ZigBee通信技术在配电自动化系统中的应用分析

钱少伟

苏州高等职业技术学校，江苏 苏州 215000

0 引言

如今，电力系统配电自动化通信系统大部分采取EPON（光纤）、GRPS（无线公网）以及中压电力线载波等，在配电自动化系统中，尚未应用专业的无线技术。ZigBee技术是一种全新的、短距离和低速率的无线专网通信技术，在电力系统保护装置及远程抄表等方面应用广泛，然而在配电自动化系统中尚未得到应用。

通信系统是配电自动化系统构建的重要环节，可利用高新技术手段提高配电自动化系统实施与应用的有效性。将控制中心发出的指令传至执行机构与智能终端，使其可以根据指令完成相应操作。在该过程中，智能终端收集的数据信息均会传至控制中心，以满足实际应用需求。

1 配电自动化系统及ZigBee技术的实际应用情况

1.1 配电自动化系统的应用情况

目前，我国配电网主要是通过实际调查分析得到最终数据，完成配电自动化系统的构建和对配电网的控制，使配电网中各设备可将信息第一时间传至配电自动化系统的控制中心，必要时开展维护、优化与替换操作，保证配电自动化系统运行的安全、稳定。配电自动化系统主要利用DTU与TTU等相关设备采集与处理数据，并完成信息的传输。配电自动化系统在传输数据时，应重视对字节量的管理与控制，如此，配电自动化系统在大数据传输的过程中可获得安全的网络支持与维护，从而保证信息传输的安全与可靠性。除此之外，配电自动化系统还需利用专门的网络进行通信传输与管理，确保其冗余能力与传输稳定性。

1.2 ZigBee通信技术的应用情况

ZigBee通信网络具有一定的应用价值。ZigBee通信技术是一种无线通信技术，其能在速率低、距离短的情况下实现信息通信，且功耗低、延迟小，可满足自组织网络与传感器一类无线传感器网络的通信需求。一般情况下，配电自动化系统对通信网络带宽的要求并不严格，但若所应用的通信技术功耗低且延迟小，则更具优势，会成为其日常通信首选方式。在此背景下，ZigBee通信技术脱颖而出，其由65 000（最多）个无线数据模块共同组成的无线数据传输平台，与GSM网及CDMA网有明显的相似之处。同时，不同的ZigBee通信网络模块与移动网络基站也有相似之处，可满足配电自动化系统中各部门间的信息共享与通信需求。将ZigBee技术应用于配电自动化系统中，还可利用对各终端信息的采集判断电网实际运行情况，并与标准信息对比，以此找到配电自动化系统运行有效性的影响因素。除此之外，ZigBee技术可利用10 kV配电变压器监测管理配电自动化系统的实际运行情况，实现信息远程传输与采集管理，进而提高对配电自动化系统的监督管理水平，降低配电线路与设备能量的损耗。

配电自动化系统包含开关设备的控制。根据相关标准，为了保证开关设备控制的安全有效性，需要采取专网方式进行通信；通信网需要具有高可信度。ZigBee技术组网方式主要应用在配电站内部末端通信，对通信可靠性的要求较低，同时传输数据较为单一，配电站内部的传感设备应用和线缆施工情况较为不便。

ZigBee技术在2.4G频段中的传输速率可达到250 kbit/s，一个ZigBee网络能容纳最多254个从设备及1个主设备，一个区域能同时存在最多100个ZigBee网络，能充分满足配电自动化对通信的流量需求。ZigBee技术主要采取碰撞避免机制，并且为需要固定宽带的通信业务预留专用时隙，进而有效避免发送数据过程中的竞争与冲突。与此同时，针对时延较为敏感的应用给予充分优化，通信时延及从休眠状态激活的时延均较短。

2 ZigBee技术在配电自动化系统中的应用

2.1 ZigBee通信技术在配电自动化系统故障检测中的应用

配电自动化系统设备在应用过程中，难免会出现故障，且导致故障的原因众多，技术人员无法在配电自动化系统设备出现故障的第一时间内查明原因，也无法找到故障的具体位置，这会影响用户的应用体验。将ZigBee通信技术应用到配电自动化系统故障检测中，可有效检测智能通信设备故障，提高设备的检修质量。一般情况下，因为智能通信设备故障集中出现于某一个点，所以可利用电子信息技术监控整个智能通信设备，在其出现故障的第一时间内自动检测信息系统运行情况，并判断出现故障的具体位置，反馈到技术人员设备中，进而提高检测速度。ZigBee通信技术在配电自动化系统故障检测中的应用可提高预测结果的准确性与效率，并找到故障发生的区域，提出故障处理策略，进一步保障系统运行的稳定性。

