230m低频载波无线通信平台研究

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1、230M低频载波无线通信平台研究　　摘要：针对“智能电网”建设中一线设备及后期维护过程中与操作平台间信息的无缝链接和实时传输要求，本项目研究了一种基于230M载频的新型远程低功耗通信平台，平台满足设备信息入网的需求。通过样机测试，发现使用超低频载波频率具有绕射性能好，通信距离远的特点，又因为使用扩频技术以及时分复用技术，可使平台呈现出低功耗特性。　　关键词：230M载波；远程传输；智能电网；低功耗　　中图分类号：TP368文献标识码：A文章编号：2095-1302（2016）10-00-04　　0引言　　电力通信

2、网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。它们是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础，是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段，同时也是电力系统的重要基础设施[1]。电力通信网与电网之间的关系密不可分。随着电网的迅速发展和市场化运作的要求，考虑到社会发展和通信技术发展对电力通信网的推动作用，针对现有电力通信网络在体系完备、功能扩充方面的研究工作已逐渐开展，以期进一步齐全电力通信网的规划，形成规模效益[2]，更好地服务于电网和社会。随着“能源互联网”和“坚

3、强智能电网”建设的提出与深入开展，电力通信网所承担的任务开始从人与人之间信息交流的“互联模式”9发展到人与人、电力一线设备与设备以及人与设备间信息交流的“综合智能模式”。新时期下如何满足“人机智能交互时代”中电力系统运行所需的海量信息传输，实现整个电力系统的“人+设备”的无缝联通，成为了现有电力通信网面对的主要问题和下一阶段技术升级的主要方向。　　本通信平台的信道为230MHz专用频段[3]，可分为15个全双工通信频点。负荷管理信道实时任务比较少，且同频干扰小，可与原系统共用频点，分享部分通信设备，节约资金，同时

4、增加采集准确性。　　1总体方案设计　　1.1组网拓扑结构　　针对电力系统中终端节点位置分散覆盖范围广，终端发射业务量少的特点，在网络接入层采用星形拓扑[4]结构。组网拓扑结构如图1所示。　　在星形网中，可以在不影响系统其他设备工作的情况下，非常方便地加入和剔除设备。星型拓扑具有如下优点：　　（1）利用中央结点可方便地提供服务和重新配置网络；　　（2）单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障，便于维护；　　（3）任何一个连接只涉及中央结点和一个站点，因此控制介质访问的方法非常简单，因而访问协

5、议也十分简单[5]。　　相比于其他网络，星型网络层级少，网络扁平，路由更为直接，网络更易于部署。但要达到广覆盖的设计目标，对物理层设计则有更高的要求，简单的讲，需要两点之间更远的无线传输距离，同时还要保持终端侧的极低功耗水平。9　　1.2通信平台方案设计　　本项目的新型远程低功耗无线通信平台主要由两部分组成，远程通信终端为可与主干网进行网络连接的无线电台基站。为了保证分布于各应用领域的通信模块所监测的业务信息能够稳定、可靠、及时的传输至相应的电力系统业务应用系统主站，必须保证接入终端的安全可靠性；接入终端在应用于

6、具体的业务领域时，应具备根据领域不同进行功能定制的能力，但无论应用于哪一领域，考虑到现场施工人员水平不一，为了保证施工的高效与便捷，必须具备操作简单、安装便利的特点。因此，对无线通信平台硬件进行设计时，应充分考虑终端的功能定制与扩展以对各业务领域更好的支持与支撑，同时便于安装与后期维护。　　远程通信平台的终端主要由主控制器模块、射频调制解调模块、功率放大模块、电源模块和通信接口组成。其总体结构框图如图2所示。　　远程通信平台的无线通信基站电台主要由控制器模块、射频调制解调模块、功率模块、电源模块和主干网络接口模块

7、组成。其总体结构框图如图3所示。　　主控制器主要负责对通信平台的控制管理，数据的处理、分析、存储，数据帧格式的转换。主控制器必须支持多进程操作系统以满足通信平台同时处理多个任务的需要。数据处理主要是指由通信平台终端所采集的数据以及由相应业务应用系统主站向通信平台所发送的网络管理维护数据、监测控制数据，上述数据的处理过程伴随着大量数据的解析、存储、帧格式转换等操作。以上功能的正常运行对整个业务应用系统起着关键支撑作用，主控制器需要具备较高的性能以保障这些功能正常运行。9　　平台设计网关具有以下功能：　　（1）当通信

8、终端与基站建立连接后，系统将所收到的数据封装成TCP报文发送到远端；　　（2）当无可用连接且收到数据时，可向默认的IP地址和端口发起主动TCP连接；　　（3）用户可以利用Web浏览器访问存储在嵌入式Web网关上的网页，以控制挂在系统上的设备。　　2通信平台硬件设计　　230MHz无线频段作为电力系统专用的无线频率资源，属于超短波无线通信。通信平台由接收机与发射机组成。接收