变电站无线通信论文

【摘要】伴随着科学技术的不断发展，互联网信息技术逐渐引入社会生产的各个领域。信息通信技术成为实现智能电网重要环节之一，其中无线通信以其成本低、通信方便、组网灵活等优势备受关注。以下是小编精心整理的《变电站无线通信论文(精选3篇)》，希望对大家有所帮助。

变电站无线通信论文 篇1：

基于多感兴趣区域无人值守变电站的图像监控

摘要：无线网络传输数据的带宽较窄，制约了无人值守变电站基于无线通信环境下图像监控系统的应用。而图像监控中，通常只对一个或几个区域感兴趣，为了适应目前的网络状况，应用了JPEG2000中感兴趣区域(ROI)编码技术，对感兴趣区域进行无损压缩，对其他区域进行有损压缩，明显地降低了图像的平均码率，使图像能够高效地传送给调度中心以便对现场设备的运行状态进行监控。实验结果表明，该方法很好地解决了压缩比和图像质量之间的矛盾，有效地缓解了传输数据量与网络带宽的矛盾，提高了图像的实时性传输。

关键词：JPEG2000;感兴趣区域;图像监控

Application of Multi-ROI in Image Surveillance System of the Unattended Substation

SONG Jia

(Academy of Information Technology, Luoyang Normal University, Luoyang 471022, China)

Key words: JPEG2000; ROI; image surveillance

1引言

近年来，电力行业一直在致力于无人值守变电站的推广应用。目前已有相当多的变电站实现了“四遥”，即遥测、遥信、遥控、遥调功能[1]。然而，实现变电站综合全面的自动化管理，大面积推广无人值守变电站是建立一套完善的远程监视/报警系统（即电力行业称之为“遥视”）的必要保证。“遥视”功能使电力调度部门可以远程监视变电站的设备及现场环境，能够进一步地提高电力自动化系统的安全性、可靠性。因此，远程图像监控系统是电力系统自动化发展的必然趋势。如今电网的管理逐步向自动化、集中化和智能化方向发展，通过无线通信网络进行远程监控是实现现代化管理的重要途径。但是无人值守变电站监控现场一般与控制站点相距较远，远程无线传输的图像质量问题就显得格外突出，尤其在低码率的情况下，保证图像感兴趣区域的清晰度尤为重要。

静止图像压缩标准JPEG的制定为图像的传输起到了极大的推动作用。目前的JPEG静止图像压缩标准在中高码率上压缩效果较好，然而在低码率的情况下，重构图像存在严重的方块效应。为了弥补目前标准的不足，1997年，ISO/ITU-T组织开始着手制定新的静止图像压缩标准——JPEG2000[2，3]，在2000年3月正式公布。JPEG2000与JPEG最大的不同，在于它放弃了JPEG所采用的以离散余弦变换(DCT)为主的区块编码方式，而采用以小波变换(DWT)为主的多解析编码技术和嵌入式编码技术。DWT打破了传统DCT的局限性，以变化的局部化格式，赢得了“数学显微镜”的称号。DWT是将图像的频率成分抽取出来，通常，低频部分可保留图像之全貌，而高频部分则发生在所谓的边缘，即两线交界处。因此，JPEG2000可获得优于目前JPEG标准的压缩效果。本文把JPEG2000中ROI编码技术应用到变电站图像监控系统中，以使监控图像在低码率传输的条件下，仍能得到较理想的效果。

2 ROI编码技术在图像监控中的应用

2.1 ROI编码技术

2.1.1 ROI方法概述

ROI是指图像、分量图像或瓦片分量中用户感兴趣的区域。所谓ROI编码是指允许图像的：某一部分(即感兴趣区域)以更好的质量被编码。这在一定程度上体现了JPEG2000所具有的基于内容的编码能力。

