时间:2023-03-01 00:54:27
1.1电网通信系统的网络结构不合理,比较脆弱
国内电网的发展经历了数十年的建设,有了长远的发展,在自动化程度上有了飞速的建设,已经逐步的完善,但是由于技术发展的不平衡性,加上国内电网的复杂性,在客观上造成了电力通信难的问题,而目前国内用的较多的是星型结构和树形结构。这样的结构对电网的通信的可靠性都会造成不小的影响,一旦发生接地故障等,对供电抢修、运维人员的操作都会造成影响,也不利于资源的合理调配。许多通讯设备长期运行后,将进入设备护理期、修复期,甚至衰老期,所以需要照顾、修理或更换。此外,网络传输设备许多电力通信网中心站和可靠性的结构仍然存在着许多问题,需要在今后的技术改造中不断的完善,以达到电网通讯的通畅和快捷。
1.2电力通信网络的结构管理复杂
电力通信网运行管理一般分为一级通信网络,两个网络和三级通信网络,电源结构、规划线更复杂。随着变电站面积继续增加,在变电站新设备节点被串成的环形网络的拓扑结构,优化不足,越来越复杂。不少电力通信业务需要跨环甚至是跨多环进行传输,导致无法满足传输时的要求,当调度中心下达指令的时候,由于各个节点的增加,无法及时传达到每个节点,包括倒闸操作的时候,在控制室下达操作指令的时候无法及时地进行远程操作,造成延时等问题。
1.3电力通信网络的传输质量差
常见的电力通信网线屏蔽层质量很差,无法防止共模的干扰;单股铜线电缆的电力通信网络,比较容易产生干扰中断;电缆电线尺寸太小,减少网络传输的距离和减少悬挂装置;造成了距离长,传输质量很差。在大型变电站里,通常电缆沟有数百米的距离,从主控制出来的控制电缆控制着各个断路器和隔离开关的操作,一旦传输出现问题,就会对日常的操作造成影响。
1.4电力通信网网络管理不严谨、标准不一致
目前,对电力通信的用户界面输入的模拟信号接口的使用,不能传输信息的多样化和界面调整,也造成了很大困难。电力企业不断地进行技术革新,对变电站内部通信技术进行升级和改造,这些新技术的发展日新月异,企业如果不遵循相关技术措施,及时制定相应的规则和标准,规范用户的行为,可能出现鱼目混珠的现象,为网络监督埋下隐患。2.5地域发展不均衡由于各地区经济发展水平不一致,地域之间的差异和分化也越来越严重。在东部沿海等较发达的地方,数字化、光纤化的应用,为社会提供了有效的通信服务。但同时,在中部和西部地区的调度电话,许多地方连最基本的都没有完全解决。东西部之间或某些邻近地区之间的差距,造成电力通信网络不能使用接口设备一致,区划调整成本增加。
2电网通信自动化的发展
目前电网中通过利用现代电子技术、通信、计算机及网络技术与电力设备相结合、工作管理有机结合的网格监控、保护,在正常和事故条件下,供电部门一起测量和控制,改善和提高供电质量,为了与客户建立更密切的关系,电网自动化是一个综合性很高的系统性工程,其主要功能依靠通信技术得以实现,所以电网通信技术的发展显得尤为重要。
2.1电网通信关键技术
关键的通信网络建设的各种成熟的技术和电网公司的企业信息网络工程已经建立起来,特别充分利用网格运算,结合统一通信技术的优势,采用电力通信网络平台,将电网公司的数据网络的语音网络和视频网络,集成在一起,采用一个统一通信平台,该统一通信技术和实际需求紧密地联系在一起,在一个系统的基础上提出的子系统,即移动多媒体调度子系统应急指挥系统,就可以将日常的操作和电力的运行联系起来,采用移动操作系统和电力营销子系统及通信相结合的核心的网格通信组件,外层的通讯和电网系统的一部分。融合固定电话系统,语音信箱,传真系统,视频会议系统,信息系统,实现多业务系统的集成,通过对各业务单点登录系统的通信,应急统一、统一消息、语音、视频、统一的邮件列表。
2.2电网通信技术平台的应用及展望
目前,在电力系统通信,还有光纤通信的高带宽和高可靠性的特点,如高传输速率,但对灾害应急配电网络自动化办公智能化的需求,目前的电网,随着快速部署的特点的网络通信不受限制,在通信电源,因此在应用系统的地面,网络通信可以成为电力系统通信的重要辅助手段,为电力系统构建综合通信网提供非常重要的一个部分。
3结论
随着电力技术的发展,其在电力企业逐渐占据不可替代的地位。因为它在工业生产中,甚至在人们的生活中都具有非常重要的意义,所以我们要在平时的工作中不断提高自己的专业水平,并结合实际做好工作,提高电网的供电可靠性和资产的利用率,繁荣电力市场,抵御电网受到的攻击,从而提高电网价值。
[论文摘要]随着现代科学技术的飞速发展,构建完善坚强可靠的电力通信网,显得越来越重要。文章结合电力通信的特点和需求及无线新技术的特性,分析无线通信技术在电网通信中的应用前景。
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:UltraWideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。中国论文联盟-七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
五、无线技术的应用及展望
1.无线通信技术具有成本低的特点。
在过去,有线通信技术的使用需要进行沟槽施工、电缆架设等,需要电力企业投入大量的建设资金。而无线通信技术的使用则省去了很多地面施工经费,只需要在信号接收点安装一下信号接收器就可以了,大大降低了通信的资金,成本较低。
2.无线通信技术具有安装方便、工期短特点。
在有线通信的施工过程中,通信设备的安装环节复杂,施工周期也较长。与之相比,无线通信的安装比较简单,工期也短,能够在较短的时间内满足人们对信号传递的需求。
3.无线通信技术信号适应性强。
从信号强度来说,有线通信会受到地理位置等因素的影响给用户带来很多麻烦,而无线通信则很少受到外界因素的制约,信号的适应性更强。
4.无线通信技术扩展性大。
目前,我国经济发达地区已经普遍采用无线通信技术,但是在落后地区依旧采用的是有线通信技术。今后,随着经济社会和科学技术的发展进步,通信技术和通信设备将会在更大程度上得到发展,这就使得我国无线通信技术在将来也拥有更大的扩展空间。
