无线网络在变电站运行维护中的应用

赵波

摘要：针对变电站运行维护中，面临的状态量难以监测的问题，提出了使用无线网络来实现状态量信息的共享。

关键词：变电站运行；状态量；监测；无线网络；

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

中图分类号：TM411+.4文献标识码： A 文章编号：

0 引言

在变电站运行维护中，需要实时掌握大量的信息，把各种相关信息直接传到调度终端实现数据共享，是目前极力推行的目标。目前的现状是很多的点检要靠人工管理来实现，这就大大增加了事故的发生率。同时变电站的运行维护中所涉及的信息量很多都是临时需要监测控制的，这就需要我们采取灵活的通信方式实现共享，形成有效监测。无线网络的出现开拓了信息传输新领域，它方便灵活的特点正是我们所需要的。

1无线局域网技术

无线局域网络(Wireless Local Area Networks； WLAN)是相当便利的数据传输系统，它利用射频技术取代旧式双绞铜线(Coaxial)所构成的局域网络，使得无线局域网络能利用简单的存取架构让用户透过它，达到理想境界。

1.1WLAN的概念

WLAN是利用无线通信技术在一定的局部范围内建立的网络，提供传统有线局域网LAN的功能，能够使用户真正实现随时、随地、随意的宽带网络接入。

1.2WLAN的特点

WLAN是作为有线局域网络地延伸而存在的，各团体、企事业单位广泛地采用了WLAN技术来构建其办公网络。WLAN具有易安装、易扩展、易管理、易维护、高移动性等特点。

1.3 技术要求

由于无线局域网需要支持高速、突发的数据业务，在室内使用还需要解决多径衰落以及各子网间串扰等问题。具体来说，无线局域网必须实现以下技术要求：

（1）可靠性：无线局域网的系统分组丢失率应该低于10-5，误码率应该低于10-8。

（2）兼容性：对于室内使用的无线局域网，应尽可能使其跟现有的有线局域网在网络操作系统和网络软件上相互兼容。

（3）数据速率：为了满足局域网业务量的需要，无线局域网的数据传输速率应该在1Mbps以上。

（4）通信保密：由于數据通过无线介质在空中传播，无线局域网必须在不同层次采取有效的措施以提高通信保密和数据安全性能。

（5）移动性：支持全移动网络或半移动网络。

（7）小型化、低价格：这是无线局域网得以普及的关键。

2无线局域网的应用模式

随着IEEE 802.11b（Wi-Fi）标准的廉价的、每秒速度达11MB的高性能产品的深入普及，WLAN已经成为家庭和企业不可分割的一部分。仅举几个例子：无论你在家里、办公室、机场、火车上和零售商店中，到处都有可以接入WLAN的接入点。基于变电站要采取的参数信息具有临时性和多变性的特点，故提出了无线网络应用于变电站的监测系统。

2.1.检测端主要由采集部分和处理器组成。

采集部分负责对所需状态量进行采集，通过处理器对状态量进行加工转换，进而经无线网络传输。

2.2无线网络硬件实现

（1）无线网卡。无线网卡的作用和以太网中的网卡的作用基本相同，它作为无线局域网的接口，能够实现无线局域网各客户机间的连接与通信。目前无线网络卡的规格大致可分成2M, 5M, 11M,三种，而其适用之界面可分为PCMCIA, ISA, PCI三种界面。

（2）无线AP。AP是Access Point的简称，无线AP就是无线局域网的接入点、无线网关，它的作用类似于有线网络中的集线器。

（3）无线天线。当无线网络中各网络设备相距较远时，随着信号的减弱，传输速率会明显下降以致无法实现无线网络的正常通信，此时就要借助于无线天线对所接收或发送的信号进行增强。

一般天线有所谓指向性(Uni-direction)与全向性(Omni-direction)两种，前者较适合于长距离使用，而后者则较适合区域性之应用。

2.3 IEEE 802.11网络标准。

承袭IEEE802系列，802.11规范了无线局域网络的介质存取控制 (Medium Access Control ； MAC)层及实体 (Physical ；PHY)层。此较特别的是由于实际无线传输的方式不同，IEEE802.11在统一的 MAC层下面规范了各种不同的实体层，以因应目前的情况及未来的技术发展。目前802.11中制订了三种介质的实体，为了未来技术的扩充性，也都提供了多重速率 (Mulitiple Rates)的功能。这三个实体分别是：

（1）2.4GHz Direct Sequence Spread Spectrum

速率1Mbps时用DBPSK调变 (Difference By Phase Shift Keying)

速率2Mbps 时用DQPSK调变 (Difference Quarter Phase Shift Keying)

接收敏感度 –80dbm

用长度11的Barker码当展频PN码

（2）2.4GHz Frequency Hopping Spread Spectrum

速率1Mbps时用 2-level GFSK调变，接收敏感度 –80dbm,

速率2Mbps时用4-level GFSK调变，接收敏感度 –75dbm,

每秒跳2.5个 hops

（3）Diffused IR

速率1Mbps时用16ppm调变，接收敏感度2 ×10-5mW/平方公分

速率2Mbps时用4ppm调变，接收敏感度8 ×10-5mW/平方公分

波长850nm~950nm

2.4展频技术

主要分为跳频技术及直接序列两种方式。它使用是希望在恶劣的环境中，依然能保持通信信号的稳定性及保密性。

（1） 跳频技术 (FHSS)

跳频技术 (Frequency-Hopping Spread Spectrum； FHSS)在同步、且同时的情况下，接受两端以特定型式的窄频载波来传送讯号，对于一个非特定的接受器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言，也只算是脉冲噪声。

（2） 直接序列展频技术 (DSSS)

直接序列展频技术 (Direct Sequence Spread Spectrum； DSSS)是将原来的讯号「1」或「0」，利用10个以上的chips来代表「1」或「0」位，使得原来较高功率、较窄的频率变成具有较宽频的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips，一个较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰，而一个较低Spreading Ration可以增加用户的使用人数。

（3） DSSS VS FHSS之优劣