人们在观察图像时，往往只对其中的某一个或多个区域感兴趣，并希望这些区域有较高的分辨率，而对其他区域只要达到基本的视觉要求即可。这时，我们可以对感兴趣区域进行低压缩比甚至是无损压缩编码以求获得高质量的重建图像，而对其他区域采用较高压缩率，这就是ROI编码技术。ROI编码是JPEG2000支持的一种具有创新性的图像处理方法，即在图像中的感兴趣区域进行无损或近无损压缩，而在其它区域采用有损压缩，从而既可以获得所期望的高质量的图像信息，又保持了较高的压缩比，很好地解决了压缩比和图像质量之间的矛盾。在确定感兴趣区域后，为该区域产生一个ROI模板(mask)。所谓ROI模板，实际上就是对最后重构感兴趣区域有贡献的所有小波系数的集合，描述的其实就是某一小波系数存在于哪一位平面上，从而精确的重构所期望的区域。对位于模板以外的小波系数(称为背景系数)，将其幅值通过除以2s 按比例缩小，比例因子s的选择要使缩小后的背景系数幅值小于ROI 模板中量化系数的最小值。按此处理后，位于ROI模板内的量化系数所处的位平面就高于背景系数所处的位平面。在其后进行的嵌入式编、解码过程中，由于ROI区域的位平面高于背景区域，这些ROI 系数位平面将先于背景系数位平面被编码、传输和解码。而且即使当码流被截断或是编解码过程没有全部完成，因为ROI区域的压缩码流处在整个码流的前端，故感兴趣区域的重建质量仍然优于背景区域。

2.1.2 ROI编码步骤

在JPEG2000标准中，这种编码方法的步骤如下：

步骤1：对源图像计算小波变换；

步骤2：选定ROI 区域，一旦选定就相应地计算产生一个模板，该ROI模板包括了无损重建ROI 的全部小波系数；

步骤3：量化小波系数；

步骤4：按比例缩小背景系数幅值，即位于ROI 模板区域之外的背景系数都右移位；

步骤5：对所有系数位平面依次进行熵编码，最重要的位平面首先被编码。

此外，比例因子s 和与ROI 相关的一些信息亦被置入编码后的码流之中，传送到解码端，解码器倒置执行上述步骤以重建图像。

2.1.3 ROI编码算法

JPEG2000标准定义了两种感兴趣区域编码算法： 最大移位法(Maxshift Method)[4] 和一般移位法(Upscaling Method)[5]，其中前者被标准的第1部分采用，后者被标准的第2部分采用，这两种技术都是基于系数缩放的ROI编码，通过提升ROI系数的位平面，使ROI部分优先编码。如图1所示，图中MSB表示最高位平面，LSB表示最低位平面，BG表示背景区域。

一般移位法是预先选择一个适当的比例因子s ，在编码时将背景系数的幅值均缩小2s倍。这样，感兴趣区域系数的位平面总体上就高于背景区域系数的位平面。由于在编码后的比特流中，位平面较高的比特位在码流的较前位置，故在解码时，感兴趣区域就会先于其他区域被解码和细化（仍有一些ROI 系数会与背景系数一起编码、传输和解码，这取决于比例因子s 的大小）。对于任意形状的感兴趣区域，其使用的比例因子也是任意的，因此还需要用形状编码器和形状解码器对形状信息编解码，这将使编码器和解码器更为复杂，而且最后的码流中置入的ROI 形状信息将使比特流增大。另外，解码器还需再次求出ROI掩模，这又增加了计算的复杂度和对存储的要求。在最大移位法中，比例因子并不是预先任意选定的。编码器扫描所有量化系数后自动产生一个比例因子，它能使缩小后的背景系数的最大值小于ROI 系数的最小值[6]。也就是说，缩放值2s是大于任意背景系数的最小整数。解码时，不小于2s的系数必然属于感兴趣区域，小于2s的系数必然属于背景区域。解码器只需把背景系数值扩大2s倍，而不必再求ROI掩模，编码流中亦无需包含ROI形状信息。

2.2 ROI编码在变电站图像监控系统中的应用

在无人值守变电站图像监控系统中，图像监控对象主要是变电站场区、设备区、主控室、配电室等重要部分，其中包括主变压器、各类高压电器设备；还包括变电站的通信机房、控制室、高压配电室等。根据本文图像监控对象的特性，我们感兴趣的是各仪表的读数。因此，为了减少传输前的编码时间， 节省数据存储、传输的开销，通常在传输前就事先确定感兴趣区域(ROI)，使系统能够进行快速的ROI编码。首先系统初始化后，对监控的未经过ROI 区域定义的图像通过滤波器组进行小波变换，接着通过预处理过程确定感兴趣区域，计算ROI模板以及比例因子s的值，编码系统对变换后的系数比特平面量化，最后进行熵编码，解码逆执上述过程即可重建图像。