二、无线通信技术在智能配电网中的实施要点分析
目前,无线通信技术已经在很多地方的智能电网中得到广泛应用。从现有的技术条件来看,我国目前智能电网中运用的无线通信技术主要包括3G技术、WLAN技术、WMN技术以及LMDS技术等,这些无线通信技术的应用在保证信号的稳定传递方面发挥着重要作用。下面,我们就对这些无线通信技术在智能电网中的应用进行分析。
1.3G技术的应用。
当前,3G技术已经形成了包括链路预算和传播模型预算以及计算机仿真在内的一套建网理论,并在很多地区得到了的大规模的商业应用。由此可见,3G技术网络技术已经具有相当多的实践经验,为智能配电网提供了成熟的技术支撑。
2.WLAN技术的应用。
WLAN技术是传统有线网络的延伸,通过射频技术来进行数据信息的发送和接收。现在,WLAN技术也逐渐走向成熟,WLAN产品也已经开始进行批量生产,为智能配电网提供物质帮助。但是,WLAN技术的应用过程中在数据安全方面存在一些隐患,需要做好防范工作。
3.WMN技术的应用。
与3G技术和WLAN技术相比,WMN技术是一种新兴的技术,它不仅在无线宽带的接入中发挥着重要作用,而且可以与数据和图像采集结合在一起对目标实行数据采集和监控等,现在已经在工业、交通以及环境检测等领域中得到广泛应用,也为智能配电网的构建提供技术支持和保证。
4.LMDS技术的应用。
在智能电网中,LMDS技术是一种固定宽带无线接入应用技术,它通过毫米波进行数据传输,从而在一定范围内提供数据、视频以及数字双工语音等业务,是智能配电网中一种很好的宽带固定无线接入解决方法。
三、小结
在新的发展形势下,智能配电网作为智能电网的一个重要组成部分,是解决电力资源问题的一个重要举措,在我国社会经济发展中占据着重要地位。在智能配电网中,无线通信技术的应用改善了传统通信技术方面的缺陷,有利于智能配电网的构建,在确保智能配电网工作的安全性、经济性方面意义重大。
关键词:无线通信;电网通信;技术分析
一、概述
电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行应运而生的。它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。我国的电力通信网经过几十年风风雨雨的建设,已经初具规模,通过卫星、微波、载波、光缆等多种通信手段构建而成为立体交叉通信网。随着无线通信技术的发展,无线通信系统的特性发生巨大的变化。鉴于采用无线通信网不依赖于电网网架,且抗自然灾害能力较强,同时具有带宽大、传输距离远、非视距传输等优点,非常适合弥补目前通信方式的单一化、覆盖面不全的缺陷。本文简单介绍一下无线通信传输体制的应用特点和优缺点,并分析其在电力系统的应用前景。
二、无线技术介绍
(一)无线通信技术的概念
目前,无线通信及其应用已成为当今信息科学技术最活跃的研究领域之一。其一般由无线基站、无线终端及应用管理服务器等组成。
(二)无线通信技术的发展现状
无线通信技术按照传输距离大致可以分为以下四种技术,即基于IEEE802.15的无线个域网(WPAN)、基于IEEE802.11的无线局域网(WLAN)、基于IEEE802.16的无线城域网(WMAN)及基于IEEE802.20的无线广域网(WWAN)。
总的来说,长距离无线接入技术的代表为:GSM、GPRS、3G;短距离无线接入技术的代表则包括:WLAN、UWB等。按照移动性又可以分为移动接入和固定接入。其中固定无线接入技术主要有:3.5GHz无线接入(MMDS)、本地多点分配业务(LMDS)、802.16d;移动无线接入技术主要包括:基于802.15的WPAN、基于802.11的WLAN、基于802.16e的WiMAX、基于802.20的WWAN。按照带宽则又可分为窄带无线接入和宽带无线接入。其中宽带无线接入技术的代表有3G、LMDS、WiMAX;窄带无线接入技术的代表有第一代和第二代蜂窝移动通信系统。
1.主流无线通信技术
从技术发展的趋势可以看出,以OFDM+MIMO为核心的无线通信技术将成为未来无线通信发展的主流方向。而目前基于该技术的无线通信技术主要有:B3G、WiMAX、WiFi、WMN等4种技术。
2.其他无线通信技术
除了上述主流的无线通信技术外,目前已存在的无线通信技术还包括:IrDA、Bluetooth、RFID、UWB、集群通信等短距离通信技术及LMDS、MMDS、点对点微波、卫星通信等长距离通信技术。
(1)IrDA:InfraredDataAssociation,是点对点的数据传输协议,通信距离一般在0~1m之间,传输速率最快可达16Mbps,通信介质为波长900纳米左右的近红外线。
(2)Bluetooth:Bluetooth工作在全球开放的2.4GHzISM频段,使用跳频频谱扩展技术,通信介质为2.402GHz到2.480GHz的电磁波。
(3)RFID:RadioFrequencyIdentification,即射频识别,俗称电子标签。它是一种非接触式的自动识别技术,通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据。RFID由标签、解读器和天线三个基本要素组成。
(4)UWB:UltraWideband,即超宽带技术。UWB通信又被称为是无载波的基带通信,几乎是全数字通信系统,所需要的射频和微波器件很少,因此可以减小系统的复杂性,降低成本。
三、无线技术优劣分析
(一)WLAN技术分析
Wi-Fi的技术和产品已经相当成熟,而且大批量生产。该技术适用于无线局域网,作为有线网络的延伸,对于特殊地点宽带应用,尽管Wi-Fi技术应用非常广泛,但是它依然在安全性上存在一定的安全隐患,Wi-Fi采用的是射频(RF)技术,通过空气发送和接收数据。由于无线网络使用无线电波传输数据信号,所以非常容易受到来自外界的攻击,黑客可以比较轻易地在电波的覆盖范围内盗取数据甚至进入未受保护的公司内部局域网。
(二)WiMax技术分析
