Zig Bee技术在配电通信组网中的应用研究

黄琦斌

摘要：文章针对现代的电力系统，Zig Bee技术有着越来越为广泛的应用，作为针对现代的无线通讯技术，在现代配电通信组网之中，以Zig Bee技术为根基，进行一种有效方案的探讨，本文对此进行有效探讨，希望可以促进有关行业的自身发展。关键词：Zig Bee技术；配电通信组网；应用

0 引言

FPI是现代主流配电系统中的故障指示器，但是FPI只能确定是否存在故障，不能进行故障的准确定位，所以在故障发生的时候，普遍需要人工查询来确定故障的位置，现代配电通信组网之中采用具有通信技术的FPI可以有效的对故障进行定位，缩短了人工投入和劳动时间，FPI具有的通信功能对于配电通信组网有着十分重大的意义，本文对于Zig Bee技术进行了探讨，并且讨论了Zig Bee模块应用于FPI之中将会如何对FPI的工作效果进行提升，想要具体讨论这些，首先应该Zig Bee技术有着长足的认识。

1 Zig Bee技术简介

Zig Bee技术是一种双向无线通讯技术，自身的特点为距离较近、功耗较低、成本较低。其应用的主要方面为距离较短、消耗较低的电子设备之间的数据传输，一些周期性数据、间歇性数据、低反应时间的数据的传输。

Zig Bee类似于移动网络，是一种可靠性很高的无线传输网络。模块相当于移动网络中的基站，起着一样的作用。通讯距离可以无限扩展，但是在现阶段普遍为几百米。

Zig Bee拥有较多的无线传输模块，在网络范围内，不同模块之间可以进行通信过程，节点之间的通信距离可以无限距离的延伸，通过较多的无线传输模块可以共同组成网络平台。

和移动终端的网络系统不同的是，Zig Bee网络主要的应用方面便是工业的现场通信，所以必须相比于移动网络具有简单和价格低的特点，更为适合现代的工业生产使用。所以现代的配线通信组网之中需要采用具有Zig Bee模块的FPI，可快速进行故障定位，帮助线路在出现意外的时候，进行精确定位和快速定位，尽早找到故障所在，尽快进行回复配电工作。

2 技术特点

Zig Bee是一种无线连接，可工作在2.4GHz（全球流行）、868MHz（欧洲流行）和915 MHz（美国流行）3个频段上，分别具有最高250kbit/s、20kbit/S和40kbit/s的传输速率，传输距离通常为75米左右，但是可以进行无线延伸。作为一种无线通信技术，Zig Bee具有如下特点：（1）消耗较小：ZigBee普遍消耗较低，其可以采用休眠模式，即使在工作之中其发射功率也较低，功耗低，因为这样的特点，Zig Bee对于各种能源的消耗非常低。据估算，Zig Bee设备仅靠两节5号电池就可以维持长达6个月到2年左右的使用时间，这是其它无线设备望尘莫及的。（2）价格低廉：Zig Bee成本非常低，而且在未来的发展过程中有希望持续走低，降低到一个全民都可以接受的价格范围之间，Zig Bee技术是全人类的技术，其在使用过程中专利费用不需要。在Zig Bee系统的讨论中，其低廉的成本更应该是一个显著特点。（3）时延短：Zig Bee技术在不工作的时间为休眠状态，从休眠状态进入工作状态的响应时间非常短，搜索设备的延时也较低，一系列活动的时间延时较短，所以工作之中应用较为特殊。因此Zig Bee技术具有非常良好的即时工作性，在工业生产之中应用可以很好的帮助用户进行反应时间较短的工作。（4）网络容量大：Zig Bee技术具有较大的容量，可以容纳大量的从属设备，通常技术可以采用星形结构，容纳较多的从设备，而且同一区域内Zig Bee网络可以容纳较多，组成方式非常灵活。（5）可靠：为了防止数据冲突，在Zig Bee技术的数据传输中往往会为移动网络留下信息通道，并且其运行和传输更为可靠。采用了更为可靠的数据传输方式，在进行数据传输的过程中，进行传输的过程中接收接收方面的确认信息，如果信息不能接收到，便会重新发。（6）安全：Zig Bee技术确保了安全，采用了全新的通信协议。

3 Zig Beee传感网络的组网方案

1.1 网络设备组成

Zig Bee传感网络主要有ICU和FPI组成。Icu主要负责接收相关数据，其内部含有协调器，这种模块构成帮助Icu进行主要工作。FPI可以诊断故障，进行电流电压的测量，主要因为FPI内部含有电流互感器和电场传感器。FPI具有无线路由的模块模式，不仅能接收数据，还能实现数据路由。

1.2 网络结构

Zig Bee传感网络以Icu为中心，FPI作为子节点依据馈线的走向逐级向外延伸，网络结构如图1所示。Zig Bee采用了Mesh网络结构，为避免信息交互，从而出现的通道堵塞，采用了多路访问冲突避免算法。网络采用了不同相位进行不同网络组建，以防止通信网路出现拥堵的现象。工业职中普遍采用的三相电路，即可以设立3个zig Bee网络，放置相互之间出现阻碍。

1.3 ICU安装在变电站内

一方面原因是因为在变电站内，ICU的电流更为稳定；另外一方面ICU直接建设在变电站内，可以更好的满足光纤直接与主站建立连接，防止了再架设线路，节省成本。FPI通常需要双电源进行供电，主要应对各种意外情况，故障出现时保证FPI的正常工作。在线路进行正常工作时，进行FPI内部充电，利用电流互感器从线路中取电进行这方面的电力供给。当出现意外情况时，电路断路，FPI的供电便又FPI内部供给，保证FPI的正常工作，通常为了整个线路的正常工作，FPI在整个线路内的设置通常要更多。但为了更好地发挥FPI的定位作用，以下位置也需要安装FPI：①变电站出线处，用于判断短路故障发生在站内还是站外；②用户用电量较大的入口处，保证用户的用电质量；③分路处，来确定电路出现故障时是否是分路的故障；④安装于电缆与架空线连接处，用于区分故障发生在电缆段还是架空线段。

1.4 工作模式

为了降低能源的消耗，同时保证FPI的连续工作时间，FPI内的Zig Bee模块通常采用休眠状态。在休眠状态下，ZigBee模块基本不需要电能的供给，这样有利于延长FPI在线路故障时的持续工作时间。报障FPI进行正常工作的时间，这种模式可以很好的保证整个配电系统的正常运行。

1.5 路由方式

Zig Bee的网络模式为多对一，采用多对一的路由方式可以更好的保证其工作模式，路由路径交换的更为合理。由于采用“多对一”路由，可省去路由寻址的时间，因此可大大缩短网络的通信时延。

2 结语

在现代的配电通信组网之中，进行Zig Bee技术的广泛使用，代表了现代技术的长足进步，帮助了现代社会进行了自我发展和自我提升。Zig Bee传感网络通过传输FPI确定的故障信息来进行信息之间的传递，采用Mesh的网络结构，使得系统具有了自愈的特性。与传统的通信方式相比，Zig Bee技术具有更为只能更为廉价的通信方式，对于现代的配电系统进行了更为良好的性能提升，可以有效提高现代配电系统中故障排查的能力，值得在现代配电通信组网之中使用。