电力线路中的微功率无线通信技术适应性研究

刘增超+宋香涛

摘要：在当前社会飞速发展过程中，通过对电力线路进行通信网络输配过程中，微功率无线通信技术的应用，使得电力线路有效的解决了需要远距离传输所引发的使用性问题，但是与此同时也需要电力线路信息的及时同步。

关键词：电力线路；微功率；无线通信技术；适应性

通过在利用无线通信技术输配电力线路的过程中，无线通信技术的使用使得电力线路的信号传输具备了投入成本低、建设方便的优势。而在当前的电力线路无线通信技术的使用方案中，国家需要在对无线通信技术进行管理限制时采用无线网络通信技术进行大规模的电力线路建设（通过在输配电力线路中应用无线通信技术，使得电力线路的信號传输具备了投入成本低、建设方便的优势。而在当前的电力线路无线通信技术的使用方案中，国家需要对使用的无线通信技术方案进行严格的管理审核后，才能大规模的在电力线路建设中使用其技术）。而在建设过程中正是由于采用的微功率无线通信技术具备了灵活性、系统的间接优势，成为了当前电力线路专网建设过程中广泛使用的技术之一。然而当前绝大多数无线通信技术比如无线传感网络技术以及无线的区域网线路建设技术在进行线路设计时都是为了将无线通信技术使用于将信号遍布局限于公里之内的电力线路建设中。正是在建设过程中通过使用微功率无线通信技术从而使得电力线路的建设通信功能能够与原始的电力线路环境范围之内存在较大的差距。在当前建设电力线路的过程中，通过针对电力线路中使用微功率无线通信技术的研究中，针对微功率无线通信技术在远距离线路进行信号传输的性能开展分析，从不同角度对微功率无线通信技术如何进行远距离信号传输进行研究，提出相应针对性方案。但是（所得）研究成果并为（将）对通信的信号与距离产生一定的影响。在当前的各种微功率无线信号电力线路建设中，IEEE802，11g（2，4GHz）技术就使用了ISM的信号频段，此种无线通信技术在使用过程中具备了较高的兼容优点。基于此通过对IEEE802，11g无线通信技术为例进行分析，从而获得TEEE2030标准定义的通信技术适用性，为电力线路的建设提供一定的参考。

1无线通讯网络的发展

无线通信网络在近几年逐渐的发展起来，并凭借无线网络成本低且安装方便的优势迅速的发展起来。当前的无线通讯网络的发展主要是通过蜂窝无线网络技术展开的电力通信网络建设，其中微功率的无线通讯技术更是凭借着系统灵活、简洁的优势成为当下电力通信选择的主要技术之一。

在大多数的为功率无线网络设计的初衷是为了实现近距离的实时接入，但输配电线路往往需要进行长达数公里的通讯，微功率无线网络技术尚难保证稳定的通讯效果。近年来展开了对于通讯协议在远距离传输中的讨论，从研究的角度将微功率无线技术的远距离传输提上日程。并在充分考虑信号不稳定的状态下的信息传输，将微功率无线技术与业务宽带进行融合，为智能电网的通信网络建设提供了借鉴[1]。

2微功率无线技术的设计与分析

实际中输电线路的档距一般为1千米左右，而配电线路的档距就比较的短小，一般在100米左右。因此在进行微功率无线技术的设计时要充分满足各种线路的需要，并且将通信距离变化带来的各项参数的改变加入到设计中去。

2.1现场网络的通信方组

在输配电线路信息节点由许多的无线网络构成。在每一个输电线塔的都安置一个无线传输的节点，对于不同距离的通信需要通过定向天线的调配发送适当功率的控制信号。并且还要将输电线路塔收集到的信息传递到变电站，实现两个相邻输电线塔之间的信息交换，将无线网络的信息数据同步的发送给控制终端。