WiMax是一个先进的技术,推出相对较晚,存在频率复用性小、利用率低的问题,但由于最近才完成标准化,该技术的大规模推广还需要实践考验。从应用前景看,该技术可以在较大范围内满足上网要求,覆盖可以包括室外和室内,可以进行大面积的信号覆盖,甚至只要少数基站就可以实现全城覆盖。WiMax由于其技术的先进性和超远的传输距离,一直被业界看好,是未来移动技术的发展方向,并提供优良的最后一公里网络接入服务。
(三)WMN技术分析
WMN是正在研究中的技术,在研究中不断地在不同方面结合各种技术的特点进行融合,而且暂时没有一个成熟的产品系列来支持该技术的大规模应用。从应用前景看,WMN这一新兴网络不仅在无线宽带接入中有着广阔的应用空间,在其他方面如结合数据、图像采集模块可以对目标对象进行监控或数据采集,并广泛应用到环境检测、工业、交通等领域。随着其他技术的不断更新完善,WMN更好地与之相融合、互补,从而能够扬长避短,发挥出各自的优势。
(四)3G技术分析
3G于1996年提出标准,2000年完成包括上层协议在内的完整标准的制订工作。3G网络部署已具备相当的实践经验,有一成套建网的理论,包括对网络的链路预算、传播模型预算以及计算机仿真等。从商用前景看,目前,3G在部分地区已得到大规模的商业应用,比如欧洲很多国家、日本、韩国等都已经建设了3G的网络。3G技术已经进入可以实用的阶段,还有很多国家和地区正在建设或将要建设3G网络。
(五)LMDS技术分析
本地多点分布业务系统LMDS是一种提供点对多点通信的固定宽带无线接入技术,其工作频率在20GHZ以上,利用毫米波传输,可在一定的范围内提供数字双工语音、数据、因特网和视频业务,是一种非常好的宽带固定无线接入解决方案。在最优情况下,距离可达8公里;但是由于受降雨的原因,距离通常限于1.5公里。
其主要工作原理是通过扇区或基站设备将ATM骨干网基带信息调制为射频信号发射出去,在其覆盖区域内的许多用户端设备接收并将射频信号还原为ATM基带信号,在无需为每个用户专门铺设光纤或铜缆情况下,实现数据双向对称高带宽无线传输。
(六)MMDS技术分析
MMDS的主要缺点是有阻塞问题且信号质量易受天气变化的影响,可用频带亦不够宽,最多不超过200MHz。其次,MMDS对传输路径要求非常严格。由于MMDS采用的调制技术主要是相移键控PSK(包括BPSK、DQPSK、QPSK等)和正交幅度调制QAM调制技术,无法做到非视距传输,在目前复杂的城市环境下难以推广应用。另外,MMDS没有统一的国际标准,各厂家的设备存在兼容性问题。
(七)集群通信技术分析
数字集群系统具有很多优点,它的频谱利用率有很大提高,可进一步提高集群系统的用户容量;它提高了信号抗信道衰落的能力,使无线传输质量变好;由于使用了发展成熟的数字加密理论和实用技术,所以对数字系统来说,保密性也有很大改善。
数字集群移动通信系统可提供多业务服务,也就是说除数字语音信号外,还可以传输用户数字、图像信息等。由于网内传输的是统一的数字信号,因此极大地提高了集群网的服务功能。
(八)点对点微波通信技术分析
微波传输的优势主要体现在以下几个方面:第一,可以降低运营商的运营成本。与租用线路相比,微波系统的投资只要一年左右即可收回。第二,微波传输系统部署简洁快速。与传统的传输手段相比,其快速部署的优势可以更快地满足新业务发展的需要。第三,目前的微波产品对未来的发展是有保障的,对于运营商的新业务和新需求都可以给予很好的支撑。未来,微波传输系统将升级到全IP的平台之上,可以全面支持运营商未来的发展。
(九)卫星通信技术分析
利用卫星在有些人口不很密集的地区来配合陆地通信。在这些地区散布着范围较广但不密集的用户,可以利用卫星作为用户连至固定有线网的接入设施。在陆地通信网已经构成宽带多媒体通信网的环境下,利用卫星建成宽带卫星接入系统是比较好而切合实际的方案,经济又可靠。
但是卫星通信毕竟是采用卫星作为通信平台,其地面站的建设、通信信道租用费用都需要花费大量资金,而且通信资源为卫星通信公司所有,受其带宽的限制,使得大量数据的传输需要付出非常大的代价。因此,作为日常生产、生活使用是极为不经济的;而将卫星通信作为应急通信、作战通信、海外通信等则比较适合。
四、无线技术综合比较
目前无线通信领域各种技术的互补性日趋鲜明。这主要表现在不同的接入技术具有不同的覆盖范围、不同的适用区域、不同的技术特点、不同的接入速率。3G可解决广域无缝覆盖和强漫游的移动性需求,WLAN可解决中距离的较高速数据接入,而UWB可实现近距离的超高速无线接入。
首先,从标准化程度上看,本报告所涉及的技术中,仅仅WMN技术没有成熟的标准体系,LMDS、MMDS、集群通信均有多种标准,只是没有统一的国际标准,其余的技术均已经完成标准化工作,并且都进行了试验网建设和商业网建设。
从频率上看,Wi-Fi技术、WMN均使用的是开放频段,WiMax技术、3G技术等其他技术使用的是授权频段。
从覆盖范围上看,Wi-Fi技术、WMN技术属于局域网无线接入技术,仅覆盖35m~100m;WiMax技术、3G技术、LMDS技术、MMDS技术、集群通信属于城域网接入技术,覆盖范围在1km~54km不等,而卫星通信、点对点微波则属于广域网技术,通常用于通信主干组网建设。
从传输速率上看,点对点微波和卫星通信属于干线传输技术,不同的情况速率变化较大,而其余的技术均为接入技术,仅仅是3G技术接入速率最小,仅为384k,而其余技术均为几十M甚至上百M的速率。
从调制技术上看,其中WiFi技术、WiMax技术、WMN、3G技术均采用最新的调制技术OFDM,其余的技术均未采用OFDM调制技术。
从天线技术上看,仅仅3G和WiMax技术采用了MIMO技术,而其他技术均未采用MIMO技术;从传输环境上看,仅仅WiMax技术和3G技术支持非视距传输,其余技术均要求视距传输环境;从网络安全和QoS机制上看,WiMax技术和3G技术在这方面做得比较优秀、完善,其余的均存在较大的问题。
五、无线技术的应用及展望
