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1.無線通信技術具有成本低的特點。
在過去,有線通信技術的使用需要進行溝槽施工、電纜架設等,需要電力企業投入大量的建設資金。而無線通信技術的使用則省去了很多地面施工經費,只需要在信號接收點安裝一下信號接收器就可以了,大大降低了通信的資金,成本較低。
2.無線通信技術具有安裝方便、工期短特點。
在有線通信的施工過程中,通信設備的安裝環節復雜,施工周期也較長。與之相比,無線通信的安裝比較簡單,工期也短,能夠在較短的時間內滿足人們對信號傳遞的需求。
3.無線通信技術信號適應性強。
從信號強度來說,有線通信會受到地理位置等因素的影響給用戶帶來很多麻煩,而無線通信則很少受到外界因素的制約,信號的適應性更強。
4.無線通信技術擴展性大。
目前,我國經濟發達地區已經普遍采用無線通信技術,但是在落后地區依舊采用的是有線通信技術。今后,隨著經濟社會和科學技術的發展進步,通信技術和通信設備將會在更大程度上得到發展,這就使得我國無線通信技術在將來也擁有更大的擴展空間。
二、無線通信技術在智能配電網中的實施要點分析
目前,無線通信技術已經在很多地方的智能電網中得到廣泛應用。從現有的技術條件來看,我國目前智能電網中運用的無線通信技術主要包括3G技術、WLAN技術、WMN技術以及LMDS技術等,這些無線通信技術的應用在保證信號的穩定傳遞方面發揮著重要作用。下面,我們就對這些無線通信技術在智能電網中的應用進行分析。
1.3G技術的應用。
當前,3G技術已經形成了包括鏈路預算和傳播模型預算以及計算機仿真在內的一套建網理論,并在很多地區得到了的大規模的商業應用。由此可見,3G技術網絡技術已經具有相當多的實踐經驗,為智能配電網提供了成熟的技術支撐。
2.WLAN技術的應用。
WLAN技術是傳統有線網絡的延伸,通過射頻技術來進行數據信息的發送和接收。現在,WLAN技術也逐漸走向成熟,WLAN產品也已經開始進行批量生產,為智能配電網提供物質幫助。但是,WLAN技術的應用過程中在數據安全方面存在一些隱患,需要做好防范工作。
3.WMN技術的應用。
與3G技術和WLAN技術相比,WMN技術是一種新興的技術,它不僅在無線寬帶的接入中發揮著重要作用,而且可以與數據和圖像采集結合在一起對目標實行數據采集和監控等,現在已經在工業、交通以及環境檢測等領域中得到廣泛應用,也為智能配電網的構建提供技術支持和保證。
4.LMDS技術的應用。
在智能電網中,LMDS技術是一種固定寬帶無線接入應用技術,它通過毫米波進行數據傳輸,從而在一定范圍內提供數據、視頻以及數字雙工語音等業務,是智能配電網中一種很好的寬帶固定無線接入解決方法。
三、小結
目前,我國通信電源在設備配置、工程建設以及系統設計方面都存在著一定的問題。在對通信電源進行設計時,只是著重考慮可靠性的要求,對于應急方面并沒有進行深入的設計。同時一些通信站在建立時,其供電設備不是十分齊全,當通信站出現突發事故之后,蓄電池無法持續長時間供電,又沒有其他應急措施,從而導致通信線路長時間中斷。此外,在建設通信站的過程中,并沒有嚴格按照要求進行建設,當通信站投入到使用時,非常容易引起電源系統的故障,嚴重時甚至會出現火災等一些事故。同時,通信站的環境也是非常的重要。在建設通信站時,除了主設備機房的配備好一些之外,其余的組成部分相對來說就比較差一些,使得電源設備無法長期可靠地運行。因此,對于電力通信電源系統運行管理和設計技術來說,相關章程和制度還不夠完善。當對通信電源進行設計時或者是對其進行維護時沒有可遵循的規章制度,從而導致了在進行這項工作時極度不規范,嚴重地影響到了電力通信網的正常運行。在對通信電源進行維護和管理時,沒有專門設置于此有關的崗位,同時還缺少相應的技術管理,沒有相應的維護方法,無法以電源系統中各種各樣的設備運行和維護的特點作為根據,進行合理的、有效的維護和管理。
