摘要：通訊傳輸網路的建設是輸電線路狀態監測系統設定的重要環節。隨著輸電線路狀態監測技術的不斷髮展，對通訊傳輸網路的要求日益增高。因此，分析輸電線路狀態監測通訊傳輸網路建設的需求，指明通訊傳輸網路的組成與設計，並重點闡述具體的輸電線路狀態監測通訊傳輸網路技術。
關鍵詞：輸電線路；狀態監測；通訊傳輸網路技術
0引言
利用輸電線路的狀態監測能夠完成對輸電裝置執行狀態的管理，對提升輸電裝置執行管理水平有著重要的促進作用。輸電線路的狀態監測主要運用廣域通訊技術、多種感測技術以及資訊處理技術等完成感知輸電線路中各裝置的執行狀態、實時監控、預警資訊釋出、故障診斷以及狀態評估等工作。為更好地完成上述工作，及時的資訊資料反饋是十分必要的。
1輸電線路狀態監測通訊傳輸網路建設的需求分析
現階段，我國輸電線路狀態監測裝置樣式繁多，分類方式也較為多元。輸電線路狀態監測裝置按功能可分為機械類、電器類與執行環境類，按裝置形式可分為導線監測類、氣象環境監測類、杆塔附件監測類、杆塔監測類以及其他監測類，按裝置的安裝位置則可分成地線類、導線類、絕緣子類、金具類、杆塔基礎類、杆塔類以及非接觸類[1]。輸電線路狀態監測的檢測資料可分為寬頻資料、中等寬頻資料以及窄帶資料三類。其中，寬頻資料的資料流量普通的情況下要大於1Mbit/s，高清情況下要大於3Mbit/s，且資料的形式多為流媒體，有著實時性的要求，此外，常用的介面為乙太網介面，常見的監控裝置為視訊採集裝置；中等寬頻資料的資料流量要小於150Mbit/s，資料形式為資料報文，具有非實時性的要求，常用介面同樣為乙太網介面，常見的監測裝置則為影象採集裝置；窄帶資料的資料流量要小於150Mbit/s，資料形式為資料報文，具有準實時的要求，常用介面為序列介面，常見的監測裝置為導線溫度與杆塔傾斜測量裝置。
2輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的組成
通常情況下，輸電線路狀態監測通訊傳輸網路由主網、接入網以及微網三部分組成。（1）主網，通常情況下，選擇電力系統的通訊專網作為輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的主網。當前，我國只有極少部分的變電站未裝配電力系統的通訊專網，變電站與各排程端的通訊傳輸網路建設已趨於完善；（2）接入網，接入網的通訊傳輸覆蓋範圍可以從幾百米達到幾萬米，在建設過程中，通常會沿著輸電線路一直連線到變電站。接入網除要連線各微網外，還要連線塔杆節點的裝置與變電站的節點裝置；（3）微網，微網的建設一般以輸電線路的塔杆為中心，實現周邊數十米範圍內通訊傳輸的全覆蓋，主要負責各感測器、攝像頭等裝置中資料的接收與傳輸，同時完成與接入網的連線。
3輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的設計
3.1通訊傳輸架構的演進
在輸電線路狀態監測通訊傳輸網路中，主要利用感測器、監控器等實現終端資訊的儀器構成過程層的通訊傳輸網路，具有通訊面較廣與資訊型別較為複雜的特點，對通訊傳輸的安全性、可靠性以及實時性要求較低，對資產管理類終端的可移動性要求則較高。輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的間隔層主要用來彙集間隔過程的所有實時資料，並完成資訊資料傳輸的承上啟下。因此，通訊傳輸網路的間隔層要求迅速且同時完成與過程層和站控層的網路通訊傳輸.在通訊傳輸網路中，站控層是該區域變電站控制中心與遠端的變電站控制中心以及電力企業的裝置管理中心構成的通訊傳輸核心網路。在實際應用中，站控層主要利用光傳輸網或資料網完成資訊的交換與傳輸。在輸電線路狀態監測通訊傳輸網路中，過程層、間隔層以及站控層中的通訊傳輸裝置形成邏輯上與物理上的樹狀拓撲，邏輯結構較為單一，資訊資料的流向為終端到主站的縱行方向[2]。
