原创《Zigbee无线通信技术在电力系统中的运用》
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一、概述
随着中国运营商4G 业务快速发展、WiFi 的普及,移动互联网已经深入到餐饮、出行、购物、娱乐、投资等诸多领域,层出不穷的新运用吞噬着带宽和流量,这推动着移动互联网向着高带宽、低延时的方向发展.在可以预见的2020 年5G业务将正式商用,展现在我们面前的是一幅万物互联的美好图景.但是在物联网的世界里有一个领域对带宽、延时的要求并不高,它对业务带宽的要求只有几十K,对数据准确性的要求高过对延时的要求,这就是工业控制领域.本文以电力系统为例,探讨一下Zigbee 无线通信技术在电力控制领域中的运用.
二、常用短距离无线通信技术比较
工业控制领域的物联网属于无线个域网(WPAN) 的范畴.WPAN 面向特定群体,能够有效解决“最后几米电缆”的问题,是一种与无线局域网（WLAN）、无线城域网（WMAN）并列但覆盖范围相对较小的无线网络.WPAN 位于整个网络链的末端,用于实现同一地点终端与终端之间的连接.WPAN运行的范围一般在10m 半径以内,必须工作在许可的频段,设备具有体积小、低、功耗小、易操作的特点.
用于WPAN 的技术比较多,如蓝牙（Bluetooth）、超宽带（UWB）、红外（IrDA）、WiFi、Zigbee 等.下面我们比较一下蓝牙、Zigbee、WiFi 等几种常用的短距离无线通信技术的特点如表1.
从上面的比较我们可以看出：
Zigbee 相较于蓝牙和WiFi 具有成本低、功耗小、保密性能优、组网能力强的优点,这些特点决定了Zigbee 技术可以很好的满足工业控制领域多节点、低速率、高可靠性、免维护的运用需求.
三、短距离无线通信技术在电力系统中运用场景
3.1 配网自动化系统
配网自动化通信系统的传输方式一般分为光纤传输和GPRS 无线传输.GPRS 无线传输方式容易受天气、用户数量等因素影响,导致GPRS 信号不稳定,只能运用在“二遥”站点进行电压、电流、开关状态的采集,不能远程进行负荷开关控制.当GPRS 站点数量众多时,每年支付给运营商的通道租用费用将是一笔不小的开销.
基于以上原因可以用Zigbee 替代GPRS 接入配网“二遥”站点,提高“二遥”站点的网络可靠性,节省通道租用费用.根据环网柜的分布情况在无法布放光纤的环网柜之间布置Zigbee 的RFD（精简功能设备）节点,在临近的光纤传输节点上布置Zigbee 的FFD（全功能设备）网关,RFD 节点通过无线接入FFD 网关,FFD 网关通过网线与光纤设备连接后经光纤接入主站.
3.2 电能量抄表系统
目前电网的电能量抄表一般分有人工抄表、GPRS 抄表、低压配电线载波（PLC）抄表等方式.人工抄表效率低、GPRS 抄表通道租用费高、低压配电线载波抄表不能跨越变压器,组网不灵活.抄表业务节点多、数据量小,针对这个特点可以在住宅小区、商铺、工业园区等用电户多、位置分散的区域运用Zigbee 技术组建无线抄表网络.用户电表功率经传感器采集后通过RFD 节点传至FFD 节点,再经FFD 节点传至服务器.Zigbee 无线抄表网络建成后可以替代人工抄表,提高抄表的效率,同时节省GPRS 通道租用费用.
3.3 变电站环境监控
目前变电站内的门径监控、环境监控等系统一般采用综合布线的方式进行组网,这种组网方式工程量大,成本高,且网络拓展性差.可以在变电站内部运用Zigbee 技术进行门径、温度、湿度等环境状态的监控,可以根据需求变化及时调整监控点数量或位置,方便灵活的组建变电站环境监控系统,同时节省建设成本和缩短建设周期.
四、结论
Zigbee 具有功耗低、网络容量大、组网灵活的特点,可以很好的适应电力控制领域低带宽、节点分散的运用需求,我们可以根据不同的需求运用Zigbee 技术实现不同的运用场景,构建智能化的电力控制网络,提升电网的服务质量.
电力系统论文参考资料：
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