2電源系統中常見的故障和維護
2.1蓄電池方面出現的故障變電站中出現事故之后,其最有可能出現的原因就是因為蓄電池內部出現了短路的情況,電流出現了異常,從而導致了電池發生爆裂的情況,電池組的負極在接線處的絕緣層可能受到損壞,并且與蓄電池架有所接觸。蓄電池架是與地面相連接的,電池組經過蓄電池架對地放電,使電源線過熱,從而引發了火災。所以,工作人員對通信站進行建設時首先要注意在建立蓄電池柜時使其盡量不要接觸地面,以免出現上述故障。其次,要定期對蓄電池組進行檢查,當發現蓄電池出現損壞的情況,要及時地對其進行更換,同時對所有的蓄電池進行充放電,使蓄電池的性能達到指定的要求。蓄電池在通信站中是必不可少的部分,如果在市電停止輸送時,蓄電池出現故障,那么所有的設備都將會停止工作,從而使得整個通信出現中斷的情況。因此,對于蓄電池的維護工作是十分重要的,同時相對來說也是有些困難的。目前,我國使用的蓄電池一般都是閥控式密封鉛酸蓄電池,這種蓄電池較原有的蓄電池有著非常明顯的優勢,其中最為明顯的就是維護的工作量大大減少了,從而導致了維護人員出現了一些錯誤的認識,認為這種蓄電池是可以不用維護的,忽略了對蓄電池的維護,從而導致了在正常的使用過程中出現故障。因此,工作人員在對蓄電池進行維護時,應該定期對其進行仔細的檢查,使蓄電池的狀態達到指定的標準。
2.2高頻開關電源方面的故障當主干網設備光端機出現了失壓的情況,首先應該對電源的開關進行檢查,通過檢查可以發現其中的一個開關電源出現交流告警,然后對出現告警的開關電源進行仔細的檢查,會發現整流模塊沒有絲毫電壓的存在。蓄電池組的電壓是42V,對開關電源再一次進行仔細的檢查,會發現進線交流接觸器沒有完全的吸合,同時對交流切換控制的電路板進行檢查,控制插件出現了比較松動的情況,此時,應該將控制插件進行緊固,并且使其重新工作。當設備正常運行時,對其觀察一段時間,看其是否會再次出現異常。一般出現這種狀況的主要原因是因為其電路板上的控制插件出現了松動的情況,使得開關電源交流接觸器不能進行正常的吸合,整流模塊就會出現失壓的狀況,從而使得整個電力通信出現業務中斷的情況。一般在對通信站進行建設時都會設置一臺交流配電屏,這種配電屏具備兩路自動切換單元的功能。兩路市電在通常的情況下是經過交流配電屏然后到達通信電源。所以,工作人員應該直接將自動切換單元拋開,將市電直接引入到其中。當通信電源交流電流經過改造之后,大大地增加了其穩定性,使其可以更加安全、穩定地進行工作。在使用高頻開關的過程中一定要注意,大功率的設備不要進行隨意的增加,同時在滿負載的狀態下一定不要進行長時間的運行。通信電源一般都是24h運行的,很少出現中斷的情況,增加開關電源的負載量是及其容易造成模塊出現故障,甚至是損壞整個電力通信網中的電源系統。
3結語
1.1建筑物的雷電侵害雷電是自然界的一個現象,主要是云層中積累的電荷被釋放出來,因為所儲存的電荷非常大,放電時會產生強大的電能,導致建筑物以及設施受到破壞。雷電的危害方式比較多:直擊、侵入、感電、球形雷等,直擊雷是云層內的電荷向地面建筑物進行放電而產生的。雷電的危害形式有幾種:直擊雷、雷電侵入、雷電感應、球形雷。直擊雷是云層電荷與地面建筑物進行放電而形成的。雷電侵入是雷擊產生的沖擊電壓沿線纜或管道傳播侵入室內的雷電波。雷電感應是由于雷電流的強大電場和磁場變化,在設備和線路產生的靜電感應和電磁感應而產生的過電壓過電流形成危害。球形雷是一種游動的發光帶電體,可從門窗、煙囪等通道侵入室內,擊毀接觸之物。
