●  采用帶分布式能源資源與傳統發(fā)電、輸電和配電一起使用的分散式微電網(wǎng)模式。

 

●  對遠程配電和自動(dòng)化資產(chǎn)的健康和狀態(tài)監控需求提高，監督一次設備的健康和狀態(tài)監測，以?xún)?yōu)化電力管理；資源分配；故障定位，隔離和服務(wù)恢復（FLISR）。電網(wǎng)遠程監控有助于實(shí)現電網(wǎng)的高效運行，減少停電次數和停電時(shí)間，并最大限度地減少損失。

 

對電網(wǎng)資產(chǎn)進(jìn)行數據分析，可幫助運營(yíng)商快速發(fā)現故障，同時(shí)還可對主要設備進(jìn)行預測性維護，而如今幾乎已不存在這種情況。確定采用哪種特定的無(wú)線(xiàn)技術(shù)，如低于1GHz、低功耗藍牙®、Wi-Fi®或多標準協(xié)議，取決于數據、帶寬、節點(diǎn)之間的距離、所需連接數、可用功率以及所需的響應時(shí)間等因素。

 

在電網(wǎng)資產(chǎn)中，像故障指示器這樣位于偏遠地區的節點(diǎn)需要連接到一個(gè)數據采集器，如圖1所示，以便與集中式系統的自動(dòng)數據交換。在這樣的應用中，選擇諸如低于1GHz之類(lèi)的無(wú)線(xiàn)通信，是因為它覆蓋范圍很廣（幾十米到幾千米不等）且功耗非常低（平均電流為數十微安）。當在現場(chǎng)添加多個(gè)節點(diǎn)時(shí)，使用一個(gè)公共的收集器從遠程設備按需獲取數據時(shí)，低于1GHz也是一種易于配置的低成本技術(shù)。

 

圖1：使用低于1GHz將故障指示器連接到數據采集器

 

增加低于1GHz連接，涉及到與星型網(wǎng)絡(luò )中的數據采集器進(jìn)行雙向通信。節點(diǎn)被配置成具有更快的響應時(shí)間來(lái)通信故障信息，以最小的延遲傳達包括位置在內的故障信息，從而提供更快的恢復或自我修復功能。

 

與其他無(wú)線(xiàn)連接解決方案（包括2.4 GHz藍牙低功耗通信）相比，低于1GHz具有這些優(yōu)勢：

· 

●  由于使用較低的傳輸頻率和數據速率，通信范圍較長(cháng)，因為接收器的靈敏度是數據速率的函數。作為一般的經(jīng)驗法則，將數據速率降低四倍，可以使通信范圍增加一倍。

 

●  低頻（較長(cháng)波長(cháng)）射頻（RF）波能夠穿透障礙物，這使低于1GHz在多種環(huán)境下都能正常工作。

 

●  在低于1GHz 射頻法規中允許的低占空比可減少干擾。

 

使用低于1GHz連接的常見(jiàn)電網(wǎng)終端設備之一是用于中高壓傳輸的故障電流指示器（FCI）。FCI通過(guò)從負載電流中采集功率來(lái)供電?？捎糜诓杉娏麟娏魈幱趲资驳姆秶鷥?。與FCI集成連接的最大挑戰是，在沒(méi)有采集功率的負載電流時(shí)，來(lái)收集電源時(shí)其是否能正常工作。另外，在廣泛的環(huán)境條件下（如視線(xiàn)、有障礙物等）工作的要求也限制了傳統電容器或某些電池的使用。因此，對于射頻通信來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)化數據傳輸以減少電流消耗至關(guān)重要，而這是通過(guò)優(yōu)化節點(diǎn)與收集器之間的通信模式實(shí)現的。

 

有兩種用于管理數據發(fā)送（TX）和接收（RX）的模式：信標模式和非信標模式。在非信標模式下，傳感器節點(diǎn)始終處于接收模式，因為沒(méi)有定義數據采集器可以與之通信的時(shí)間，這會(huì )轉化為更高的電流消耗（約5mA）。除了根據節點(diǎn)之間的距離優(yōu)化傳輸功率水平外，信標模式通信最適合，因為它可以在傳感器節點(diǎn)上實(shí)現喚醒模式和睡眠模式之間的占空比循環(huán)，以幫助在收發(fā)器關(guān)閉時(shí)節省電源。

 

圖1：使用低于1GHz將故障指示器連接到數據采集器

 

信標模式信標模式包括在固定的時(shí)間間隔內從數據采集器廣播一個(gè)信標，所有的傳感器節點(diǎn)都能接收到。它使單個(gè)傳感器節點(diǎn)和采集器之間的通信同步化。傳感器節點(diǎn)只有在接收到信標時(shí)才會(huì )被喚醒，如果采集器想在下一個(gè)信標之前發(fā)送或接收數據，破譯信標會(huì )給傳感器提供信息。此過(guò)程可以使傳感器可在過(guò)渡期間切換到睡眠模式，這對于故障指示器來(lái)說(shuō)理想選擇。

 

用于為FCI添加連接性的TI參考設計

 

設計人員在將低于1GHz連接集成到FCI時(shí)，會(huì )遇到諸多硬件和固件挑戰。萬(wàn)物互聯(lián)型電網(wǎng)參考設計：使用低于1GHz的射頻連接故障指示器、數據收集器、Mini-RTU 顯示：

 

低功率射頻的集成涉及：

 

●  網(wǎng)絡(luò )設置。

●  使用信標模式進(jìn)行發(fā)送和接收。包括配置和無(wú)線(xiàn)固件升級在內的數據交換。

●  故障識別和數據通信。

 

如何通過(guò)以下方法最大程度地減少故障指示器和數據收集器之間的功耗：

 

●  目前提供了美國（915-MHz）、歐洲電信標準協(xié)會(huì )（868-MHz）和中國（433-MHz）頻段的電流消耗數據。

●  RX電流低于6mA，TX電流低于16mA（在+10 dBm時(shí)）。

●  能夠在星形網(wǎng)絡(luò )中實(shí)現5s信標間隔（以RX模式配置的故障指示器）時(shí)，實(shí)現平均電流消耗小于20μA的能力。

 

該參考設計通過(guò)使用TI的SimpleLink™ 低于1GHz器件，用于短距離連接多個(gè)節點(diǎn)，以及基于SimpleLink微控制器平臺構建的15.4堆棧，提供了一個(gè)單一開(kāi)發(fā)環(huán)境，具有代碼可移植到多種連接協(xié)議的特性，是一種即用型、易于更新的低功耗連接解決方案，有助于解決與節點(diǎn)固件開(kāi)發(fā)相關(guān)的挑戰。

 

低于1GHz是一種簡(jiǎn)易、易于使用和安裝的成本優(yōu)化方法，可將無(wú)線(xiàn)連接添加到現有的電網(wǎng)資產(chǎn)中，從而使傳統資產(chǎn)更加可靠，并提供更快的故障響應。

 

 

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