3实验结果与分析

为了保证监控数据即时高效的传送到调度中心，采用最大移位法生成待传输的图像。这样既可以降低图像在存储和传送中的系统开销，也可满足监控的需求。压缩前图像如图2(a)所示，图2(b)为经过ROI压缩的解码后图像，图2(b)中选取了两个仪表盘读数区作为ROI，实验中采用的平均码率为0.5b/p(位/像素)。可见利用ROI编码既保证了该区域图像的恢复质量又使得平均码率得到了降低。

4结束语

本文提出的方案大大降低了监控目标图像的码率，能节省传输时间和存储空间。同时，ROI编码在实际应用中可以实现高度的灵活性，用户可以根据带宽情况以及所需图像某一区域内容的价值选定感兴趣区域，按自己需求进行处理，在编码压缩时可以根据具体情况选择有损压缩和无损压缩的各自区域，也可调节各区域的压缩比，用户可以根据不同的质量生成图像。因此，本文提出的方案适合无人值守的情况下，通过无线网络传输，提高了无人值守现场设备安全的可靠性。

参考文献：

[1] 屈稳太,诸静.静态图像压缩标准JPEG2000在变电站图像监控系统中的应用[J].电力系统及其自动化学报,2003,15(1):41-45.

[2] Wallace G K. The JPEG2000 Still Picture Compression Standard[J]. IEEE Trans. Consumer Electronics,2001,1(8):358-361.

[3] Christopoulos C, Askel J. Efficient Methods for Encoding Regions of Interest in The Upcoming JPEG2000 Still Image Coding Standard[J]. IEEE. Signal Processing,2000,9(7):247-249.

[4] ISO/ISC JTC 1/SC 29/WG 1 (ITU-T SG8) JPEG2000 Part I Number 15444-1[S],2000.

[5] ISO/ISC JTC 1/SC 29/WG 1 (ITU-T SG8) JPEG2000 Part II Final Committee Draft Version 1.0[S],2000.

[6] Pablo G, Tahoces J, Varela R,et al. Image compression: Maxshift ROI encoding options in JPEG2000[M]. Computer Vision and Image Understanding,In Press, Corrected Proof,2007.

作者：宋　佳

变电站无线通信论文 篇2：

无线通信技术在智能电网中的应用研究

【摘要】 伴随着科学技术的不断发展，互联网信息技术逐渐引入社会生产的各个领域。信息通信技术成为实现智能电网重要环节之一，其中无线通信以其成本低、通信方便、组网灵活等优势备受关注。基于此，本文以无线网络通信在智能电网中的应用现状展开研究，并对实际应用过程中存在的问题和研究的方向进行探讨，以期能够促进无线通信技术与智能电网的对接与融合，并为相关领域的工作人员提供一定的理论指导。

【关键字】 无线通信技术 智能电网 应用

前言：

伴随着社会的全面发展，我国面临着资源短缺的严重问题。因此，节能、低碳和清洁能源成为社会的共识。智能电网是针对现代电力节能的必然选择，一些欧美国家以经对电网展开了多项研究，中国则主张，经济高效，清洁环保，友好开放的观念。无线网络通信技术以其可扩展性、操作方便、建设成本低等优点，在电网建设中起到了重大的作用。

一、智能配电网技术概述

配电网的工作流程是直接面向用户，配电网是保证电网安全稳定和电网效率的重要步骤。我国配电网技术相对落后，投资相对不足，供电可靠性，和电网效率都需要提高。这个状况主要原因还是配电网造成电能恶化的因素。因此，当前主要研究的方向包括两部分：第一、分布式电源，即小型的可直接装置到电网上的电源装置；第二、智能配电网的自我保护，以及自我修复。