3.2通訊傳輸網路結構的設計
輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的建設主要應用匯聚交換機、接入交換機、主IEDCAC、主IEDCMA、主IEDCAG以及IED裝置。在裝置連線操作中，採用穩定性較高的樹狀拓撲結構，可有效避免產生廣播風暴，屬於較常使用的連線結構方式，同時能夠增強通訊傳輸網路的擴充套件性，方便實施故障的隔離，整體提升通訊傳輸網路的可靠性。在邏輯網路的構建上，不再僅僅使用樹形一點對多點的層級結構，而是採用全互聯、扁平式的網狀網路進行連線，能夠對通訊傳輸網路中的主IED裝置實施分散式佈置，為資料的儲存與計算提供一點對多點的網狀通訊支援。
3.3輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的裝置選擇
在輸電線路狀態監測通訊傳輸網路建設過程中，可使用OSI七層體系結構中的路由裝置、交換裝置以及傳輸裝置組成通訊裝置。其中，路由裝置應選用穩定性與可靠性較好的路由器。鑑於路由器的網路協議較為複雜、資料資訊傳遞與交換效率相對較低、網路配置靈活程度較差，需要加設DHCP伺服器或DHCP中繼等輔助裝置，促進功能的實現。交換裝置的優勢在於資料資訊的傳輸與交換效率相對較高，通訊協議較為簡單，且寬頻的使用率較高。然而，交換裝置也具有一定的侷限性。例如，用交換裝置組成二層協議網路時需要依託地址的解析協議廣播進行定址，易導致廣播風暴的產生。此外，通訊傳輸網路的可控性較差，需利用快速生成樹協議、生成樹協議以及IEEE802.1P補充協議實施調整[3]。以基於SDH的多業務傳輸平臺與同步數字體系網路為代表的傳輸裝置，具備頻寬較高、時延程度低且安全效能較好的優點，但其對資源的利用率較低，並不適合接入網。
4輸電線路狀態監測通訊傳輸網路技術
4.1微網通訊技術
輸電線路狀態監測通訊傳輸網路中的微網存在於末梢網，主要用於接收並傳輸輸電線路狀態監測系統內各感測器、監控器等監測裝置所採集到的資料資訊，可使用10/100M自適應乙太網介面或RS-232/RS-485序列介面，利用有線通訊的方式彙總相關裝置採集到的資訊資料，並傳輸至杆塔節點裝置。鑑於以地線類監測裝置、導線溫度檢測等導線監測裝置為代表的感測裝置與杆塔節點的通訊傳輸方式為無線射頻通訊，這些裝置並沒有安裝在杆塔上。在進行組網時，可以無線感測網路的建設為參考，將異構系統的互聯互通性、WSN的低耗自組機制以及大結構關聯的協同處理資料等優勢最大程度地發揮出來。輸電線路狀態監測通訊傳輸網路中的微網主要完成對單基杆塔周邊數十米範圍內的通訊傳輸覆蓋，具體實施時，需依賴多種應用與無線個域網的通訊傳輸技術。若以資料資訊的傳輸速度為重點考量物件，可使用超寬頻技術這一速度較高且距離較短的無線通訊傳輸技術。超寬頻技術的最高傳輸通訊速率可達100Mbit/s以上，但其通訊傳輸的距離不能超過10m。此外，也可應用低速UWB、Bluetooth與Zigbee等技術，但要求資料傳輸的速率小於1Mbit/s，通訊傳輸的距離也要小於100m。當前，電力行業相關人員尤為重視Zigbee技術的使用，該無線網路技術複雜程度較低、功率消耗低且執行成本較低，屬於基於IEEE805.15.4規範的近距離無線傳輸通訊技術[4]。Zigbee技術的`傳輸速率在250Mbit/s以上，能夠與Mesh型網路拓撲結構協同執行。
