摘 要：針對變電站運行維護中，面臨的狀態(tài)量難以監(jiān)測的問題，提出了使用無線網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)狀態(tài)量信息的共享。

關(guān)鍵詞：變電站運行;狀態(tài)量;監(jiān)測;無線網(wǎng)絡(luò);

Abstract: for the substation operation maintenance, the problems facing the state are difficult to monitor, proposed the use of wireless networks to achieve the information sharing of the state amount.

Key words: substation operation; state variables; monitoring; wireless network

0 引言

在變電站運行維護中，需要實時掌握大量的信息，把各種相關(guān)信息直接傳到調(diào)度終端實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，是目前極力推行的目標(biāo)。目前的現(xiàn)狀是很多的點檢要靠人工管理來實現(xiàn)，這就大大增加了事故的發(fā)生率。同時變電站的運行維護中所涉及的信息量很多都是臨時需要監(jiān)測控制的， 這就需要我們采取靈活的通信方式實現(xiàn)共享，形成有效監(jiān)測。無線網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)開拓了信息傳輸新領(lǐng)域，它方便靈活的特點正是我們所需要的。

1無線局域網(wǎng)技術(shù)

無線局域網(wǎng)絡(luò)(Wireless Local Area Networks; WLAN)是相當(dāng)便利的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，它利用射頻技術(shù)取代舊式雙絞銅線(Coaxial)所構(gòu)成的局域網(wǎng)絡(luò)，使得無線局域網(wǎng)絡(luò)能利用簡單的存取架構(gòu)讓用戶透過它，達到理想境界。

1.1 WLAN的概念

WLAN是利用無線通信技術(shù)在一定的局部范圍內(nèi)建立的網(wǎng)絡(luò)，提供傳統(tǒng)有線局域網(wǎng)LAN的功能，能夠使用戶真正實現(xiàn)隨時、隨地、隨意的寬帶網(wǎng)絡(luò)接入。

1.2 WLAN的特點

WLAN是作為有線局域網(wǎng)絡(luò)地延伸而存在的，各團體、企事業(yè)單位廣泛地采用了WLAN技術(shù)來構(gòu)建其辦公網(wǎng)絡(luò)。WLAN具有易安裝、易擴展、易管理、易維護、高移動性等特點。

1.3 技術(shù)要求

由于無線局域網(wǎng)需要支持高速、突發(fā)的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)，在室內(nèi)使用還需要解決多徑衰落以及各子網(wǎng)間串?dāng)_等問題。具體來說，無線局域網(wǎng)必須實現(xiàn)以下技術(shù)要求：

(1)可靠性：無線局域網(wǎng)的系統(tǒng)分組丟失率應(yīng)該低于10-5，誤碼率應(yīng)該低于10-8。

(2)兼容性：對于室內(nèi)使用的無線局域網(wǎng)，應(yīng)盡可能使其跟現(xiàn)有的有線局域網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)軟件上相互兼容。

(3)數(shù)據(jù)速率：為了滿足局域網(wǎng)業(yè)務(wù)量的需要，無線局域網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸速率應(yīng)該在1Mbps以上。

(4)通信保密：由于數(shù)據(jù)通過無線介質(zhì)在空中傳播，無線局域網(wǎng)必須在不同層次采取有效的措施以提高通信保密和數(shù)據(jù)安全性能。

(5)移動性：支持全移動網(wǎng)絡(luò)或半移動網(wǎng)絡(luò)。

(7)小型化、低價格：這是無線局域網(wǎng)得以普及的關(guān)鍵。

2無線局域網(wǎng)的應(yīng)用模式

隨著IEEE 802.11b(Wi-Fi)標(biāo)準的廉價的、每秒速度達11MB的高性能產(chǎn)品的深入普及，WLAN已經(jīng)成為家庭和企業(yè)不可分割的一部分。僅舉幾個例子：無論你在家里、辦公室、機場、火車上和零售商店中，到處都有可以接入WLAN的接入點�；�于變電站要采取的參數(shù)信息具有臨時性和多變性的特點，故提出了無線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于變電站的監(jiān)測系統(tǒng)。