2.2 ZigBee通信技术在配电自动化系统设备控制中的应用

ZigBee通信技术主要的应用难点在于，在电子信息控制和处理的过程中，需要对整个电子信息系统进行集成开发、应用设计等操作，进而达到自动化管理及其对配电自动化系统设备控制的最终目的。将ZigBee通信技术应用于配电自动化系统中，可从根本上优化配电自动化系统设备信息收集、处理、传输及存储的模式，进而提高配电自动化系统设备的智能化控制水平。ZigBee通信技术的融入，使我国越来越多的企业意识到电子信息技术在其发展中的重要性，借此通过设立专业的ZigBee通信技术培训课程，培养大量专业人才，从而推动ZigBee通信技术在企业管理与生产中的有效应用，显著提升企业管理效率。与此同时，将计算机技术、网络技术及信息工程技术有效融合后实施ZigBee通信技术，可以帮助配电自动化系统设备构建一个安全、高效、高频率、高密度的便捷通道，提高信息处理和传输的有效性，对提升智能控制管理也具有非常重要的现实意义。由此可见，将ZigBee通信技术应用于配电自动化系统设备控制中，对工程设计的发展进程与发展模式等均能起到巨大的推动作用。

2.3 ZigBee通信技术在配电自动化系统信息安全方面的应用

将ZigBee通信技术应用于配电自动化系统领域，对该技术的发展起到了巨大的推动作用。但是，在该过程中也存在诸多问题，尤其是安全性问题。信息化社会的发展，使人们开始利用ZigBee通信技术实现信息的交互，与此同时，系统漏洞、黑客攻击、线路传输故障等多种影响因素也随之出现，不仅会影响数据信息传统的高效与便捷性，还可能导致信息泄漏，进而影响配电站运行的稳定性。针对信息安全保障问题，从根本上提升配电自动化系统领域信息管理的有效性对社会发展有非常重要的意义。将ZigBee通信技术应用于配电自动化系统信息安全中，其作用主要体现在以电子密码锁为主的设备中，其能使个人或配电站从根本上避免信息传递受黑客袭击、信息外泄等多种威胁。ZigBee通信技术要在配电自动化系统中全面发展，必须针对信息传输过程中可能存在的安全性问题展开分析，并就可能存在的事故提出相应的解决措施，以提高配电自动化系统信息安全管理的有效性，并充分发挥ZigBee通信技术的作用，为配电自动化系统信息交互营造一个安全的环境[1-2]。

2.4 ZigBee通信技术在终端通信中的应用

（1）路由节点。将ZigBee通信技术应用于终端通信中时，因为其各路由节点与终端节点间存在一一对应性，所以在构成星形网络时，两者间存在的作用不可忽视。收集与整理配电网自动化系统中的数据应立足于终端节点与RTU/FTU/TTU设备共同完成，即利用无线网络将收集整理的数据传至路由节点，并通过多跳的通信模式完成终端通信。

（2）网络协调器。在终端通信运行过程中，ZigBee通信技术可起到保障网络协调器与路由节点间通信有效性的作用，还可加大对整个系统的全面化控制与管理力度，保障配电自动化系统中数据应用的有序性与安全性。除此之外，将ZigBee通信技术与网络协调器、路由节点相结合，还可拓展通信主站管理的辐射范围及内容，完成对配电自动化系统的分区管理[3]。

（3）传感器。传感器是配电自动化系统的重要组成部分，其兼顾对变压器、电缆等设备温度、运行状态等信息的收集与管理，并能在第一时间利用ZigBee通信技术将出现的问题传至技术人员手中，使技术人员及时、针对性地处理相应设备。之后，技术人员还可针对整个配电自动化系统涉及的数据需求情况选择传感器安装位置。

（4）组网方式。ZigBee通信技术可与距离其最近的数据完成组网，并将数据储存在ZigBee中心节中，将收集的数据信息从ZigBee通信网络中心节点传至配电站自动化系统的RTU与TTU中，进而实现对信息的双向流通管理，并提升配电自动化系统的网络通信效率。

3 结束语

相较于其他传统的通信技术，ZigBee通信技术具有显著的优势，因此得到了大力的推广与应用，同时其在一定程度上保障了配电自动化系统运行的安全稳定性，并加快了数据的传输速度。除此之外，ZigBee通信网络应用在配电自动化系统中也可有效减少电力消耗，提高配电站的经济效益与社会效益，对推动电力行业的可持续发展具有重要作用。