无线通信技术应用于变电站自动化的研究

引言：

变电站自动化具有便捷安全、扩展性强、兼容性高等优势，在国内大型变电站中的应用十分广泛。通信网络是构成变电站自动化的重要环节，遥信、遥测、遥控、无人值班等功能都可以通过无线通信技术实现。当前应用于我国变电站自动化的数据通信主要为RS-422、RS-485 串口传输，以及 Lonworks、CAN 等现场总线网这两种主要方式。两种通信技术都以有线为传输介质，布线工程量极大，且易受损，网络各节点移动不易，费用高，网络升级受限极大。 因此，我们亟须探索无线通信技术应用于变电站自动化的有效途径，改善当前数据通信存在的问题，促进变电站自动化的优化升级。

1 无线通信技术及应用标准

无线通信技术即在有线通信基础上，增加无线接入点，以此来实现无线通信。无线通信与有线通信传输介质不同。无线通信以无线电波通过直接序列扩频调控的方式实现通信，具有抗干扰、噪声、衰落的能力，安全系数很高，同时杜绝外界偷听、窃取信号，实用性强。无线通信技术在家庭使用和工业应用中的标准不同。家庭应用主要使用HomeRF 标准，IEEE802.11 族标准则更多地应用在工业场合。此外，还有Bluetooth 标准，一种容量大，可实现近距离无线通信的先进技术标准，其最高传输速度可达1Mbit/s，传输距离从 10cm 到 10m ，如增加发射功率，最远可达 100m ，适用于家庭场合，工业场合则会显得传输距离不足。IEEE802.11 又分别有 802.11a、802.11b 两个标准，802.11b 标准在原来的基础上，采用更新的调制技术，可以让传输速率根据环境的不同而改变，其 2.4GHz 直接序列扩频的方式，让传输速率最高可达11Mbit/s，而 802.11a 则是 802.11b 的后续标准，其传输速率最高可达 54Mbit/s，且包含八个不重叠频率通道，网络容量和可扩展性都得到了极大增强，既能创建微型单元结构又能做到相邻单元互不干扰。除此之外， 802.11g 作为一个补充单元可支持更多的调制方式，提供更多不同速率，其通讯速率也可达54Mbit/s，同样采用2.4GHz 直接序列扩频。

2 无线通信技术应用于变电站自动化的可行性分析

首先，无线通信技术具有可移动性，用户处于通信区域内，可实时进行信息访问。其次，无线通信技术具有安装便捷的优势，可操作性强，在快速安装的同时，避免穿墙挖沟布线等复杂、繁琐的工作。第三，无线通信技术安装灵活，有线通信无法覆盖的区域，无线通信也可覆盖。第四，无线通信技术无需布线，布线及后续维护等费用都减少了，即使硬件设备初始投资更多，整体回报率也比有线通信更高。最后，无线通信技术具有极强的扩展能力，它们可以变换组合成各种拓扑结构，从而实现节点的不断扩展。经比较几种不同通信技术在性能、误码率、价格三个方面，我们得出以下结论。性能方面，无线通信技术信息量传输与以太网不相上下，且传输速率更高，还能在不同环境下采用不同传输速率，因此，无线通信技术的传输性能可满足更多用户需求。误码率方面，无线传输技术采用基于现场总线技术，误码率也与现场总线通信方式相差无几，因此，处于误码检查重发机制完善的情况下，无线通信技术误码率处于可接受范围内。价格方面，随着无线通信设备的不断普及，制造工艺不断提高，制造成本下降，价格也逐渐降低，被大众所接受。

3 无线通信技术应用于变电站自动化的注意事项

变电站自动化系统在速度、灵敏度、可靠性和安全性方面有着更高的要求，应用无线通信技术，需要充分考虑数据传输的抗电磁干扰问题，不断提高数据通信的可靠性和安全性。

3.1 提高可靠性

提高无线通信可靠性可以通过提高差错处理能力、强化网络结构、降低误码率三种途径。无线通信的传输介质为空气，因此误码率也会高于有线通信。在传输过程中，一旦遭遇障碍，无线信号强度就会改变，进而导致整个网络拓扑发生改变，使得网络变得极不可控，基于这种情况，网络优化也无从谈起。另外，一旦信号遇阻，会导致网络覆盖盲区的变电设备不可控，产生极端危险。针对上述风险，我们可以采取剔除原始误码、前向纠错技术等方式，降低误码率，提高可靠性。剔除原始误码采用 CRC 添加数据校验，相比原始的奇偶校验，CRC 校验技术更加卓越，一旦检测到差错，可忽略误码或请求重传。前向纠错技术则是比剔除原始误码更复杂也更有效的一种差错处理方法。这种技术会在将信号送出传输路径之前就预先根据算法进行编码，形成特定的冗码，信号被接收后，依据算法进行解码，精准找出传输过程中的错误码并处理。此外，我们还可以采用有线纠错技术，提高软件可靠性，提高硬件和网络结构可靠性，关键设备冗余设计等方式，来改善网络结构，以此来提高无线通信的可靠性。

3.2 提高安全性

无线通信在常规有线通信存在的安全威胁的基础上，还存在以下几个方面的安全威胁：无加密、加密弱、易窃取、易篡改、易插入。以上情况都有可能导致装置误动或拒动。要提高无线通信的安全性，我们需要做到以下几点：一、可以通过扩频或跳频等方式，使盗听者无法窃取有效数据。二、用户口令和认证措施都进行严格设置，阻挡非法入侵。三、采用第三方数据加密，即使数据被窃听，窃听者也难以破解数据意思。

通过上述措施，可以有效保障无线通信的可靠性和安全性，令无线通信技术更加适应变电站自动化的发展需求。

结束语：

随着网络技术的不断发展，无线通信技术日趋成熟，灵活、便捷、扩展性强是其最显著的优势特征。随着无线通信技术在各行各业中的广泛应用，其稳定性和可靠性也得到了极大提升。我们选用标准设备，在变电站自动化中应用无线通信技术，可以用最低的成本，获取最高的效能。由此可见，无线通信技术应用于变电站自动化系统中，拥有极为广阔的前景，我们应该不断探索更多无线通信技术应用于变电站自动化的有效途径，提高无线通信技术的安全性和可靠性，利用无线通信技术推动变电站自动化的持续、稳定向前发展。

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