2.1.檢測端主要由采集部分和處理器組成。

采集部分負責(zé)對所需狀態(tài)量進行采集，通過處理器對狀態(tài)量進行加工轉(zhuǎn)換，進而經(jīng)無線網(wǎng)絡(luò)傳輸。

2.2無線網(wǎng)絡(luò)硬件實現(xiàn)

(1)無線網(wǎng)卡。無線網(wǎng)卡的作用和以太網(wǎng)中的網(wǎng)卡的作用基本相同，它作為無線局域網(wǎng)的接口，能夠?qū)崿F(xiàn)無線局域網(wǎng)各客戶機間的連接與通信。目前無線網(wǎng)絡(luò)卡的規(guī)格大致可分成2M, 5M, 11M,三種，而其適用之界面可分為PCMCIA, ISA, PCI三種界面。

(2)無線AP。AP是Access Point的簡稱，無線AP就是無線局域網(wǎng)的接入點、無線網(wǎng)關(guān)，它的作用類似于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器。

(3)無線天線。當(dāng)無線網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相距較遠時，隨著信號的減弱，傳輸速率會明顯下降以致無法實現(xiàn)無線網(wǎng)絡(luò)的正常通信，此時就要借助于無線天線對所接收或發(fā)送的信號進行增強。

一般天線有所謂指向性(Uni-direction)與全向性(Omni-direction)兩種，前者較適合于長距離使用，而后者則較適合區(qū)域性之應(yīng)用。

2.3 IEEE 802.11網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準。

承襲IEEE802系列，802.11規(guī)范了無線局域網(wǎng)絡(luò)的介質(zhì)存取控制 (Medium Access Control ; MAC)層及實體 (Physical ;PHY)層。此較特別的是由于實際無線傳輸?shù)姆绞讲煌�，IEEE802.11在統(tǒng)一的 MAC層下面規(guī)范了各種不同的實體層，以因應(yīng)目前的情況及未來的技術(shù)發(fā)展。目前802.11中制訂了三種介質(zhì)的實體，為了未來技術(shù)的擴充性，也都提供了多重速率 (Mulitiple Rates)的功能。這三個實體分別是：

(1)2.4GHz Direct Sequence Spread Spectrum

速率1Mbps時用DBPSK調(diào)變 (Difference By Phase Shift Keying)

速率2Mbps 時用DQPSK調(diào)變 (Difference Quarter Phase Shift Keying)

接收敏感度 –80dbm

用長度11的Barker碼當(dāng)展頻PN碼

(2)2.4GHz Frequency Hopping Spread Spectrum

速率1Mbps時用 2-level GFSK調(diào)變，接收敏感度 –80dbm,

速率2Mbps時用4-level GFSK調(diào)變，接收敏感度 –75dbm,

每秒跳2.5個 hops

(3)Diffused IR

速率1Mbps時用16ppm調(diào)變，接收敏感度2 ×10-5mW/平方公分

速率2Mbps時用4ppm調(diào)變，接收敏感度8 ×10-5mW/平方公分

波長850nm~950nm

2.4展頻技術(shù)

主要分為跳頻技術(shù)及直接序列兩種方式。它使用是希望在惡劣的環(huán)境中，依然能保持通信信號的穩(wěn)定性及保密性。

(1) 跳頻技術(shù) (FHSS)

跳頻技術(shù) (Frequency-Hopping Spread Spectrum; FHSS)在同步、且同時的情況下，接受兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號，對于一個非特定的接受器，F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動訊號對它而言，也只算是脈沖噪聲。

(2) 直接序列展頻技術(shù) (DSSS)