4.2接入網通訊技術
接入網的通訊傳輸覆蓋長達幾百米至幾萬米，在執行對通訊傳輸網路中變電站節點裝置與杆塔節點裝置的連線時，應依照影象或視訊採集中高寬頻的接入要求展開工作。因此，接入網的網路性質為中長傳輸通訊距離的結合與多種方式接入。無線保真技術與全球微波互聯接入技術是當前較為流行的兩種接入網無線通訊技術。無線保真是一種基於IEEE802.11規範的無線區域網技術，其通訊傳輸的覆蓋範圍能夠很好的滿足接入網覆蓋要求。無線保真技術除能提供固定的無線接入服務外，還具備移動接入的能力。在不同的標準與頻段下，無線保真技術實現的傳輸速率有所不同。例如，在IEEE802.11a的標準下使用5GHz的頻段，能夠得到的最大傳輸速率為54Mbit/s，而在IEEE802.11b的標準下，使用2.4GHz的頻段，能夠得到的最大傳輸速率僅為11Mbit/s。全球微波互聯接入是一種基於IEEE802.16規範的無線城域技術，具有較強的移動接入能力，能夠滿足接入網通訊覆蓋範圍的要求。應用全球微波互聯接入技術實施輸電線路狀態監測通訊傳輸網路中接入網的建設，能夠得到最大為100Mbit/s的傳輸速率，可在2～66GHz之間所有的頻段下正常工作。在建設接入網時，常使用光纖工業乙太網技術與無源光網路技術展開光通訊。應用光纖工業乙太網技術可將輸電線路塔杆上安裝的乙太網交換機與變電站內的乙太網交換機利用光纖完成連線，形成鏈狀網路。該技術的使用能夠為輸電線路狀態監測通訊傳遞網路提供100/1000M的共享寬頻，而在進行點對點的通訊傳輸中，能夠完成80km以內的傳輸。無源光網路技術採取一點到多點的拓撲結構，利用一個光纖和POS將變電站內光線路終端與杆塔上的無源分光器以及光網路單元連線在一起，形成鏈狀分佈，可為通訊傳輸網路提供1.25G以上的共享寬頻，最大通訊傳輸距離為20km。無線擴頻通訊技術與第三代、第四代移動通訊技術（3G、4G）同樣能為輸電線路狀態監測通訊傳輸網路的建設助力。尤其是無線擴頻通訊技術，具備較強的抗干擾能力，最高傳輸速率可達153.6kbit/s。而3G技術的最高傳輸速率為2Mbit/s，4G的最高傳輸速率則要大於100Mbit/s。
5結論
鑑於輸電線路狀態監測的資料型別較多、監測的地點也較為分散，通訊傳輸網路的建設需要結合實際的條件要求進行。在進行接入層與微網的建設時，可從超寬頻技術、Zigbee技術、無線保真技術、全球微波互聯接入技術、光纖工業乙太網技術、無源光網路技術、無線擴頻通訊技術以及第三代、第四代移動通訊技術中挑選合適技術完成實際的網路建設。
參考文獻：
[1]任瑞傑.輸電線路狀態監測資料傳輸技術及應用[D].北京：華北電力大學，2016.
[2]胡致遠，楊炳爐，朱詠梅，等.輸變電裝置物聯網線上監測系統通訊網路設計[J].高電壓技術，2015，41（7）：2252-2258.
[3]陳北海，趙萌.輸電線路狀態監測通訊傳輸網路技術的研究[J].電力系統通訊，2012，33（5）：47-51.
[4]楊漾.輸變電裝置狀態監測系統的資訊建模與安全策略研究[D].長沙：湖南大學，2012.