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无线专网在县域低压配电通信网的实践

 论文栏目:通信网论文     更新时间:2017/5/10 14:48:53   

【摘要】随着社会经济的快速发展,智能电网的规划建设成为了我国发展的重要内容。本文首先对通信网技术进行了简要分析,在其基础上设计了智能电表通信方案,融合了无线专网技术,从而提高该网络在低压配电通信网中的实际应用效果。仿真实验结果表明,本文设计的方案不仅可以解决传输距离远的问题,还可以提高电能质量监测效果。

【关键词】无线专网;县域网络;配电通信网

随着网络通信技术的快速发展,县域电力通信网逐渐得到了人们的重视。按照地域可以将该通信网络划分为两种通信网,分别是乡村电力通信网、县城电力通信网[1]。由于供电所经常碰到公网不能满足的情况,而专网刚好可以弥补这点不足,因此,本文的无线专网在县域低压配电通信网中的实践研究具有重大意义。

1.通信网技术简要分析

目前,很多领域都以光纤方式作为主要通信网技术,由于农网分布比较广,并且供电存在一定困难,如果采用以往的线路铺设会耗费大量资金,并且农网使用者比较分散,人数较少,对宽带的要求不是很高,如果选用光纤来完成铺设也是一种资源的浪费[2]。大部分运营商建立了VPN网络,该网络虽然前期投入不是很多,但是后期需要大量的资金费用,这就导致了流量费用的提高,所以应用范围不是很广。对于县域低压配电通信网的构建来说,不仅要考虑到农网末端的具体分布,同时还要考虑地貌的复杂性,除此之外,还需要与网络分布点多、覆盖面广等特点相结合,从而设计出一套合理的县域低压配电通信网。根据县域低压配电通信网功能以及运行环境要求,本文设计了一套无线专网系统方案,该方案不仅可以在一定程度上降低成本,同时还提高了系统的运行效率,后期的维护工作量也比较小,不仅如此,本系统还具有非常高的安全性。其中无线通讯功能是低压配电通信网的主要功能,如果控制好这部分的成本以及运行效率,那么整个配点通信网的设计就成功了一大半,然而这一功能的实现离不开智能电表[3]。本文设计的智能电表内部集成了无线通信的所有模块,不仅具有较快的测量速度,而且还具有较高的测量精度,管理起来比较容易,其性价比也比较高。

2.智能电表通信设计方案

本文设计的智能电表主要组成部分包括管理中心模块、主机控制模块以及测量前端模块。其中测量前端用于电流以及电压的采集,按照相关需求,对采集到的数据进行相应处理,接下来将这些处理好的数据发送至寄存器当中,在此设计方案中选用的寄存器是MAXQ3180,电气数据经过SPI总线进入主机控制模块,这个控制模块不仅可以起到数据的保存与显示的作用,同时还能够通过无线传输模块将处理好的数据发送至管理中心模块。当管理中心接收到数据以后,用户可以根据自身的实际情况,对接收到的数据进行分析,根据分析结果对配电通信网进行实时监控与相应管理。

3.总体方案设计与仿真结果

3.1监测点现状分析

针对县域低压配电通信网展开了深入研究,主要包括数据的采集与通信,在智能电表通信设计的基础上,融合了无线专网技术,从而提高该网络在低压配电通信网中的实际应用效果。为了验证该方案与县域低压电网自身的特点进行有效结合,选取了11个采集节点,分别对用户用电信息进行采集。

3.2总体方案设计

为了方案的可行性得以充分体现,并且保证无线专网信号的稳定性,本文设计的分布方式为多点拓扑方式,不仅可以实现点对点的通信,而且还可以实现一点对多点的通信。由于本文选取的采集区域有11个,所以如果仅仅依靠一点对多点的设备来实现网络的全面覆盖存在一定困难,因此拓扑方式的使用极为重要。