1.2計算機網絡通訊系統的感應雷侵害產生雷擊的時候,電荷所蘊含的電能被釋放出來,由于散流電阻產生出局部的高電壓,在放電的時候,脈沖電流因為附近的金屬和導線等發生了電磁感應,形成高電壓。高電壓是建筑物以及室內的設施主要的威脅,所以我們在采取防雷措施的時候,需要針對感應雷來進行處理。通信線路如果在空曠的地方比較突出,那么就有較大的幾率在發生雷電現象的時候,被雷電所擊毀。即便是電纜被埋在地下,當直擊雷沖擊時,強電壓也能夠穿透突然進入到線路內部。平行鋪設的電纜被雷擊中后,會在附近形成高電壓,導致與其相連的設備被損毀。
2.計算機網絡通信系統的雷擊防護
2.1防護雷電的主要方式有隔離、疏導、等位、消散。疏導是將強大的電流引入大地,我們比較熟悉的避雷針就是這樣的防雷方式。隔離則是通過隔離的方式來讓雷電不影響到被保護的物體。等位是將多物體地連接置于同一電位以保護物體。消散是用消雷裝置釋放異性電荷中和雷云電荷,阻止雷電的形成。
2.2電源系統的防雷建筑物如果有避雷針,那么其直擊雷的危害基本上能夠避免,但是直擊雷所形成的電磁場對于電子設備而言仍然是較大的危害,所以我們還需對電流過電壓對計算機網絡的損害進行防護,通過設置防雷裝置,將電流進行分散,限制壓力,避免計算機系統受到影響。
2.3網絡通信線路及接口的防雷通信線路的防雷要點與供電線路相同,需要對建筑物外所架設的通信網絡給予注意,對于已經處于架空狀態的線路安置保護套管,將進入室內前的端位金屬殼接地,光纖線路可不用進行防雷處理。雖然電源供電和網絡線路等外接線路上安裝了防雷保護裝置,但由于雷擊發生時巨大的電磁場,會在500米范圍內的網絡傳輸線路感應極強的過電壓,因此在網絡通信線纜接入設備前,特別是跨越房間、接近窗口和由室外引入的雙絞線到網絡設備之間,均需接入信號避雷器進行瞬態過電壓保護,保護與之相連的網絡設備。由于信號避雷器是串接在通信線路中,所以信號避雷器選擇時除要考慮防雷性能指標外,還必須滿足信號傳輸帶寬、傳輸損耗、接口類型等網絡性能指標的要求。
2.4設備安裝箱柜防雷設備安裝箱柜的防雷,主要是將箱柜金屬殼體鏈接接地,宜采用單獨、多點分別就近接地,在設備安裝箱柜的隱蔽位置打孔去漆,再使用銅質螺釘鏈接接地線即可,它可以有效的防止周邊雷擊電場、大電流感應造成二次損毀的擴大。
2.5地電位反擊的防范要消除地電位反擊危害,通常采取的措施:一是作等電位連接,用金屬導體將兩個金屬物體或接地體相互連接起來,使雷電接閃時電位相等;二是使可能電位反擊的兩個物體之間隔離或保持一定的安全距離。三是采用聯合接地網,消除各地網之間的電位差,保證設備不因雷電的反擊而損壞。機房接地能夠給機房提供較好的安全性,也是防雷設施的一項基礎工作,使用聯合接地網,讓所有的防雷接地設施都連接一個接地裝置,設備就可以單獨的連接附近的地網,聯合接地網能夠避免不同地方的電位上升帶來的影響,避免了電位差,讓機房接地系統的防雷效果進一步得到了強化。
3.結束語
1.1電力通信技術在輸電領域的應用
在智能電網系統中輸電系統也是不可缺少的,如今的輸電系統已經徹底改變了傳統輸電模式,開始建設一批特高壓電網骨干網架,可以在很大程度上滿足電能輸送,還可以降低電能損耗,進一步實現了電力系統的升級。而在建設特高壓電網骨干網架的過程中,必須要強化輸送能力和電網監控水平,這就要求將完善可靠的電力通信技術應用到智能電網的構建之中。這樣不僅可以采用不同方式的接入機構,還可以在電網運行控制程度上得到提升,電力通訊技術的出現可以在電網繼電保護和調度控制上起到很大的作用,可以確保各個模塊之間的正常通信,實現信息共享。隨著電力通訊技術的變革,越來越多的通訊功能開始應用到輸電系統中,可以實現安全預警和可視化檢測,這樣就可以在很大程度上減少電網出現故障的幾率。
1.2電力通信技術在變電領域的應用