本书提供了智能电网通信与网络发展所涉及的比较全面的内容,包括智能电网通信与网络研究中的最新理论、关键策略、协议、应用、部署以及实验。本书的20个章节涵盖了从智能电网通信与网络架构和模型到混合动力汽车与电网安全性的融合等内容,全书分为六部分:第一部分智能电网通信结构和模型,含第1-4章:1.讲述了智能电网的概念模型,智能电网基础设施及其重要性、安全和隐私问题,以及存在的问题与将来发展方向;2.网络控制中存在的经典问题,以及这些问题与创建一个新的智能电网能量分配构架模型时存在的挑战之间的关系;3.几种基于智能定价的、可以提高传统电网效率的需求管理方法;4.汽车到电网系统,重点讲述了可靠安全的通信与网络基础设施对于汽车到电网系统的重要性。第二部分智能电网物理数据通信、接入、检测和评估技术,包含第5-8章:5.不同的通讯与接入技术以及他们在智能电网中的应用;6.智能电网中出现的机器与机器通信实例;7.智能电网广域监控、控制和保护过程中快速、鲁棒的状态评估中存在的问题;8.分布式电网系统状态评估问题解决方法;第三部分智能电网和广域网,包含第9-10章:9.广域测量系统中网络构架和协议的性能评估;10.应用于不同智能电网的无线网络的通信服务质量(QoS)和流量需求。第四部分智能电网的传感器和执行器网络,包含第11-14章:11.无线传感器网络在智能电网中的潜在应用和面临的挑战;12.智能电网传感器网络的传感器技术和网络协议;13.智能电网中传感器和执行器网络设计存在的主要挑战;14.智能电网无线传感器网络实施及其性能评估。第五部分智能电网通信和网络的安全性,包含第15-19章:15.智能电网的网络攻击影响分析框架;16.智能电网的电力市场操纵的干扰及其解决方法;17.电力系统SCADA系统状态估计安全、攻击和保护方案;18.智能电网安全体系结构层次;19.安全智能电网的应用驱动设计方法。第六部分现场试验和部署,包含20章:20.近期的智能电网现场实验的案例,并总结了这些实验的经验教训。
本书为从事智能电网的研究人员提供了该领域重要信息,也为电力系统工程师优化智能电网通信系统提供重要的参考资料,是从事智能电网研究的研究人员以及电力系统工作的工程师们,以及相关专业在校研究生重要的参考书。
作者Ekram Hossain是加拿大曼尼托巴大学电气和计算机工程系的教授,他目前的研究方向是无线/移动通信网络、智能电网通信、认知和绿色无线电系统的设计,分析和优化。他曾获得多个奖项,包括2010年马尼托巴大学优异奖(研究及学术活动)和2011年IEEE通信学会Fred W.Ellersick论文奖。
杜利东,助理研究员
【关键词】无源光网络技术 配网自动化 应用
1、引言
随着我国电力行业改革的不断深入,我国电力行业在不断的进步和发展。我国相关部门已经加大了对电力行业的重视程度,而且我国已经加大了对配电自动化的投入。通过对当前我国电力行业的发展情况进行调查和研究,发现我国电力行业的发展存在着很多方面的问题,通过研究发现运用无源光网络技术,能够解决配电自动化运行中存在的问题。在配电自动化的实际运行中,无源光网络技术具有较高的应用价值,能够满足当前电力发展的需求。无源光网络技术的应用是配网自动化运行的重要趋势,符合时展的潮流。
2、配电自动化概述
在配网自动化的运行中,主要运用网络、计算机、通信技术集成的,配网管理、监控的中心层是配网主站,在整个配网自动化管理系统中,配网主站是主要管理和监控部分,对于管辖区配电终端监控设备,主要由配网子站负责,配网子站能够对相关数据进行集中的整理,其能把所有信息传输到配网主站。配网自动化系统底层是配网终端,其可以对相关信息进行监控、采集和处理。
在配电通信系统中,配网通信系统是重要的组成部分,配电通信系统是实现配网自动化功能的重要基础。一般配网通信系统分为上行数据和下行数据。配电通信系统能够实现配网子站、配网终端与配网主站之间信息的传输,从而对配电网进行实时控制。在配网自动化的实际运行中,通过运用先进的信息交换技术,有利于提高配网自动化运行的效率。在配网自动化运行中无源光网络技术具有重要的作用。
通过对当前配网通信系统的通信方式进行调查,发现具有多种多样的通信方式,通常包括:电力线载波通信、邮电本地网、无线扩频专线通信等等。但从本质来讲,配网通信系统的通信方式包括三种,即串口通信、无线通信、光纤通信,其中在配电网络自动化的运行中,串口通信已经得到广泛的应用,但其也具有一定的缺陷,例如其只能局限于宽带小的现状,其已经不能满足电力行业发展的需求。无线通信能够降低配电网中的经济负担,但价格昂贵。光纤通信具有较好的发展前景,可靠性较高,在配网通信中,得到了越来越多的应用。
3、无源性网络技术的概念及特点
3.1无源性网络技术的概念
无源光网技术主要是一点到多点的光纤通信技术。对于无源光网络系统而言,其最重要的组成部分包括:光线路终端、光网络单元、光配线网络。
其中提供无源光网络光纤接口的是光线路终端,其能够为其他下游的宽带进行分配,对网络管理的安全具有重要的作用。具有中间节点功能的是光网络单元,并能对上行数据进行汇总,最后将汇总的数据送至光线路终端,光网络单元还可以将下行数据送至各个光配线网络。无源光网络和用户之间的接口是光配线网络,,光配线网络有利于促进光电信号的转换,从而达到两个系统之间信息传递的目的。
在无源光网络系统中,具有不同的信号传播方式,其中上行信号主要采用的广播方式是 T D M A ,其中下行信号主要采用的广播方式是T D M 。在T D M传播下行信号的过程中,通过运用光配线网络,可以将信号分配到各个光网络单元,当每个光网络单元接收到信号时,其只能对自己需要的信号进行接收。
在上行信号T D M A 传过程中,对于所有的光网络单元而言,其使用的时钟标准是相同的,针对每个光网络单元,将其分派特定的时隙,而且只有在该时隙才可以接受和发送信号。所有的网络单元汇成光配线网络,并根据相关协议合成,最终转送至光线路终端。
3.2无源性网络技术的特点
通过对无源性网络系统进行全面的研究和了解,发现其具有较强的网络安全保护机制。具有单节点保护作用,其能够对网络某一个节点进行保护,如果网络系统某一节点出现问题,则无源性网络技术能够确保其他节点的正常运作,同时有利于避免出现多个节点失效的现象。
