摘要:电力系统远程平台系统要考虑在强电磁场环境下采用何种抗电磁干扰措施才能保证系统的正常数据通信。目前多种途径可用来提高远程通信的可靠性,其中包括提高远程通信的差错处理能力,降低误码率,增强网络结构的健壮性等措施。
关键词:电力系统;远程通信;平台建设。
4远程通信技术选择和特点分析
本研究范围为站内远程通信平台的建设,在电力系统范围内搭建远程局域网络平台来实现电力系统各个系统的检测和控制。
4.1远程局域网技术选择
在电力系统应用的WLAN技术选择上应遵循先进、实用、可靠的原则进行选择,经过比较我们选择远程MESH网络作为电力系统站内通信的远程网络。
自标准化以来,WLAN已经在大多数移动设备上实现了标准化,然而,受限于其接入节点间的有线连接和网络规模,当前的远程局域网方案不能向超出热点的更大范围的地域提供宽带接入服务。远程局域网的接入点一般能提供 100米范围以内的设备连接,为覆盖更广的区域,现有的解决方案需要更多的接入点,且要求每个接入点必须通过线缆与有线网络相连,同时还需配置多个交换机和路由器。这样就使得网络结构复杂,部署成本高,更重要的是远程的真正意义受到极大限制。
远程网状网的基本思路被人们提出来用以解决远程网络覆盖半径受限的问题,可以把接入点的覆盖服务覆盖到十几公里或更远。
远程网状网的研究起源于美国军方 DARPA计划中对 MANET(Mobile Ad-hoc Network,移动自组织网络)的研究,应用于波斯湾和海湾战争的作战通信指挥系统。今天,在经历了多年的技术进步和商业推动之后,商用的远程网状网最终成为现实。目前,已经商用的远程网状网产品基本上都基于 WiFi,称之为 WiFi-MESH。
经过几代技术的发展,目前远程网状网产品,采用多种技术,在远程性能(传输距离、移动速率、抗干扰、穿透等)方面具有大幅增强,能够适应于更多更复杂的应用场景。具备灵活性高和容错能力强的特点。它简化了视距通信问题并以最少量的网络基础设施和互联成本大大扩展了网络的覆盖范围。
4.2远程Mesh网络的优点
远程Mesh技术使得管理员可以轻松的部署质优价廉的远程局域网。远程Mesh网络的优点包括:
(1)高性价比:Mesh网络中,只有AC需要接入到有线网络,对有线的依赖程度被降到了最低程度,省却了购买大量有线设备以及布线安装的投资开销。
(2)可扩展性强:Mesh网络中AP之间能自动相互发现并发起远程连接建立,如果需要向网络中增加新的AP节点,只需要将新增节点安装并进行相应的配置。
(3)部署快捷:组建Mesh网络,除AC外的其他AP均不需要走线接入有线网络,和传统WLAN网络相比,大大缩短组建周期。
(4)应用场景广:Mesh网络除了可以应用于企业网、办公网、校园网等传统WLAN网络常用场景外,还可以广泛应用于大型仓库、港口码头、城域网、轨道交通、应急通信等应用场景。
(5)自愈性强。有线通信方式,当线路出现了断裂现象,很难检测到通信坏损位置,维修起来相对困难。采用远程Mesh网络,又与其他传统远程网络不同,链路为网状结构,如果其中一条链路出现问题,节点可以自动跳转到其他可接入的链路,因而较高的保障了网络的可靠性,但是在其他远程通信方式中,一条链路出现故障,可能造成范围较大的服务中断,对于电力系统电力通信系统可靠性极强的网络才可以达到要求。
5电力系统远程网络架构
5.1远程Mesh网络组网
远程Mesh网络是一种新的远程局域网类型。与传统的WLAN不同的是,远程Mesh网络中的AP是远程连接的,而且AP间可以建立多跳的远程链路。远程Mesh网络基本拓扑结构
电力系统远程Mesh网络基本逻辑组网包括三层:汇聚层、接入层和终端层,汇聚层由远程接入控制点AC(Access Controller)组成,负责控制和管理WLAN内所有的远程接入点AP(Access Point),并通过有线的方式与电力系统网络平台相连,实现数据的有线上传;接入层由多台远程AP组成,负责接收和转发智能远程终端的数据,每台AP拥有多条通信链路,实现多冗余的远程数据通信链路的备份;终端层由远程终端设备或远程传感采集器等组成。
5.2电力系统远程网络平台建设
a) 电力系统巡检系统
电力系统的巡视检查是日常运行维护的主要工作,传统的作业方式是根据调令或工作计划,在运维主站开具纸质的操作票或巡检记录表单,然后分配运维人员赴现场作业,完成后由运维人员回填操作票或巡检记录并送回运维主站。工作周期长,工作效率低下,同时也浪费了人力物力资源。
智能设备采集主要使用RS232/485线缆,通过串口进行数据的采集上传,综合布线实际施工过程中可能需要对机房进行装修改造,并且部分边缘传感器距离采集单元距离较远,线缆敷设困难。本研究更改传统的动环实施方法,采用智能远程终端,统一标准远程传输协议,将前端传感器和摄像头通过远程的方式接入到Mesh网络中,实现数据的平台接入。
5.3电力系统远程网络平台适用性分析
远程Mesh网络具有广覆盖范围、高容错性、可远程遥测遥控、自组织组网等优点。电力系统设备状态监测与故障珍断系统采集和传输的数据量极小,现场节点拓扑结构固定且装置无冗余。现有远程传感器网络的数据传输速率可以达到250Kb/s以上,完全满足设备状态监测的速率要求;分层的网络架构非常适合现场节点众多、布线较为复杂的特点;远程通信取消了导线连接,既避免了传导性电磁干扰通过导线耦合破坏弱电元件,又便于维护、增强了系统的可扩展性。因此在数字化电力系统向电力系统的升级改造中,引入Mesh远程网络,与现有站内光纤以太网相结合,可充分利用现有资源、保护已有投资,是目前情况下较为合适的选择。
但目前远程Mesh网络要想真正用在电力系统中还面临着许多实际困难:相对于普通的工业应用场合,电力系统对其状态监测系统的可靠性还提出了很高的要求。尤其是远程传感器网络位于电力系统的过程层,这是一个强电磁干扰环境,对通信系统的干扰很大;节点部署的环境非常恶劣,风雨雷电等自然因素可能导致节点失效;受障碍物的影响,远程通信的性能经常发生变化,导致网络拓扑结构的不可控;有意或无意的人为损坏会使网络结构发生破坏,致使数据丢失等,这些因素的存在对远程网络的可靠性问题提出了很高的要求。因此电力系统远程平台系统要考虑在强电磁场环境下采用何种抗电磁干扰措施才能保证系统的正常数据通信。目前多种途径可用来提高远程通信的可靠性,其中包括提高远程通信的差错处理能力,降低误码率,增强网络结构的健壮性等措施。
6结论
电力系统内部各系统间数据的可靠传输交互是电力系统安全生产的重要保证,本文对目前电力系统的数据传输和业务需求进行了分析,引入远程Mesh网络作为电力系统远程平台建设的技术支撑,针对电力系统现有情况提出了可行的,经济的,安全的远程通信方式和网络架构,作为辅助策略,电力系统远程通信平台为电力系统的安全可靠运行增加了有力保障。
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作者简介:
栾彭(1986.08-),工程师,E-mail:383196785@qq.com。