2.2微功率无线远距离通信的性能

在实际的微功率无线通讯运行中，受到许多方面因素的影响：

2.2.1接收信号的强度

无线网络通信在整个物理层中使用了正交频分复用技术，以配合不同的编码方式，达到了物理层的最高速率。在其具体的运行中，传输距离的增加接收到的信号强度也就越差，对于收发双方来说都受到了限制。

2.2.2协议的效率

媒体接入控制层在使用中，主要采用载波侦听多路访问的方式接入控制协议。无线电在空气中的传输时间随着传输距离的拉大而逐渐增加，并且数据发生碰撞的概率也在不断的加大。

2.3约束通信性能的条件

2.3.1接收信号

在无线信息的传输道路中，信号主要是因为在传输中的路径损耗的快衰落引起的损失。在输配电线路中通信节点之间是根据通信的长度来进行信息传输方式的选择，在传输过程中障碍较少的前提下，仅仅考虑路径上的损耗就可以。

2.3.2远距离传输与数据碰撞

在现场网络中，通信节点之间的信号传输受无线信号在空中的传播而发生延长，从而影响两个端点之间通信道路产生碰撞。在两个通信节点的碰撞之下必然导致传输信息质量的下降，对于实现远距离的数据传输来说产生了一定的阻碍。

2.3.3通信吞吐量

一个传输节点进行数据信息的传输，在形成传输链路层数据包时。对于整个通信网络发出的要求，则需要经过许多的过程才可以到达信息收集的终端，并作用于整个无线通讯网络。

3微功率无线通信信息的终端时间同步

以往的微功率无线通信技术并没有充分考虑到工业控制业务的时间同步需求，但是当前现场的无线网络通信重点选取全球定位系统作为整个信息的终端设备，此方法容易受操作成本、布置环境、运行安全性等因素影响，为此，选取通信网络进行传递，也是获取终端设备时钟的重要渠道之一。

3.1无线通信网络信息的终端同步方案

本文基于IEEE1588精度同步思想的基础上，制定一种可于软件层面上实现同步的电力线路适应方案，此方案并不需要额外硬件，只需在IEEE802.11g设备上装设一个全新的软件，以满足高精度、操作简便、电力线路在线监测等需求。而且整个电力线路的无线网络中，通信节点需先由同步网内取得精度较高的业务时钟，而后把此时钟的信息一层一层地传递到周边等级相对的时钟。

3.2微功率无线通信技术同步算法性能

此次所分析的微功率无线通信技术同步算法，在计算时常会出现误差，主要源于以下部分：①通信设备的时钟业务源的时钟频率方面出现误差；②在计算时钟时候，T1、T2、T3、T4时间段精准性受影响[3]；③把时钟信息直接由主时钟传到时钟这一过程话费较长时间。对于传输时延情况，相关人员可选取成功传输的概率于99.0%时，所需时长Tt2。计算公式表示为：

其中，Nr代表重传次数，且需满足PNr<0.01，可将误差引入一次同步中，表示为：

其中，fref代表参考时钟的频率，foffset代表节点时钟的频率，也就等同参考时钟所产生的误差，TP1代表处理物理层时需耗费的时长。在处理物理层时候，所耗费的时间误差用微秒计数，得出的同步时刻的精度也用微秒表示。

4结语

微功率无线通讯技术在电路中的使用正在逐渐的完善当中，伴随着科技的进步为通信技术的发展提出了更高的要求。在新时代的背景之下，我们要用崭新的眼光去看待无线通信网络的建设。综上所述，微功率无线通信网络的使用对于我国电力事业的发展来说是十分重要的，我们要积极的引导其与当前供电网络相匹配，最终推进国家经济的增长。

参考文献：

[1]胡致远，宋洋洋，袁研根，朱咏梅，杨炳炉，徐鑫.微功率无线通信技术在电力线路中的适应性分析[J].电力系统自动化，2014，08：113-118.

[2]石永刚.微功率无线通信互联互通测试系统研究[D].华北电力大学，2015.

[3]陈孝周.微功率无线通信方式在电力抄表系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2016，24：45-46.endprint