在智能電網系統中變電系統也至關重要,電力通信技術在變電領域也得到了廣泛應用,無論從組成機制上還是運行機制上都起到了不可或缺的作用,智能變電站想要實現電能轉變、效率分析、電量統計就必須要采用電力通信技術,只有電力通信技術才能實現變電系統中的信息采集、測量、控制、保護等基本功能,同時電力通信技術的應用對于智能變電站運行和控制都提供了豐富的數據,這些數據可以對變電系統起到保護和協調作用,進一步提高變電站的工作效率。
1.3電力通信技術在配電領域的應用
配電系統是智能電網中最為重要的一個環節,可以將電能分配到千家萬戶,實現電能的使用,在這個過程中信息量十分龐大,配電系統必須必備很強的兼容性,這時也就少電力通訊技術起作用的時候了。電力通信技術在配電運行過程中將計算機軟硬件設備和各種傳感器設備進行協調,將電能變得更為優質,同時電力通信技術在配電網絡出現故障時可以進行自動修復,抵御各種外來影響因素的破壞。
2當前我國電力通信技術在智能電網應用過程中存在的一些問題
2.1電網運行不夠穩定
在電網運行過程中經常會出現電力系統不穩定的情況,這主要是由于受到了外來影響因素的干擾,但是在目前我國電力系統中電力運行不穩定已經成為普遍存在的問題,在電網正常運行時有很多因素會出現,這些因素的產生直接影響到電網功率高低,造成電網功率不平衡,而且目前沒有辦法將這些干擾因素徹底消除,唯一能做的就是在一定程度上抑制干擾程度。
2.2安全管理質量存在缺陷
由于智能電網在運行過程中需要高度的安全性,這時電力通信技術的存在就彌補了這一點,當智能電網出現電力故障時通信系統可以在一定程度上做出抵御,但是對于一些大型電力故障電力通訊系統還是無法進行控制,這時如果沒有問題反饋系統就有可能造成更大的事故。當前我國電力系統在電力通信管理方面工作的質量還有待提高,甚至可以說是存在一些缺陷。首先在協同管理方面智能電網系統中的網絡信息并不安全,很多情況下不能實現網絡管理機制。其次是缺乏一個能夠與實際情況相適應的科學合理的管理機制,在智能化電網的建設和發展過程中,我們一直在強調的都是電力通信技術創新和應用工作,而往往是忽略對相應管理措施的探索和研究,使得管理工作一直滯后于技術的發展,沒有形成一個切實科學的管理辦法和規章制度,導致在實際的管理和維護過程中對某些問題和隱患表現得束手無策,有時候甚至是只能任憑問題的發生和事故的擴大化。
2.3相關崗位人員能力素質還有待提高
不同的時間信號有著不同的傳輸介質,時間信號的準確度也決定著智能變電站的時間性能,目前一般要求的時間信號準確度如表1所示。DL/T860標準根據通信信息片通信要求的不同,在整個智能變電站需要多種聯絡傳輸報文協調通信信息片的屬性,不同的報文類型規定不同的性能要求。DL/T860標準定義了7種報文類型,其屬性范圍由性能類建立,每種報文對應不同性能類具有不同的時間性能要求。對于控制和保護性能類定義為P1/P2/P3,P1一般用于配電線間隔或者其他要求較低的間隔,P2一般用于輸電線間隔或用戶未另外規定的地方,P3一般用于輸電線間隔,具備滿足同步和斷路器分合時間差的最好性能。對于計量和電能質量性能類定義為M1/M2/M3,M1用于具有0.5級和0.2級精度計費計量,最高5次諧波,M2用于具有0.2級和0.1級精度計費計量,最高13次諧波,M3用于電能質量計量,最高40次諧波。智能變電站應用數據的時間性能要求在DL/T860標準中也有所體現,主要參數如表2所示。時間性能包括時間準確度和傳輸時間兩個方面,既然定義了不同的參數指標,對設備是否符合規范的時間性能定義,只有通過測試才能明確檢測和分析。因此目前時間測試不能只停留在時間準確度的測試上,必須要深入到傳輸時間的測試內。時間的準確度只能說明設備的時間是可靠的,但智能變電站是一個設備與設備協調工作的整體,設備和設備之間傳輸時間的變化將直接影響到智能變電站的穩定性,畢竟變電站的安全穩定運行才是電力系統的重點,因此時間準確度是基石,而傳輸時間是系統工作的保障。