另外无源性网络技术对全网也具有重要的保护作用,其可以运用同样的双光平面保护机制,其光平面能够自动的进行切换,在一定程度上有利于提高网络的安全性。无源光网络具有多点结构的特点,在无源光纤传输的过程中,其传输的速度比较快,其具有成熟的技术,在运用过程中具有较强的可靠性。
在实际的配网自动化运行过程中,通过运用无源光网络技术,能够在接网的同时不使用有源设备。另外无源光网络技术设备造价较低,如果出现技术问题,对其维护比较方便。从整体来说,无源光网络技术能够满足当前配网自动化终端接入的需求,其具有重要的应用价值。
4、无源性王阔技术在配电网自动化中的应用
在配电自动化的运行中,配网通信系统主要建立在通信网络平台系统的基础之上,通常配网通信系统分为主站层、变电所层、馈线层。其中主站层的安装比较简单,其具有较高的可靠性。主站层和变电所层主要运用华为同步数字体系传输设备并进行通信。变电所层和馈线层则主要运用无源光网络技术进行通信。
通过对主站层的通信情况进行测试,测试结果显示其具有较高的成功率,在变电所层自动化的组成中,配变终端检测单元TTU是重要的组成部分,通过运用配变终端检测单元TTU,能够对配电变压器进行自动的监控,TTU能够采集电流、电压,并可以分时电量,在实际的经济运算中,TTU能够提供有效的参考,并能够有效的监控系统安全。
在变电层中,将配网自动化数据接入终端服务器,通过终端服务器,使变电所站内局域网得到连通,最后通过主站的数据和网络数据进行交换,并实现信息的调度。其中馈线层通信主要是链型网络,馈线层主要以变电所为起点,并对光线路终端进行安装。
5、结束语
近年来我国的电力设备在不断增加,针对当前我国的电力网络管理,其存在着很多的弊端。为了解决电网管理中的各种问题,需要采取新的技术推动配电自动化的运行。无源光网络技术具有强抗干扰、高带宽、等优势。在实际的电网配网的自动化运行中,通过运用无源光网络技术,在很大程度上将提高电力网络的可靠性和稳定性,无源光网络技术将得到迅速的发展,并得到广泛的应用。
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【关键词】 需求响应 接入网 PFTTH
一、引言
需求响应(Demand Response,DR)指的是当供电成本升高时,电力企业可以通过对用户的补偿降低负荷或暂时转移负荷,保障供电稳定,缓解投资压力,降低成本[1]。DR是传统需求管理的演进,通过电网与用户信息交互而非直接控制,完成用电负荷削减的过程。
DR所交换的信息不仅包括用户的下行通知与上行响应,更包括了用户实时用电数据、负荷能力等隐私信息。在DR复杂的信息交换需求下,公网通信难以保障用户与电力企业的信息安全,而专网通信的成本又过于高昂,寻求一种中间的方案是理想的选择。论文在保障电力企业对需求响应信号实时性的要求与用户信息安全的基础上,对符合国情的DR网络结构做出一定研究。
二、典型DR组网方案研究
DR系统的典型方案如图1所示,位于电力用户侧的设备包括DR系统控制设备、用电信息采集设备、用户的交互设备三类。DR系统控制设备即用户家庭中的远程智能控制设备,可以通过来自电网或用户的远程指令控制自身的用电行为,进而增加或削减负荷,实现电网负荷的转移;用电信息采集设备是以智能电表为主的具备通信接口的智能电量计算、采集装置,典型的用电信息采集设备还包括用户家庭中的智能插座、用电监测终端等具备计量功能的设备,在DR系统中,主要对用户的节电行为进行监测与评估节电成果,为DR系统结算用户激励提供依据;用户交互设备包括能够连接互联网或其他能够参与DR过程的智能设备,主要包括电脑、手机、智能终端等的显示部分,能够获取95598网站的电网供需形势、检修计划、用电方案、电价补贴等经济激励方案,或是通过DR应用参与到实时需求响应中来,是用户参与需求响应所必须的交互设备。在电网侧,主要的系统或设备包括用电信息采集主站、供决策的DR服务器与信息的网页服务器三类。DR服务器通过电网现有的系统信息分析,获取电网状态,并进行DR信号决策,最终将DR信号通过网络发至用户交互设备上。
现今,在电网与用户之间的通信包括电力专网与Internet公网两种网络:专网承载电网关键信息,安全性和保密性十分出色,公网则相对开放提供更为通用、可扩展的服务。在DR系统中,二者能够互相取长补短,因此在保障电网安全性的基础上,在网络接入处增加业务隔离网关,严格区分两个网络的数据流与业务流,保障电网安全。
三、电力用户DR设备接入方案研究
目前通信领域接入网技术主要包括:数字用户线路(DSL)、光纤接入技术(FTTx)、宽带无线网络三种,研究适合用户DR设备的接入方案[2]。
数字用户线路(DSL)是将数据经过调制解调器后通过电话线接入互联网的一种接入技术。因其充分利用现有的电话线网络资源,具备连接简单、投资较小、接入方便等优点。目前国内运营商为用户主要提供ADSL接入方案,形成不对称信道。DSL技术应用于DR设备接入,有效降低网络投资成本,但传输速率较低,不能满足将来更为丰富的应用需求。
光纤接入技术(FTTx)是接入领域不可阻挡的方向,包括光纤到户(FTTH)、光纤到路边(FTTC)、光纤到办公楼(FTTB)等。其损耗低、频带宽,能满足DR系统对多业务的支撑,克服铜线电缆的限制因素,不受电磁干扰,保证了信号传输质量与可靠性。通过光纤复合低压电缆(OPLC)将光纤随着低压电力线铺设,实现电力光纤入户(PFTTH)到户,配合无源光网络技术,承载用电信息采集、DR等双向交互业务,能够有效实现电信网、电力传输网、电视网、互联网的多往融合,降低网络建设的成本,从长远的眼光看是性价比最高的技术之一[3]。
以WiMAX 、McWiLL、3G、LTE为代表的无线宽带网络,无需架设线缆、组网灵活、维护方便,可以随时随地接入网络。但如果所有DR设备接入都采用无线的方法,由于频段与带宽的有限,无法满足密集居住的用户需求;无线信道还易受环境的影响,数据的可靠性也不如有线信道高,其固有的广播特性也决定了信息的安全性只能通过加密来完成,对于电网私密信息的维护也具有潜在的危险,对用电信息采集、智能设备关键信息等安全性高、保密性强的信息不适宜使用无线信道接入。