二、无线通信技术在智能电网中的应用研究

2.1无线通信技术简述

无线通信技术主要采用GPRS/CDMA公司的网络技术，其通过无线信号传输，将发送的信息进行传输。虽然，现阶段我国的无线通信技术覆盖范围与使用率均呈现出了高速的发展，然而，与成熟的有线通信技术相比，其依然有诸多的问题有待完善。无线通信技术主要通过无线通信信号基站来传送信号，在传送的过程中受建设成本和施工难度的影响，其信息基站的扩展密度还不能达到最佳状态，导致部分地区受地形和其他外界因素的影响，在通信中的安全性、信息接收质量都无法完全得到保障[1]。此外，我国的无线通信技术费用较高，网络信息的安全性亦得不到良好的保障。在信息的传送过程中，往往会因数据传输的网络延迟而造成一定低效率发展状况。

2.2 BWA技术用于智能电网的可行性分析

BWA技术是指宽带无线插入技术，配电网通信业务有接线复杂。通信点多，通信设备环境差等特征，所选用的通信技术要求很高，要求其具备可靠性、通信流畅、并且不受环境影响的实现双向通信功能，传统的有线通信技术受地形特点影响较大，因此在全面实施的过程中会遇到很多困难。而BWA技术能够很好的克服地形條件的限制，并且BWA技术具有成本低、使用方便的优点。对于这种供电可靠性要求较低的负荷均可以满足。

在配电网中的保护装置中，若要完全实现智能化自我保护和自愈功能，可以通过BWA技术实现，即在配电网中强化重合器与分段器的应用，让整个开关处于无线通信技术的操控下[2]。这样不仅能够促进无线通信技术的的扩展，还能避免重复的通信构架建设，既提高了智能电网建设的效率，又有效的减少了风险，降低工程成本。

2.3无线通信技术在智能电网中的应用方案

随着智能电网的快速发展，配电自动化、电量采集、负荷控制等业务对电力通信网的实时可靠性、安全性、可移动性都提出了更高要求，同时业务数据亦在不断的迅速增长，为信息通信技术在电网中的应用发展提供了良好机遇。在配电网众多终端接入技术中，无线通信技术以其成本低、组网灵活、敷设方便的优点，满足了变电站和集控中心内大量分散的配用电终端的通信需求。在实际的运用过程中，可采用“无线+有线”相结合的模式：在配电网的主站和子站之间采用专用光纤通道传输信息，保障数据传送的时效性；在站内采用无线技术覆盖各分散的配用电终端，完成数据接入和移动作业等业务；通过安全加密、物理隔离等方法，提高数据传输的安全性和可靠性，保证电网的安全生产。“无线+有线”相结合的模式，融合了各自模式的优点，将信息的传送效率实现最大化。

因此，无线通信技术在智能电网中的应用，不仅保证了智能电网的工作时效，同时为传统基于有线技术的电力传输网提供了良好的补充，解决了设备维护、建设周期长与难以扩充等问题。

三、结尾

智能电网是构建和谐、绿色、稳定的社会的重要基础，符合国家能源战略发展的需求。无线通信技术在电力通信网的应用可实现智能电网信息采集全覆盖，使电力系统通信更加的完善，为坚强智能电网提供更好的保障。

参 考 文 献

[1]李晨光，王芸波，刘太学.无线通信技术在智能配电网中的应用研究[J]. 中国电力教育，2010，08，27：258-260.

[2]苏斌.智能电网时代电力信息通信技术的应用和研究[D].华北电力大学，2015.

作者：樊磊

变电站无线通信论文 篇3：

电力线路中的微功率无线通信技术适应性研究

【摘要】 在当前社会飞速发展过程中，通过对电力线路进行通信网络输配过程中，微功率无线通信技术的应用，使得电力线路有效的解决了需要远距离传输所引发的使用性问题，但是与此同时也需要电力线路信息的及时同步。本文通过简要分析微功率无线通信技术，研究电力线路应用微功率无线通信技术的信息同步。