3.3节点信号覆盖

3.3.1磨溪村、五星村、董家村由于无线专用设备在角度为60度时覆盖效果最好,笔者在对现场进行实地考察以后对该区域的地貌进行了相应计算,通过计算结果发现这三个区域都在最佳覆盖范围之中。在这三个区域的地理信息当中,与东大供电所位置距离最远的节点便是磨溪村用户节点,并且该区域处于山地,因此需要以仿真实验来验证该设计方案是否可以满足相关需求。3.3.2聂桥村、柳田大队、宝山村聂桥村、柳田大队、宝山村这个三个区域的相对夹角都在60度以下,可以达到最佳覆盖范围要求。其中距离变电站最远的区域是柳田大队,笔者在勘察现场位置以后,决定使用计算机仿真系统来完成所有线路的仿真工作,通过仿真结果来验证该设计方案是否具有科学性以及可实施性。3.3.3吴山张塘、蔡河村、林居村、樟树乡无线专用设备在角度为60度时覆盖效果最好,笔者首先对实地进行了相应考察,同时还对其进行了相应计算,通过计算出的结果可知这四个区域都在最佳覆盖范围之内。3.3.4樟树大岭在观察上胡的地形以后,通过相应计算可以该区域不再无线设备覆盖的最佳区域范围内,并且难以将信号覆盖到该区域,由于该区域与聂桥村较近,所以本文在设计的过程中将该节点与东大供电所连接起来。

3.4仿真结果

3.4.1磨溪村、五星村、董家村首先将这三个区域编码为“00”,对应的仿真结果包括无线电波衰落总值、系统最小吞吐量、链路连通率。其中无线电波衰落总值为114.2dB,系统最小吞吐量为282.2Mbps,并且链路连通率为100%。从以上数据可知,该设计方案可以满足相关需求,接下来需要对东大供电所当中的设备安装角度进行进一步的计算,其计算结果为107.1度,因此该区域的安装角度为107.1度。3.4.2聂桥村、柳田大队、宝山村首先将这三个区域编码为“01”,对应的仿真结果包括无线电波衰落总值、总增益。其中无线电波衰落总值为109.9dB,总增益为123dB。通过相应的计算可以获取该区域的安装角度为3.0度。3.4.3吴山张塘、蔡河村、林居村、樟树乡首先将这四个区域编码为“10”,对应的仿真结果包括无线电波衰落总值、系统最小吞吐量、链路连通率。其中无线电波衰落总值为115.8dB,系统最小吞吐量为276.4Mbps,并且链路连通率为100%。通过相应计算获取该区域的安装角度为259.9度。3.4.4樟树大岭首先将这三个区域编码为“11”,对应的仿真结果包括无线电波衰落总值、总增益。其中无线电波衰落总值为113.6dB,总增益为140dB。通过相应的计算可以获取该区域的安装角度为165.3度。

4.最终实施方案

根据上述仿真结果,本文制定出了最终的实施方案:首先以点到点、一点到多点两种设备作为方案设计的主要设备,构建出一套比较复杂的拓扑结构。将磨溪村、五星村、董家村对应的东大供电所安装角度设置为107.1度,;聂桥村、柳田大队、宝山村对应的东大供电所安装角度设置为3.0度;吴山张塘、蔡河村、林居村、樟树乡对应的东大供电所安装角度设置为259.9度;而樟树大岭的安装角度为165.3度。

5总结

本文主要针对县域低压配电通信网进行了设计,选用的无线专网的容量为5.8G,可以满足相关需求,并且将设计好的方案应用到了实际测量当中,由于区域的地理位置比较特殊,因此本文对其进行了仿真实验,通过仿真结果可知该设计方案不仅可以解决传输距离远的问题,还可以提高电能质量监测效果。

参考文献

[1]孙超.TD-LTE1.8GHz无线宽带系统在如东电力通信网中的应用[J].中国新通信,2015(3):81-82.

[2]颜碧莲,罗红玲.县域中低压配电通信组网方案[J].农村电气化,2013(12):32-33.

[3]李金友,闫磊,齐欢,孟繁.基于LTE230系统的电力无线通信专网研究与实践[J].电气技术,2014,15(1):132-134.

作者:曹林 单位:国网江西省电力公司德安县供电分公司

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