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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:6638
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

探讨 Zigbee技术在配电自动化系统中的应用

2020-07-20 16:52:54 产业经济 李继红
资料简介

摘要:无线通信技术能够保障配电自动化系统通信的有效性、安全性及可靠性, Zigbee技术则是应用于配电自动化系统通信的最佳无线通信技术。笔者从配电自动化系统对通信的需求入手,分析了 Zigbee技术的优势及应用要点及 Zigbee技术在配电自动化系统中的应用。

探讨 Zigbee技术在配电自动化系统中的应用

李继红

国网山东省电力公司齐河县供电公司 山东德州 251100

摘要:无线通信技术能够保障配电自动化系统通信的有效性、安全性及可靠性,Zigbee技术则是应用于配电自动化系统通信的最佳无线通信技术。笔者从配电自动化系统对通信的需求入手,分析了Zigbee技术的优势及应用要点及Zigbee技术在配电自动化系统中的应用。

关键词:Zigbee技术;配电自动化系统;应用探讨

对配电自动化系统进行建设时,通信系统是重要的一环,应以高新技术手段为依托,配电自动化把控制中心发出的指令传给各个执行机构与远方的智能终端,并且,将智能终端所采集的数据传输给控制中心,近年来,新兴的ZigBee技术已经开始应用于配网自动化系统中,在我国电力行业得到了广泛应用。得到了人们的一致认可。

1.配电自动化系统及ZigBee技术的概况

配电自动化系统主要是通过配电网的实时数据采集,对配电网的运行进行有效管理,主要检测的数据为配电变压器及开关运行的相关数据以及电能质量。在配电自动化系统中,数据的采集与传输主要涉及到DTU以及TTU等设备。根据相关的标准要求,每个遥测数据信息都要使用2个字节的信息量,每4个遥信数据信息量为1个字节的信息量,每个遥控数据信息都要使用5个字节的信息量,大量的信息量传输需要可靠安全的通信网络支持。在相关的法律法规的条款中,配电自动化系统需要通过专网实现通信,要求通信网络具备较强的冗余能力以及较高的可靠性。就目前的基础发展状况而言,Zigbee通信网络是较为理想的配电系统化的通信网络。

ZigBee技术是低速率、短距离的一种新兴无线通信网络技术,其介于蓝牙技术与无线标记技术之间。该技术具有功耗低、时延小、速率低、距离适中等诸多优点,充分对无线通信技术缺点进行了弥补,也符合了自组织网络与传感器等无线传感器的网络需要。配电自动化的通信网络不会对带宽有过高要求,如果对功耗和时延要求较低,ZigBee技术就是不错的选择。该技术由最多六万五千个无线数据的模块共同组成无线数据传输平台,与当前的GSM网和CDMA网十分相似,各个ZigBee网络的数据模块和移动网络基站十分类似,他们可以在整个网络间互相通信。各个ZigBee网络的节点能够对几十个受控的设备与传感器进行支持,各个受控设备与传感器的终端能够有八种不相同接口方法,能够对模拟量与数字量进行传输与采集。配电自动化是通过采集各种配电的终端信息,完成控制和监测配电网的工作,并用有关系统信息的集成与计算分析采集的数据来科学地管理配电网。配变监测为10kV配电变压器监测,经过电能质量的监测、开关运行状态与采集的配变,并远程传输与管理采集到的数据,从而使配变管理的水平得到提高,使配电线路损耗降低。

2.Zigbee技术在配电自动化系统中的应用分析

2.1 Zigbee技术的应用测试。

对于配电自动化系统而言,Zigbee技术在应用前,需要进行相应的无线覆盖测试,掌握Zigbee设备具备的信号发送以及信号接收的能力。具体的无线覆盖测试流程如下,工作人员首先选择合适的线路作为测试环境,并明确该线路中信息汇集点以及通信设备的分布状况,利用Zigbee通信软件进行大小一致的数据包,利用Zigbee通信设备形成的Zigbee通信网络将数据包传输到所选线路的汇集点,然后再将汇集点接收设备接收到的数据信息与原数据包进行对比分析,了解数据传输的时间,掌握Zigbee通信网络传输内容的完整性及有效性。比如,在某供电公司的配电自动化项目中,工作人员选择A线路作为测试环境,并对该线路的信息汇集点以及通信设备进行分析,其分布状况分别是网状分布以及星型分布,并按照上述流程,对线路的Zigbee通信状况进行分析,具体的分析结果如下。

