基于OFDM 载波通信技术的变压器油色谱数据传输方法

张 明，王 超，朱宜东

（国网山东省电力公司枣庄供电公司，山东 枣庄 277000）

0 引 言

随着电力行业的快速发展，对电力系统中变压器设备运行状态的监测与维护变得尤为重要。由于变压器分布广泛，且多数位于偏远地区，使现场采集油色谱数据并实时传输至数据中心进行分析变得极具挑战性[1]。目前，如何实现变压器油色谱数据的实时和高效传输成为急需解决的问题。

传统的数据传输方法，如无线电台和全球移动通信系统（Global System for Mobile Communications，GSM）短信等，受传输速率、信号干扰等因素的限制，无法满足油色谱数据实时传输的需求。因此，需要引入正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）载波通信技术。OFDM 载波通信技术作为一种先进的无线通信技术，具有抗干扰能力强、频谱利用率高、支持高速数据传输等优点，能够有效提高数据传输的可靠性和实时性[2]。根据变压器色谱数据的特点，制定相应的数据传输协议，在OFDM 载波通信技术的作用下分配数据传输信道，实现变压器油色谱数据的传输。文章设计的方法为变压器油色谱数据的实时传输提供新的思路，有助于提高电力设备的运行效率和安全性。

1 变压器油色谱数据传输方法设计

1.1 变压器油色谱数据传输协议制定

为实现变压器油色谱数据的高效传输，需要分析变压器油色谱数据的特性，并处理现有的变压器油色谱数据。变压器油色谱数据作为反映变压器运行状态的重要参数，具有复杂性和多样性的特点。在数据分析的基础上，对变压器油色谱数据进行编码处理，将数据转化为适合传输的格式，同时保证数据的准确性和完整性。编码过程中，需要考虑数据的精度、编码长度以及编码效率等因素，确保编码后的数据既能完整保留原始信息，又能适应不同的传输环境。根据编码结构，制定对应的数据传输协议[3]。传输协议应明确数据的传输方式、传输速率、传输顺序等要素，确保数据在传输过程中的稳定性和可靠性。

在变压器油色谱传输协议制定过程中，先对变压器油色谱数据进行归一化处理，具体计算公式为

式中：κ1为油色谱数据的峰面积；y(t)为油色谱数据；bs为油色谱数据的基线；κ2为油色谱数据的特征气体浓度；Vi为油色谱数据的特征气体体积；Vb为油色谱数据的标准气体浓度。

基于提取的油色谱数据特征，对其进行编码处理。在编码时，先对油色谱数据进行转换处理，确保在后续制定数据传输协议时能够实现更好的传输效果[5]。在提取油色谱数据特征的过程中，数据编码处理的公式为

式中：K为变压器油色谱数据的传输覆盖范围；f为传输协议的可控范围；χ为变压器油色谱数据的传输距离；β为数据传输的次数；α为变压器油色谱数据的传输频率。

1.2 基于OFDM 载波通信技术的数据传输信道分配

以制定的油色谱数据传输协议为基础，在OFDM载波通信技术的作用下，分配对数据传输信道。将OFDM 技术应用于数据传输信息分配，能够更加动态地分配信道资源，并根据用户需求对信道条件进行优化传输，保证数据传输的性能。基于OFDM 载波通信技术的油色谱数据传输信道分配过程如图1 所示。在分配过程中，需要先评估油色谱数据传输信道的质量。根据评估结果，在OFDM 载波通信技术的作用下，对油色谱数据传输信道进行子载波分配。分配方式主要分为两种，对于特定的数据，采用静态分配方法，或者根据信道质量的实际情况，对子载波进行动态分配。基于分配结果，进一步计算每个分配结果的调制比特数，从而实现信道分配结果的动态调整。

图1 基于OFDM 载波通信技术的油色谱数据传输信道分配流程

数据传输信道的信噪比为

式中：ki表示油色谱数据传输信道的信噪比；Px表示油色谱数据传输信道的信号功率；Pz表示油色谱数据传输信道的噪声功率。数据传输信道的信噪比越大，信道的质量越好。将信噪比结果作为基础，计算信道分配结果的比特数，即

式中：bt为计算的油色谱数据传输信道的比特数。以式（6）计算结果作为基础，调整传输信道分配结果。若计算的比特数较小，说明当前信道分配结果较好，无须对其进行再次调整；若计算的比特数较大，说明信道分配结果存在资源浪费的情况，需要根据实际情况进行调整。

1.3 变压器油色谱数据传输

根据制定的油色谱数据的传输协议，结合数据传输信道的分配结果，传输变压器油色谱数据。在传输过程中，需要先确定油色谱数据的传输目标，结合传输距离计算数据传输的频率。当计算的传输频率高于设定的阈值，说明当前已完成油色谱数据的传输；反之，则存在部分油色谱数据的传输未完成，需要进行二次传输。

2 实验测试

为增加实验结果的可信度，将文章设计的方法和传统方法进行对比。设置文章设计的基于OFDM载波通信技术的变压器油色谱数据传输方法为方法1，基于机器学习的数据传输方法为方法2，基于网络编码的数据传输方法为方法3，对比3 种方法在实际应用中的效果。

2.1 实验准备

以某型号的变压器为实验对象，利用变压器油色谱分析仪采集变压器的运行数据，并汇总采集的数据，由此得到对应的实验数据。设置相应的实验参数，如表1 所示。

表1 实验参数

利用上述实验参数构建相应的实验环境，并在构建的实验环境中进行后续实验测试

2.2 实验结果讨论

为验证3 种方法在实际应用中的效果，以误码率为评价指标，进行实验测试。实验中，利用3 种方法传输不同信噪比环境下的变压器油色谱数据，统计其传输过程中的误码率。具体统计结果如表2所示。

表2 3 种方法的传输结果

由表2 可知，随着信噪比的增大，方法1 的误码率逐渐降低，方法2 和方法3 的误码率则呈现出较大的波动。同时，在多次实验中，方法1 的误码率波动较小，方法2 和方法3 的误码率则存在较大差距。由此可见，方法1 的传输效果较好，能稳定地传输变压器中的油色谱数据，保证传输数据的质量。

3 结 论

基于OFDM 载波通信技术的变压器油色谱数据传输方法，通过高效、可靠地传输变压器油中的气体成分数据，为电力系统的安全运行提供有力保障。该方法结合OFDM 技术的优点，利用多载波并行传输提高数据传输速率，同时通过信道编码等技术增强抗干扰能力，确保数据传输的稳定性。此外，通过优化参数配置，可根据实际应用需求灵活调整数据传输性能，以满足不同场景下的需求。这种方法不仅适用于变压器油色谱数据的传输，还可广泛应用于其他需要高速和可靠数据传输的领域。