32Port等系列設(shè)計方式進行。前者對相關(guān)串口工作進行抽象規(guī)劃，將電力通信網(wǎng)絡(luò)中的全部相關(guān)接口重新組織，形成行的聯(lián)系，即Win32Port是根據(jù)前者的概念引出，并且解決了通信的下端接口，串聯(lián)中使用API函數(shù)進行計算設(shè)計。

進行串口操作時，首先將電力通信的內(nèi)部系統(tǒng)按照令牌指示進行啟動，在啟動環(huán)節(jié)，如果產(chǎn)生兩個串口連接線，就可以把這兩個線路程序當(dāng)做該操作內(nèi)容信息的錄入與讀取。此外，根據(jù)常規(guī)原理進行錄入讀取的程序設(shè)計，并通過內(nèi)部關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)啟動，也可以進行信息數(shù)據(jù)的重新規(guī)劃，防止出現(xiàn)重大事故時直接通過串口進行事件的處理，而是按照串口程序?qū)?nèi)部事故的通信信息發(fā)出，外界接收信息后提出針對性的解決措施與解決行為，并且將此次事故進行收錄。相較于傳統(tǒng)處理程序顯得更為靈活，將通信信息的傳遞時間大大縮短，提高處理意外事故的效率。

3.3建立消息循環(huán)

電力通信網(wǎng)絡(luò)存在初次運行的過程中，內(nèi)部通信指令會將此次消息循環(huán)的時段傳輸?shù)紸N1000數(shù)據(jù)庫中，并把其中存在返程消息進行自由錄入，加以保存，保存內(nèi)容有數(shù)據(jù)信息的時段、運行形態(tài)與信息的披露形式。并且在進行電力通信網(wǎng)絡(luò)的自我程序監(jiān)查中，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)線路的運行狀態(tài)，當(dāng)電力通信網(wǎng)絡(luò)中存在返程信息為0時，可以進行系統(tǒng)內(nèi)部指令的自我傳遞，即在指令輸出地質(zhì)重新規(guī)劃令牌、令牌信息發(fā)出機制等，避免數(shù)據(jù)信息的遺漏。

在消息循環(huán)建立之后，要想將信息進行逐級傳遞，首先要進行級別令牌的設(shè)置，即：在電力通信網(wǎng)絡(luò)運行過程中，出現(xiàn)下級消息不能進行上級消息收錄，就將此處保存在案，通過對電力數(shù)據(jù)信息的時段節(jié)點進行標(biāo)記，并設(shè)置相關(guān)聯(lián)系，將其錄入網(wǎng)絡(luò)通信的構(gòu)件中，在沒有初見數(shù)據(jù)傳輸失敗的情況，就可以進行下一級的數(shù)據(jù)節(jié)點傳輸。

按照上述情況，令牌在內(nèi)部執(zhí)行指令一輪后，除了會將各個節(jié)點的通信數(shù)據(jù)相互錄入分析外，還將會進行內(nèi)部信息的初始化處理，已開展下一周期的運行。整體流程不存在漏洞，一臺主機對應(yīng)相關(guān)節(jié)點地址與輔從地址，能夠形成一個良好的系統(tǒng)循環(huán)。

3.4通信實驗與分析

上述實驗?zāi)軌蜻m應(yīng)電力通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的外部環(huán)境，此外，還能進行電力信息數(shù)據(jù)之間的快速傳遞，并且準(zhǔn)確性與數(shù)量性也會產(chǎn)生質(zhì)變;再者，由于信息傳遞的終點端不同會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的錯誤與缺失，因此要進行通信網(wǎng)絡(luò)寬帶的接入，再用系統(tǒng)令牌與總線路進行規(guī)劃，將節(jié)點中傳輸量大的作為主節(jié)點，全面進行通信網(wǎng)絡(luò)的掌握。

四、小結(jié)

通過對高速載波通信網(wǎng)絡(luò)的概括了解，結(jié)合高速電力載波通信網(wǎng)絡(luò)在信息數(shù)據(jù)傳遞中出現(xiàn)的問題進行分析處理，得出組建載波通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)當(dāng)根據(jù)電力信息傳遞中出現(xiàn)的問題為出發(fā)點，以解決其中的出現(xiàn)的高負(fù)荷運轉(zhuǎn)及節(jié)點處理等問題為準(zhǔn)則，著重以令牌總線的接入方式為協(xié)議研究，在文中闡述了令牌總線接入方式對日常生活的高效運用，通過對居民寬帶節(jié)點的利用，最大程度上減少了資源的浪費，提高了信息數(shù)據(jù)運轉(zhuǎn)的效率，為實現(xiàn)高速電力載波通信的發(fā)展打下基礎(chǔ)，為后續(xù)協(xié)議研究工作提供借鑒經(jīng)驗。

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