【关键词】 电力线路 微功率无线通信技术 适用性

引言：通过在利用无线通信技术输配电力线路的过程中，无线通信技术的使用使得电力线路的信号传输具备了投入成本低、建设方便的优势。而在当前的电力线路无线通信技术的使用方案中，国家需要在对无线通信技术进行管理限制时采用无线网络通信技术进行大规模的电力线路建设（通过在输配电力线路中应用无线通信技术，使得电力线路的信号传输具备了投入成本低、建设方便的优势。而在当前的电力线路无线通信技术的使用方案中，国家需要对使用的无线通信技术方案进行严格的管理审核后，才能大规模的在电力线路建设中使用其技术）。而在建设过程中正是由于采用的微功率无线通信技术具备了灵活性、系统的间接优势，成为了当前电力线路专网建设过程中广泛使用的技术之一。然而当前绝大多数无线通信技术比如无线传感网络技术以及无线的区域网线路建设技术在进行线路设计时都是为了将无线通信技术使用于将信号遍布局限于公里之内的电力线路建设中。正是在建设过程中通过使用微功率无线通信技术从而使得电力线路的建设通信功能能够与原始的电力线路环境范围之内存在较大的差距。在当前建设电力线路的过程中，通过针对电力线路中使用微功率无线通信技术的研究中，针对微功率无线通信技术在远距离线路进行信号传输的性能开展分析，从不同角度对微功率无线通信技术如何进行远距离信号传输进行研究，提出相应针对性方案。但是（所得）研究成果并为（将）对通信的信号与距离产生一定的影响[1]。在当前的各种微功率无线信号电力线路建设中，IEEE802，11g（2，4GHz）技术就使用了ISM的信号频段，此种无线通信技术在使用过程中具备了较高的兼容优点。基于此通过对IEEE802，11g无线通信技术为例进行分析，从而获得TEEE2030标准定义的通信技术适用性，为电力线路的建设提供一定的参考。

一、简析微功率无线通信技术

在具体的使用微功率无线通信技术适用于电力线路系统建设中，只有将档距的距离设置在1-3KM之内，而设置配电线路时，档距应该设置在100-300M之內。另外，要想将微功率无线通信技术使用与远距离的电力线路之内还要考虑具体的天线如何设计、电力的功率设置以及协议的适配等方面，同时，还要考虑通信技术的适用距离在增加之后对通信范围的增加以及延迟性能和参数的确切变化，从而为电力线路通信技术的分析以及相关工程设计提供一定的数值参考。

1.1无线通信技术组网方案

在进行无线通信技术建设的过程中，通过将电力线路之间的节点形成线路的形状，组间多节组成的电力线路网络（如图 1 所示）。在建设过程中通过在一个信号塔处设置一个无线通信点，然后将此节点通过使用较高信号强度增加的天下（天线），从而控制信号节点的发送功率。而通过设置多节点可以设置多种功能[2]。分别有：将信号节点塔杆连接传感器进行信息采集，将采集所得信息传递至线路变电站；电力线路的信息传输，实现了塔杆之间的节点信号通达；电力线路系统的信息能够向终端传递。

1.2微功率无线通信技术适应性

根据以上信号节点通过点对点的信号传输，在性能本质上分析了微功率无线通信技术的基本性能有以下几种：其一就是能够有效的接受信号，并且保证接受信号的强度。通过使用IEEE802，11g微功率无线通信技术在信号层分别使用了OFDM技术，配合信号间不同的编码方式，从而实现了较快的物理层运动速率，高达54Mbit/s。在实际的信号传输电力线路系统中，传输的距离相距越大，所接收的信号就会强度越小，信号接发两方要在选择多样的信号层对其进行限制，那么就要对微功率无线通信技术在传输距离面前对信号物理层的影响。其二就是IEEE802，11g技术通过在电力线路接入点使用载波听多路用来避免信号进行接入协议，而随着距离的逐渐扩增，那么电力线路的无线传播时间也相应增大，并且随之增大的是节点之间数据碰撞的概率，因此也需要考虑距离的远近对碰撞概率所造成的影响[3]。

结语：本文中针对微功率无线通信技术在电力线路中的运用进行分析，研究了微功率无线通信技术的使用性能。得知在实际的线路系统信号建设工程中，要在建设过程中减少一定程度上的设施成本，并且在保证现有设别应用性能的基础之上，对设备进行更新适用，从而提高微功率无线通信技术在电力线路中的整体适用性能。

参 考 文 献

[1]张海龙，唐悦，窦健，刘宣. 微功率无线通信测试技术研究[J]. 电测与仪表，2016，（14）：96-100+117.

[2]胡万层. 微功率无线通信性能测试与网络状态评价研究[D].昆明理工大学，2015.

[3]常燕. 基于微功率无线组网技术的配电线路故障定位系统[J]. 农村电气化， 2013（6）：40-42.

作者：黄志良