XDSL在设备投资方面占有极大优势,而且其性能介于光纤接入与无线接入之间,性价比较高,但其在接入速率无法满足DR系统未来的需求;光纤接入以其高速率、高可靠性、低时延性、高安全性,在性能方面具有压倒性优势,设备过于昂贵成为制约的最主要因素,但在未来政策引导与科技进步的作用下,PFTTH的长远技术性价比最高;无线接入技术以其灵活组网、随时随地接入的优点,可以作为有线接入的一种补充,在有线无法到达或是成本过高的地区可以灵活采用。
四、结论
【关键词】智能电网;电力系统;电力通信
中图分类号:TM7文献标识码A文章编号1006-0278(2015)12-157-01
进入新的世纪,全球经济、社会安全、环境和能源供应都面临着极大挑战,气候变化剧烈。灾害频发,传统能源日趋紧张,金融危机对各国经济打击巨大,因此,为了面对环境污染,拉动内需,提振经济。发展可再生能源,需要构建智能电网以助推电力行业创新,实现技术转型,从而保障国家能源安全,促进我国社会的可持续发展。2009年5月,我国国家电网公司提出加快坚强智能电网建设。
一、智能电网概念
智能电网是以包括发、输、变、配、用、调度和信息等各环节的电力系统为对象,不断研发新型的电网控制技术、信息技术和管理技术,并将其有机集合,实现从发电到用电所有环节信息的智能交流,系统地优化电力生产、输送和使用。电力企业通过促成技术与具体业务的有效结合。使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用,最终达到提高运营绩效的目的。
智能电网不是为了炫耀新技术,而是为了实实在在的解决当前存在的问题。对电力系统而言,智能电网具有三个明显的特征;
1.自愈。对电网的运行状态进行连续的在线自我评估,并采取预防性控制手段,及时发展、快速诊断和消除隐患;故障发生时,在没有或少量人工干预下,能够快读隔离故障、自我恢复,避免大面积停电的发生。
2.互动。系统运行与批发、零售电力市场实现无缝连接,支持电力交易的有效开展。实现资源的优化配置;同时通过市场交易更好地激励电力市场主体参与电网安全管理。
3.坚强。坚强是对智能电网安全性的要求,即对智能电网中每一个元素都应该有安全性需求考虑,在整个系统中应确保一定的集成和平衡,无论对物理攻击(爆炸、武器)还是信息攻击(网络、计算机)智能电网都要能够应付并反虚出来。职称中心
二、智能电网对电力通信的要求(一)我国当前电力通信网现状
目前,我国的电力通信网是以光纤、微波及卫星电路构成主干线,各支路充分利用电力线载波、特种光缆等电力系统特有的通信方式,并采用明线、电缆、无线等多种通信手段及程控交换机、调度总机等设备组成的多用户、多功能的综合通信网。随着光纤通信技术发展,电力通信网业务从原来的64kbit/s逐渐过渡到了高速率的2Mbit/s、10Mbit/s、100Mbiffs及以上高速率通道上。从作用来看,我国电力通信网主要有传输网、交换网、数据网和管理网四大类网络象。
(二)智能电网对电力通信的要求
随着我国智能电网建设的不断发展,系统节点将大量增加,系统调度的任务将更加繁重,对电网大规模、全过程的监视、控制、分析、计算将向动态、在线的方向发展。
1.EMS系统
EMS系统的实时数据来自于数据采集与监控系统SCADA。EMS向即时信息系统SIS提供分钟级的实时数据,如:系统频率、总出力,SCADA实时数据可以考虑由设立在厂站侧的RTU终端进行采集,接口通常可以为异步数据接口Rs485或Rs232,根据信息量的需要,速率一般为1200bit/s至9600bit/s。
2.TMRS系统
在智能电网条件下。电能量计量系统除了具备常规测量功能外,还必须具有分时段累计存储和双向计量的功能。同时系统还需要具备对电能量数据进行自动采集、远传和存储、预处理、统计分析的子系统,以支持未来智能电网发展、新能源的并网。
3.SIS系统
即时信息系统SIS主要完成系统运行数据的处理,建设即时信息系统主要采用Internet技术,建立在安全的Internet基础上,以国家电力数据网SPDnet为通信基础设施,对社会开放Internet。即时信息系统由于要对社会信息开放,因此必须做好安全防护和安全隔离。
4.需求侧管理
智能电网一个很大的改变就是要直接面向用户。对于大量符合终端用户,由于具有众多节点并且业务量较少,早期一般采用无线公网通信系统实现信息传输。目前,主流技术大都采用公网租用线GPRs或cDMA,以保障对用户情况的掌握。
5.电力系统统一时标
当前,无论是电力录波装置还是计费装置都需要具有统一的时标信息,因此,一旦缺乏统一的时标信息将导致全网动态行为监督的缺失。为此,GPS技术的发展为电力系统实现动态监控提供了必要的物质条件,信同步时钟系统为各级调度机构主站,子站和厂站提供统一时间标记基准,包括电力系统在内的地球表面任一点均可接收到卫星发出的精度在1ps以内的时间脉冲,然后光纤通信系统将各变电站的测量收集汇总处理后,即可得到各变电站之间动态相量的变化,并据此实施相量控制。
三、结语
建设以特高压电网为骨干网架的坚强智能电网,为我国清洁能源的规模高效发展提供保障,充分发挥电网在资源优化配置、服务国民经济中的作用,对我国经济社会全面、协调、可持续发展具有十分重要的现实意义。智能电网建设成为国家经济和能源政策的重要组成部分。
参考文献:
1 引言
智能电网是通过数字化和信息化将电能的生产、输送、分配和使用等各个环节紧密联系在一起,通过智能化的控制实现“经济高效、灵活互动、友好开放、清洁环保”的新一代电力系统,其能有效节约能源,转移高峰负荷,降低成本提高可靠性。智能电网通常由智能电表、感知系统、通信系统、控制系统组成,为了保证电网系统安全可靠地运行,必须对这个庞大的系统提供安全保证。尤其是其中的智能电表和控制系统都在智能电网中执行双向通信,这使得黑客有机会入侵系统,可以通过滥用电能、恶意收集和分析用户的数据来实现对电网的破坏。