直接序列展頻技術(shù) (Direct Sequence Spread Spectrum; DSSS)是將原來的訊號「1」或「0」，利用10個以上的chips來代表「1」或「0」位，使得原來較高功率、較窄的頻率變成具有較寬頻的低功率頻率。而每個bit使用多少個chips稱做Spreading chips，一個較高的Spreading chips可以增加抗噪聲干擾，而一個較低Spreading Ration可以增加用戶的使用人數(shù)。

(3) DSSS VS FHSS之優(yōu)劣

一般而言，DSSS由于采用全頻帶傳送資料，速度較快。DSSS技術(shù)適用于固定環(huán)境中、或?qū)�傳輸品質(zhì)要求較高的應(yīng)用，因此，無線廠房、無線醫(yī)院、網(wǎng)絡(luò)社區(qū)、分校連網(wǎng)等應(yīng)用，大都采用DSSS無線技術(shù)產(chǎn)品。FHSS則大都使用于需快速移動的端點，如行動電話在無線傳輸技術(shù)部分即是采用FHSS技術(shù);且因FHSS傳輸范圍較小，所以往往在相同的傳輸環(huán)境下，所需要的FHSS技術(shù)設(shè)備要比DSSS技術(shù)設(shè)備多，以目前企業(yè)需求來說，高速移動端點應(yīng)用較少，而大多較注重傳輸速率、及傳輸?shù)姆�(wěn)定性。

2.5降低通信干擾的手段

采用 IEEE 802.11b 無線通信方式。通信的干擾是指其他的無線電系統(tǒng)或諧波對無線局域網(wǎng)的干擾，如頻段相近或相同的無線發(fā)射系統(tǒng)或者其諧波的干擾。IEEE 802.11b 工作在2.4GHz 頻段下，變電站的電磁環(huán)境中，頻段多在 KHz，與其相近的頻段極少，此時受到干擾的可能比較小。另外，IEEE 802.11b 的直接序列擴頻技術(shù)將該頻段劃分成 14 個 22MHz 帶寬的信道上，每一個信道的間隔為 5MHz，鄰近的信道互相重疊，在 14 個信道內(nèi)，只有 3 個信道是互相不覆蓋的。中國的標(biāo)準是 11 個信道。如果無線局域網(wǎng)收到無線電干擾，可以將它的信道改變，尋找沒有受到干擾的信道。故此，傳輸過程的抗干擾能力較強。

擁有固定波束和自適應(yīng)天線陣的智能天線能夠為WLAN(無線局域網(wǎng))提供范圍擴大、多徑分集、干擾抑制和增加的容量等功能。

空間分集--將天線從空間上隔開。在一個嚴格的多經(jīng)環(huán)境中，例如在室內(nèi)和手機附近，僅需要 λ/4的空間就可獲得低衰落相關(guān)性。極化分集--使用雙極化(水平和垂直)能夠讓一個物理天線用于雙信號輸入(每一個極使用不同的傳輸方式)。方向圖分集--使用配置方向圖的天線單元。

這三種分集方式的結(jié)合能夠允許在PCMCIA卡或者手機等小型設(shè)備上使用大量的天線，而且性能比較理想。自適應(yīng)天線陣還有很多技術(shù)組合。最簡單和最普通的(多數(shù)用于802.11b系統(tǒng)，許多用于802.11a/g系統(tǒng))組合是選擇分集。在這里，可選擇信號接收能力最強的天線用于輸出的信號。目前，這種技術(shù)應(yīng)用于許多WLAN接收機中。然而，這個技術(shù)不使用全部的接收的信號功率，因此，在改善一個天線的分貝增益方面的作用是有限的。

3. 結(jié)論

無線技術(shù)的不斷發(fā)展，必將為我們提供廣闊的應(yīng)用空間，在變電站運行維護中無線網(wǎng)的使用是不可避免，從而為變電站監(jiān)測提供新的平臺。

參考文獻：

[1] 黎連業(yè), 郭春芳, 向東明. 無線網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用技術(shù)[M ]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2004

[2] 楊奇遜著 . 變電站綜合自動化技術(shù)發(fā)展趨勢 .電力系統(tǒng)自動化 , 1995.19

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