2.1.1场强测试结果分析

场强测试是Zigbee应用测试的基础指标,观察场强测试结果发现,A线路能够有效接收Zigbee信号,可以应用Zigbee技术。

2.1.2误包率测试结果分析

误包率是评价Zigbee通信网络传输信号质量的重要指标,如果测试结果显示的误码超过系统能够接受的范围,就表明该线路的信号接收效果较差,需要根据其他的测试指标重新进行Zigbee设备相关参数的调整,确保Zigbee网络具备更为广阔的覆盖范围,在A线路中,测试人员共发送了116个数据包,Zigbee通信设备接收到116个数据包,表明Zigbee通信网络的信号质量较高。

2.1.3多路径测试结果分析

多路径测试属于参考指标,多路径测试结果能够表明Zigbee通信网络是否会受到环境建筑物的影响,从而出现回波反射或者回拨绕射现象,导致信号接收出现问题,因为A线路涉及到较多的住宅小区,并没有明确的统一接入点,所以测试人员并未进行多路径测试。

2.2 Zigbee技术在配电站通信中的应用。

在配电自动化系统中,配电站之间的通信主要是指配电子站与配电主站之间的通信。其中,配电子站主要是指配电主站和DTU之间用于信息交换以及信息处理的中间站。通常来说,基于Zigbee技术,设计人员会将配电子站设计为通信汇集型,主要包括3层结构,具备数据集中功能、数据筛选功能、数据转发功能以及数据规约转换功能,但是并不会自动判断配电网的故障区域,也不支持非故障区域正常供电的恢复。与此同时,基于Zigbee技术,配电子站能够利用SDH光传输设备,通过2M的接口和配电主站进行通信,而且Zigbee通信网能够实现配电主站和多个配电子站的通信。当配电自动化系统不能够通过光缆敷设进行通信时,就可以采用Zigbee技术实现通信。

2.3 Zigbee技术在终端通信中的应用。

在配电自动化系统中,Zigbee技术主要通过土建站内部组网的方式来实现终端通信。在Zigbee通信网中,均由1个中心设备和电力载波网络或者光纤网络进行连接,确保Zigbee与上述2种网络进行协调配合,共同进行配电网相关信息的双向传输。相关人员需要通过网络协调器以及路由节点的设置,通过多个路由节点对检测区域进行管理,再和终端节点共同组成子网,具体的终端通信要点如下。

2.3.1路由节点分析

每个路由节点都有相应的终端节点。两个共同组成星形网络,对配电网自动化系统中的相关数据信息进行采集,数据的采集由终端节点及RTU/FTU/TTU设备共同实现,并应用无线网络将采集的数据信息输送到路由节点中,再通过多跳的通信方式,在路由节点和网络协调器中传输。也就是说,路由节点会应用多跳链路实现数据信息的传输。

2.3.2网络协调器分析

在基于Zigbee技术的终端通信中,网络协调器和路由节点之间的通信,能够对配电自动化系统进行网络化控制。在配电自动化系统中,通信主站作为总控制台,会对系统进行整体的管理与控制,是配电自动化系统中所有数据的中心。Zigbee技术可以将网络协调器和路由节点有效连接在一起,扩大通信主站的管理范围,实现了配电自动化系统的分区管理。

2.3.3传感器分析

在配电自动化系统中,传感器主要负责采集变压器及电缆头的温度、风机及水泵的运行状态以及六氟化硫的浓度等数据信息,工作人员需要按照相应的采集要求,将传感器合理安装于配电站中。

2.3.4组网方式分析

在进行配电自动化系统的终端通信时,Zigbee技术需要根据就近汇集的原则进行组网,以此将配电自动化系统中的所有数据集中于Zigbee的中心节点中,并将数据信息从Zigbee中心节点位置传

输到配电站的TTU以及RTU中,确保信息的双向传输,提高配电网自动化系统通信的效率及安全性。

3.结语

综上所述,Zigbee技术具备时延小、可靠性及安全性高等优势,需要在配电自动化系统通信中推广应用。通过本文的分析可知,Zigbee通信网络具备覆盖范围广、传输效率高且传输效果好等优势,充分满足了配电自动化系统的需求,有助于配电站管理水平的提升,能够减少配电线路的电力损耗,促进电力行业的可持续发展。

参考文献

[1]周俭雄.电气自动化技术在电力系统中的运用研究[J].现代职业教育,2017,(12):118-119.

[2]汪黔疆.无线通信技术在配电自动化系统中的应用前景分析[J].数字通信世界,2014,(07):1-4.

[3]王秋鹏.基于ZigBee技术高铁轴承振动信号采集系统的设计与应用[J].电子设计工程,2018,26(12):97-100.