智能电表系统深入千家万户,同时其本身通常又是资源非常有限的设备,关于其轻重量的加密和认证方法在文献[4,5]中都有讨论,但关于智能电表系统恶意节点识别的研究尚少。本论文在文献[5]提出的物理层信道信息反映节点位置的基础上,通过引入势函授对各节点的位置信任度进行综合,从而实现智能电表系统的恶意节点识别,该方法使得各智能电表的计算量和附加通信量极低,大部分的计算量在控制中心完成,特别适合智能电表系统的特点。
2 基于信道特征的恶意节点检测原理
如图1所示,方形节点是由捕获电表生成的恶意电表,明显地,捕获电表和恶意电表在不同的位置,等它们却只有一个身份(ID)号,例如,恶意电表和是捕获电表生成,若能知道它们在不同的位置但却有相同的ID号,那么说明发生了一种称为赛贝(Sybil)的恶意节点攻击。
让表示节点和在时刻的信道信息,若以表示节点和的位置在时刻的接近程度:
其中是归一化因子。通常的恶意节点判决方法是设定一个门限值,若则说明节点和在时刻处于相同的位置;若则说明节点和在时刻处于不同的位置,而此时节点和有相同的ID,则说明发生了赛贝的恶意节点攻击。
本论文在上述理论的基础上,考虑的不同值反映为和的位置接近程度,引入势函数,基于多个节点对一个节点的评价,来得到更准确的判断。
3 势函数
给定网络,其中表示网络中节点的集合,为边的集合且为网络中边的数目。任意节点 的拓扑势可表示为
其中表示节点和间的距离; 影响因子用于控制每个节点的影响范围。表示结点的质量,用以描述每个节点的固有属性。影响因子可通过求势熵最小值来确定。势熵定义为
4 基于势函数的信道特征的恶意节点检测
基于势函数的信道特征的恶意节点检测步骤如下:
第一步:将智能电表系统中的智能电表划分为待测组(CG)和见证组(WG),分别表示为待测节点和见证节点,智能电表系统中的智能电表周期性地扮演待测节点和见证节点;
第二步:见证节点向通信范围内的待测节点广播请求信息,待测节点按如下格式回复响应信息:
其中为抽取信道信息的导频,通常设置为8-32比特,根据系统需要设置。
第三步:见证节点收到待测节点响应信息后,抽取信道信息,然后按照式(2)计算,
第四步:由式(3)和(4)计算第个见证节点下的各待测节点的势函数,然后将待测节点在各见证节点下的势函数求和有:
第五步:根据设定的门限对各待测节点进行判决,若,说明具有相同ID的节点位于不同的位置,没有赛贝的攻击发生;若说明具有相同ID的节点位于相同的位置,赛贝恶意节点攻击发生了。
5 仿真结果
按照IEEE802.15.4g标准的物理层格式,设置电表节点最大个数为150个,门限设置为及,待测节点为100个、见证节点为50个,随机划分待测节点和见证节点,公式(1)中信道信息的抽取采用最大使然率方法 (LRT)。图2为调制方式分别为MR-FSK和MR-O-QPSK时,采用公式(1)的门限方法和采用势函数方法的检测率比较,从图中我们看到新方法在检测成功率上有了较大的提高。
6 结论
本文介绍了一种基于节点势函数的恶意节点识别新方法,论文在物理层信道信息反映节点位置的基础上,将由信道信息抽取的节点位置值通过势函数处理,使得待测节点的势函数反映了与其ID相同的所有节点的位置信息,实现了对各节点的位置信任度进行综合,从而实现智能电表系统的恶意节点识别,该方法识别度高,而且各智能电表的计算量和附加通信量极低,大部分的计算量在控制中心完成,特别适合智能电表系统的特点。
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作者单位
1.云南电网公司技术分公司 云南省昆明市 650011
2.云南云电同方科技有限公司 云南省昆明市 650217
[论文摘要] 本文比较详细地介绍了二滩公司一个在建和一个在运行的水电站通信组网方式,并对各水电站到该公司电站运行集控中心的通信方式进行了构想,也对建立通信网管网的必要性进行了简单的介绍,同时对水电站通信组网方式的合理性及经济性进行了一定的探讨
1.引言
我国的(大型)水电站一般都地处高山峡谷,河床狭窄,两岸山体地势陡峭。自然地理条件十分恶劣。而根据地形条件和枢纽布置需要,地下厂房引水发电系统设在山体内,主厂房及相应的机电设备基本布置在地下洞室内。而根据工程需要,交通及相关隧道和洞室里程数在数十公里到一百多公里。不管是是建设期还是在运行期,水电站对通信的需求大且重要。而且水电站的站址一般都远离通信发达的地市级城市,建站前的通信并极不发达,甚至是通信的盲区。这就要求通信网在建设时应根据现场的实际需求组建良好网络架构,在保证通信畅通的前提下,节约投资,同时又能兼顾电站运行时的大部分通信,而在电站运行前,只需建设部分生产通信即可。下面就二滩水电开发公司在建的锦屏水电站和在运行的二滩电站的通信组网方式进行介绍,探讨水电站通信组网方式的合理性,希望能为水电站的建设和运行的通信组网方式提供相关借鉴。
2.水电站建设期通信组网方式
这部分主要介绍是锦屏水电站通信组网方式。
2.1合理引进社会通信资源组建从施工区到通信相对发达的区域中心城市的干线传输网并建设场内无线通信网络和有线通信网络
锦屏电站地处四川省凉山彝族自治州盐源县和木里县境内,施工场地分散,施工前期距西昌市公路里程约200km,在建站前交通极不发达,周围无可利用的公网通信,建设者们根据这一条件,与凉山州所有社会通信资源提供者(电信公网运营商)进行了洽谈,很多电信公网运营商因前期施工艰难、运行时维护困难、投资巨大且回收无把握而退却,只有两家(一家从事无线通信,一家从事有线通信)愿意,并与业主方签订了相关合作协议。两家基本上各司其职、互不干涉,不产生不良竞争,工作的重心基本上只需放在网络的运行维护上,对提高网络的质量、保证通信畅通有很大的好处。
有线通信网络是负责传统的pstn和ip网络系统,能解决固定语音通信、传真和因特网等的需求,主要满足各露天营区人员聚居的地方。