2時間性能測試
通過對智能變電站數據報文傳輸延遲測試技術的研究和分析,目的在于如何在智能變電站的測試和日常維護中為智能變電站的穩定運行提供有力的測試設備和依據,解決電力用戶對智能變電站數字化信息的準確把握。電力系統分為發電、輸電、變電、配電、用電等五大環節。變電站是變電環節的重要部分,它實質是一個轉換電壓的樞紐,實現不同電壓等級的電力轉換。所有變電站的一次設備的工作狀況都是通過二次設備之間的通信網絡來完成。二次設備利用自身設備的功能實現測控、保護、計量等工作,然后通過通信網絡將變電站的數據信息送到本地或遠程監控系統實現電力系統的數據采集和監控。通信是一個基于信號的交流渠道,為了增加變電站通信交互雙方對信號的識別能力,變電站內的各個設備都必須工作在同一時刻,也就是說需要在變電站內設置時間同步系統來完成設備的時間同步,確保設備時標一致,信息識別度能清晰,應用處理能簡約化,其中對傳輸延遲的測試是必不可少的部分。電力系統的快速發展,對時間同步的要求也越來越高。任何一個變電站都需要準確、安全、可靠的時鐘源,為電力系統各類運行設備提供精確的時間基準。高性能的時鐘源可以為電力系統變電站提供統一的時間基準,滿足變電站各種系統(監控系統、能量管理系統、調度自動化系統)和設備(繼電保護裝置、智能電子設備、時間順序記錄SOE、廠站自動化故障測距、安全穩定控制裝置、故障錄波器)對時間系統的要求[8],確保實時數據采集時間一致性,提高系統運行的準確性,從而提高電網運行效率和可靠性。國內智能變電站完全遵循DL/T860標準的設計規范。DL/T860標準覆蓋變電站通信網絡與系統,其中智能設備中各個邏輯節點之間的通信由數千個獨立的通信信息片進行描述,而通信信息片主要完成邏輯節點之間對于給定通信屬性的信息交換,包括對它們的性能要求。如何保證基本功能的正常運行以及支撐通信系統的性能要求的關鍵是數據交換的最大允許時間,即傳輸時間。
傳輸時間是智能變電站的系統要求,其定義如圖2所示。一個報文的完成傳輸過程包括收發端必要的處理。傳輸時間計時從發送方把數據內容置于其傳輸棧頂時刻開始,直到接收方從其傳輸棧中取走數據時刻結束[10]。圖中定義了完整傳輸鏈的時間要求。在物理裝置PD1中,功能f1把數據發送到位于物理裝置PD2中功能f2。傳輸時間將包括各自通信處理器時間加上網絡時間,其中有等待時間、路由器與其他網絡設備所耗費的時間。由于物理裝置和網絡設備可能來自不同的廠商,故對總傳輸時間的任何測試和驗證都必須在現場驗收測試時進行。智能變電站報文數據傳輸延遲屬于性能測試的應用范疇。傳輸時間的定義的間隔中,tb時間間隔取決于網絡底層結構,不屬于智能電子設備的范疇,從智能電子設備的角度出發,只有輸出和輸入延遲可以被測量。標準中規定時間性能的測試方法[11]如圖3所示。對于傳輸時間的輸入輸出延遲測量值應不大于DL/T860標準中所規定的相應報文類型的總的傳輸時間的40%。圖3方法中定義了回環測試環境,被測設備的輸入信息與輸出信息都與測試系統建立連接,當測試系統產生被測設備需要的物理輸入信號或者報文信號后,測試系統通過接收被測設備產生的報文或者物理的輸出信號來檢驗輸入輸出時間性能。有了以上測試方法之后便可以對實際的設備進行測試。以下是對某變電站中一臺時鐘源的測試,該時鐘源的PTP同步報文經過一層交換機如圖4所示,交換機為TC模式,測試儀器對經過交換機以后的PTP報文進行測試。有效數據共測試60次,時鐘源的準確度和路徑傳輸延遲測試結果如表3所示。使用上述的測試方法可以測試時鐘源同步信號經過兩層或者兩層以上交換機時的準確度和路徑傳輸延遲,同時也適用于GOOSE、SV9-2報文傳輸延遲的測試。
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