通信技术在电气工程领域应用研究

钱旭

(1.中煤科工集团沈阳研究院有限公司，辽宁抚顺，113122；2.煤矿安全技术国家重点实验室，辽宁抚顺，113122)

1 通信技术在电气工程领域应用原则

现如今随着通信技术的不断发展，电气工程领域与通信技术的不断融合，促使电气工程再进一步地从深度还有广度上发展。现代化的通信技术，除了计算机，互联网等多种技术，通信设备也是较为重要的一种技术。通信技术在电气工程领域的应用主要遵循以下几个方面的原则。

通信技术应用的全面性。任何一个电气工程中，电力设备的种类都是比较繁杂的，因此通信技术在电气工程中的应用过程中，尤其是在通信系统的设计上，必须要从各个方面进行全方位的周密设计，包括组网，设备选择，通信资源等各个方面，从而保证通信技术在电气工程领域的运行，以及后期的系统设计维护中达到有效统一的效果。

通信技术应用的实用性。在电气工程领域通信技术的运用必须要对整个电力系统或者电力设备的实际要求达到深刻的了解，对整个电力企业的通信管理组织以及管理设备因地制宜，经过周密的设计，才能符合电气工程领域电力企业的全方位要求。

通信技术在电气工程领域的运用还需要很大的兼容性。通信系统与电气工程领域电力设备需要互相连接并且有效地运行，从而实现在线数据的传输以及共享。当前通信技术在电气工程领域中的运用原理主要是分布的设计原理，整个通信系统的扩容性需要模块化的软件结构来支撑与维持。信息采集器以及信息处理设备的也是不可或缺的硬件设备通信系统的软件开发要完全的遵循基本软件工程的基本原理。通过不断地测试充分的观察，保障其运行的稳定与高效。

2 通信技术在电气工程领域具体应用

2.1 故障综合处理系统

故障综合系统相对于电气工程及电力系统中电气工程的常见故障来讲，一般以通信系统为载体，在能源管理上广泛应用，如变电站、配电网、小区电力监控等。这一系统安装方便，接线不难，维护起来较为简单，工程过程简单不复杂。

故障综合处理系统主要包括电缆型故障指示器、故障综合指示仪、通信终端三个部分组成。故障指示器主要用来检测线路是否短路以及接地线的故障等问题，并且可以采集线路运行的相关数据并且将数据传输至数据采集器。故障综合指示仪的主要功能是将现场所有数据收集起来，包括对遥控、开关状态、电流、温度等现场数据的收集，与通信终端连接传输数据并接受命令。

2.2 监测系统

监测系统的主要功能便是对被测对象、子系统、数据、设备等状态近真实时监控，并且对性能参数进行相关的检测，从而可以控制环境设备的运行。

2.3 遥控测试系统

遥控测试系统主要是对电力参数、接地故障的监测。通过传感器对电流、电压、电缆头温度电力参数的测量，并且将测量数据通过数据接口传输至配网故障综合指示仪，数据将通过指示仪的外接传输到通信终端，连接至监测后台，从而进行监测。接地故障的监测主要是通过传感器实现的，传感器主要通过对零序电流进行检测从而判断是否出现接地故障。

2.4 遥信系统

遥信系统遥信功能的实现主要是采取两种原理的综合应用实现的，包括自适应原理以及速断原理。自适应原理的别称即为突变电流检测原理。将突变电流作为判断依据，从而进行短路监测，然后通过调节负荷电流和变电站出线保护定值。速断原理即超限检测原理，线路上负荷电流在不断的变化并且自身无法满足可以时刻适应短路故障的判断条件，所以超限的方式便是检测故障发生的最好方法。通过对这两种原理的综合应用，可以在短时间内提升短路故障检测的准确性并且其不断变化保持稳定，通过传感器将数据传输至数据接口并将故障的发生信息传输至故障综合指示仪器，同时传感器还将故障信号传输至其他面板型的故障综合指示器，工作人员可以很好的观察并相互配合。故障信号通过故障指示器的收集，包括对电流、温度、本地开关状态等各个方面的故障收集，各个方面故障数据的收集与使用便可以达到对电气装置远程监控。

2.5 通信终端系统

通信终端系统可以与主站系统相互配合，对短路、接地、负荷、温度、开关等功能的监测，本地与远程通讯都可以进行，不仅可以监控信息传输，还可以维护通信终端设备。

3 通信技术在矿井中的应用

3.1 通信技术在矿井中应用特点

（1）通信技术矿井运用具有电气防爆的特点，在矿井的井下开采过程中，会产生很多易燃易爆的气体，所以在矿井下需要使用通信设备以及防爆型的设备监测保障工作人员的生命安全。

（2）通信技术在矿井中的应用具有发射功率小的特点。为了防止爆炸事故发生，因此防爆设备的安全输出功率是25W，不能超过此功率因此矿井运用通信技术发射功率都较小。

（3）通信技术在矿井中的应用具有抗干扰能力强的特点。井下煤矿的空间比较小，大型设备的使用都集中在同一区域，很难分散开，电磁干扰需要避免，因此通信技术在矿井中的使用一般都具有较强的抗干扰能力。