而无线通信,主要是移动通信。随着现代人对手机的依赖性越来越大,加之施工现场场地分散,对外专用交通公路的里程很长,且公路也没有移动信号覆盖,故在施工区域和对外专用交通公路移动信号的覆盖方案基本是这样的:在露天区域,采用的是宏小区基站,采用定向天线或全向天线,这样移动信号覆盖的区域相对比较广,对有山峰阻挡部分山沟无移动信号的作业区,可采取在山峰合适的地方加装同频或移频转发附近基站信号的装置,满足生产现场的需要;在主要交通隧道和主要洞室,则采用一体化基站或直放站,采用定向天线,基站方式一般能覆盖5公里,直放站能覆盖1公里多一点,这要根据现场的实际情况决定;而对于正在开挖的重要洞室,因作业现场环境特别恶劣,可能会有强岩爆、塌方、地面涌水等安全隐患存在,因而在掌子面作业现场,保障通信畅通显得尤为重要,需要覆盖,而在该洞室的其它段,因对通信的需求不是很强烈,为节约投资,可以不考虑覆盖,这就可以采用根据作业面的改变而搬移直放站或一体化基站的办法来解决作业现场对通信的需求。
2.2 依托高等级电压输电线路的opgw(地线复合光缆)建设干线传输线路
这种输电线路主要是110kv电力线路,指的是从地市级电网的某个变电站到施工区域的某个变电站,在电站建设期,为施工现场提供电源,而在电站运行期,是需要作为电站的备用电源而永久留下来的,这趟线路是需要业主投资,业主可以与地市电业局共用opgw的纤芯,opgw这种光缆可靠性和安全性都很高,故障率极低,基本不需维护。锦屏工地对外opgw光缆从建成到现在还没出现过中断的问题。考虑地市级电网通信需求和业主自己通信的需求,一般建议使用16芯的opgw。其中业主使用的部分,在满足自己需要的前提下,可以考虑提供给进入施工区电信公网运营商作为备用路由。这是因为从通信相对发达的地方到电站施工现场,这些区域经常发生泥石流、塌方、飞石等,往往这些事故发生时,运营商通信光缆经常被砸断,并且一般是几处同时被砸断,经常造成施工现场与外部通信中断,少则几小时,多则几天才能抢通。如果业主能将自己的这部分光缆提供几芯给电信运营商(包括以后电站运行时),作为施工现场到外面汇接局的备用路由,通信畅通的保障率将为大大提高。
2.3依托场内施工电网合理建设自有的场内临永结合通信网
水电站建在高山峡谷中,施工场地特别分散,锦屏电站尤其如此,场内散布了14个变电站或开关站为施工提供相关电源,而且还有不下10处散集的施工人员居住处,因分布分散,部分是电信运行商不愿意进行有线通信覆盖的,因为投资大且没有什么收益,而这些点的大部分点,如一些变电站,是在电站运行期还需留下来继续使用的,因而通信问题是需要永久解决的,因此,在连接各变电站的电力线路上架设opgw光缆或adss光缆,组建自有的场内临永结合通信网是十分必要的,这不但能给自用工程施工工业电视监控系统、大坝施工监视系统等提供通信网络,也能给电信运行商提供通信备用通道,能很好地解决场内内部通信的需求。
2.4 应急通信的建设
这主要指的是卫星通信,相对前面而言,这部分通信网的就不用建设了,只需购买不同的卫星终端,数量足够即可。这在工程前期特别重要,因为那时前面的所述的通信网络基本还没建成,对外沟通就指靠它们了,当然在前面那些网络建成之后也能备不时之需。
3.水电站运行时的通信组网方式
3.1二滩水电站的通信组网方式介绍
二滩水电站的通信组网方式主要有如下三种:
3.1.1与四川省调之间的直接连接。这部分由二(滩)—自(贡)—成(都)微波和川西南opgw光纤环网(属四川电网)组成。因为现在的通信网络都趋向于光纤网,故二—自—成微波链路基本不传输重要的电力数据业务。二滩电站是作为川西南opgw光纤环网的一个网元,所以,四川省调所需的二滩水电站的所有运行相关的数据信息是通过这个主用通道来传输的。当然二滩水电站与四川省调之间的调度、行政电话是通过这两个通道来连接的。
3.1.2通过电信公网到四川省调。因为,目前电信行业几乎所有的干线链路都是由光纤环网组成。这部分链路主要是租用2m电路专用通道(二滩—四川省调)作为电力运行相关数据信息传输的备用通道。
这两个通道相互备用,能很好地保障电站电力相关运行数据信息准确、安全地传输到调度。
3.1.3通过攀枝花电信公网传输语音和网络数据信息。
这个通道主要是满足员工日常生活和工作中对语音和网络信息的需求。
4.各电站到二滩公司集控中心通信组网方式的构想
目前,二滩公司集控中心还在筹建中,因为,到时该集控中心要集中监视和控制二滩公司所有电站机组的运行状态等,故电站到集控中心的通信(主要解决电力生产的数据传输)是很重要的,通过对3的介绍,相信大家也知道了怎么解决,那就是向四川电网专用通信网及电信公网分别租用相应2m电路,组成相互热备用通道,满足电力生产需要。
5.建立通信网管网
通信网管网能很好地监控到通信设施及设备的运行状态,对及时发现通信设施及设备的故障和减少通信中断时间是很好的手段。特别是在电站建设期,施工环境灰尘大、施工车辆时常撞断通信光缆及撞坏通信设备、时有发生的施工正常非正常停电等,这些都市导致通信局部中断的因素,当然这些主要是指运用商的通信网络。因而不管是在运营商的通信网络还是在业主的通信网络,不管是在干线还是在支线通信网络,建立通信网管网,监控通信设施及设备的运行状态,及时发现通信设施及设备的故障,减少通信中断时间,这是保障通信畅通是十分必要的。
6.结语
雅砻江的水电站工程项目是我国西电东送的骨干电源之一,加之这些水电站基本地处偏僻,自然条件恶劣,为提高雅砻江流域水电站的施工管理水平和保证电站发电及防汛的安全稳定运行,电站与电网调度及本公司集控中心等的通信畅通就尤为重要,锦屏电站施工通信网完全组建完之后,锦屏电站施工现场与外界的通信就没有中断过,而二滩电站与四川省调的各种通信也没有出现中断的现象。因此,在雅砻江的水电站建设期以电信运营商通信网为主,以业主建设通信网为辅,并相互提供网络支持,而在电站运行期,通过租用电网专用通信网和电信公网的2m电路来解决电站到集控中心通信,这种通信网络组网方式是合理的,也是经济的,对保障通信畅通提供了强力的支持。
参考文献:
[1] 锦屏一级施工通信规划报告[t] 成勘院 2005.