（4）通信技术矿井运用具有抗故障能力强的特点。矿井生产环境较为恶劣，设备在矿井下的运用经常会出现故障，因此在此环境下，为了保障通信技术的有效运用，就必须自身具有较强的抗故障能力。当通信技术在运用的过程中出现问题与障碍时，便可以通过自身的能力在短时间内保障通信系统不会瘫痪。

3.2 通信技术在矿井中的应用

广泛应用于地铁、煤矿开采等空间狭窄的地下泄漏通信。主要的方式为同轴电缆的应用，在特制的同轴电缆上相隔一段距离开出槽孔，从而对电磁场泄露实现远距离通信，这种通信方式主要具有技术成熟以及通信质量较高的特点，同时这种通信技术由于运用较高频率进行无线通信，因此具有叫持续稳定的输出性，并且还具有双向继中器延长信号。但是正是又因为双向继中器的使用，具有关联性，即某一个继中器出现问题，在整个系统运行过程中便会使得后面的相关联设备产生问题或者出现中断，降低整个系统信息传输的有效性。

应用于矿井通信的ZigBee 技术。ZigBee 技术是一种无线通信技术，主要有速率低、距离短的劣势，但是具有低成本、低消耗、低数据等优势。这种技术的运用体系主要分为物理、媒体介入、网络以及应用框架等层次。这种无线通信技术通常用在建筑、自动化网络、工业控制网络等地方，这种技术相对来说是一种新型的无线通讯网络技术，比较简单且节省资源，存储能力也较强。

ZigBee 技术运用至定位系统，定位系统的设及主要包括硬件和软件的设计。硬件设及主要的组成部分是无线射频发射器、电压稳压器等，中心节点主要是无线射频发射器。采用ZigBee 技术在设计定位系统时，需要符合设计使用标准，如果运用效率较高的设及便可以不需要使用过多的零件，便能够抵抗干扰，稳定运行。

煤矿井下开采时运用的无线监控与通信技术是在对煤矿全面考察以及思考过后进行选择的，主要以光纤传输和无线传输结合为主，两种方式共同结合的传输方式，便可以完全保留两种方式各自的优点。两种方式虽然是结合运用，但运用的范围也具有一定的差别。光纤传输的方式主要是对于地上和井下主道进行覆盖运用，较为稳定与长久，而无线传输主要是运用在时间开采有限的片区。

运用ZigBee 技术设计系统具有实时监控以及动态管理的优势，这个优势可以在煤矿生产过程中将开采存在的安全问题、潜在隐患控制，最大限度的降低安全事故发生的概率，从而保障煤矿开采与生产有效稳定的进行。运用技术设计的系统还具有各级别授权查看与管理的功能，从煤矿的主要管理部门到安全生产部门，从上到下，都会根据其各自的管理权限设计相应的权限，便于各部门对自我管辖范围内的煤矿安全进行监管。

CAN 总线通信技术。地面上的中心站、交换机、矿用传输接口以及各种传输器等，共同构成了总线通信系统。中心站的主要功能是对信息的接收、储存以及显示，这些信息的不断接收与传达可以不间断的了解井下的生产状况以及生产环境状况，通过信息的接收与处理对井下各个分部发送指令，因此中心站在矿井的整个通信系统中起着核心的作用。现场总协议的不断调控以及中心站计算机接口的调配都需要太网交换机进行，它对整个通信系统起着总协调的作用。煤矿现场纵协议与CAN 总协议的互相置换以及规范化协议内容的功能属于矿用传输接口。除了这几个比较核心的部分之外，各个传感器也是不可或缺的，它们主要对各种数据收集起到较为重要的作用，也对通讯设备的运行状态信息进行相关的收集。只有各个部分相互协调，保障各个部门的有效运行，才能使得整个系统具有较大的可靠性，保障整个系统能够满足通讯信息的工作要求。一般来讲，煤矿的生产调度、管理都是在井上进行的，一般信息安全集中传输的地点都在调度室进行。因此在井上建设与设置一个形状为环状的光纤传输系统，光纤传输具有速度快、稳定性强且防爆的特点，因此将它设置在井上进行调控与传输信息。

4 通信技术在电气工程领域应用前景

4.1 当前通信技术在电气工程领域运用问题

无论是从整个电气工程领域发展来看，还是单单从电力企业、煤矿开采来看，通信技术社的运用都存在一些问题及矛盾。例如不同通信部门的技术人员以及开发人员不同使得震哥哥硬件以及操作系统的操作过程及环境不一，系统不能真正成为一个完整的系统，在信息传输以及接收的过程中产生一定的差异与偏差，每一个部分成为了一个个孤立的部分，对整个通信系统信息的传输平衡以及监测都会产生影响不利于整个通信系统的完善，也不利于运用通信技术的企业、领域的全面发展。

4.2 应用前景

当前电气工程领域对通信技术运用的要求越来越高，在很多企业的生产过程中对于通信覆盖范围的要求往往是全覆盖，例如在矿井开采过程中，井上的工作人员必须时刻了解井下的工作状态以及工作进度、工作环境等，单一的通信技术的运用已经不能满足电气工程领域运用的要求了，必须采取多种通信技术的结合，多种形式进行通信，多种设备进行运用，才能完成整个领域的通信要求。当前电气工程领域通信技术的运用形式还比较单一，随着技术的不断进步，通信技术在电气工程领域的运用还需要不断的完善，辅以其他通信手段完善系统，才能有效的发展，总之，通信技术在电气工程领域运用的前景较为广大。