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配电自动化通信网设计架构探究
配电自动化通信网是指将配电设备与通信系统结合，通过无线或有线网络连接，实现对供电系统进行监测、控制、保护等功能的网络系统。
该系统的设计架构需要考虑通信协议、数据传输方式、信息安全、系统稳定性等多个因素。
1. 通信协议
通信协议是配电自动化通信网设计的核心问题，通信协议的选择决定了系统的数据交换方式、传输速率以及通信方式。
常见的通信协议有Modbus、Profibus、IEC61850等。
Modbus协议适用于小型系统，具有简单实用的特点，而IEC61850协议则用于大型系统且功能更加复杂。
2. 数据传输方式
现代配电自动化通信网的数据传输方式主要有两种，即有线通信和无线通信。
有线通信使用以太网、RS485、RS232等接口传输数据，稳定性高，但是需要敷设电缆。
无线通信通过无线网络将数据传输到中心控制室，避免了电缆布线的成本和风险，但是受制于信号覆盖区域和抗干扰性较差。
3. 信息安全
配电自动化通信网所需交换的数据包括实时测量数据、设备运行状态、故障报警等敏感信息，因此信息的安全性至关重要。
采用加密技术、身份认证等方式确保通信信息不被破解或劫持，同时进行防病毒和网络安全防护等措施。
4. 系统稳定性
配电自动化通信网设计架构需要考虑系统的稳定性，减少故障率，并能够在异常情况下保证系统运行。
在设计时要考虑设备的兼容性、可靠性、抗干扰性等因素，同时应预留充足的容错机制，提供一定的冗余和备份，以确保系统的连续性和可靠性。
工作研究基于MSP430的无线动态充电电动汽车系统的研究关壮壮 傅品翰 米双芊 武盛豪 杜江勇（吕梁学院，山西 吕梁 033000）摘 要：本文研究系统主要包括无线充电装置、无线充电电动车和超级电容储能装置。
首先，在试验阶段中，先将5V的直流电经过LC自激振荡电路道变成高频800kHz的交流电，在一次侧，通过德州TI公司MSP430系列单片机控制舵机动作隔离副边电路，此时维电器常闭触点动作，电容不充电，按下按键维电器恢复，同时定时分钟，交流电经过发射线圈向接收线圈传递能量，通过磁耦合请振式无线电能传输方式，接收线圈与接收线圈发生活振隅合，将电能转换成磁场能量进行传输，从一次侧化送到一次侧的能量经过全桥整流环节后供给超级电容储能，定时结束后，电器动作发射线圈停止向接收线圈传能量，同时电机动作使得系统电路接通，小车自启，沿着规定线路行驶直至停车。
此系统动态充电效率高，快捷智能，对节能减排，新能源利用的科研和发展有创新型价值。
关键词：LC自激振荡逆变；磁感应谐振式无线传能；全桥整流；超级电容；德州TI公司MSP430单片机；动态充电引言：无线电动汽车受到了许多国内外专家的研究和实践。
其中科学家特斯拉早在1901年的时候已经完成了大功率无线传输技术，他去世后，研究迫不得以停下来。
100多年后的今天，无线充电技术再一次达了高潮。
万物互联时代下，无线充电应用领域将不断拓展。
作为新一代移动通信技术，5G网络能支持高达100万个/平方千米的连接数密度，有效支持海量设备接入，是万物互联时代的一组通信标准。
万物互联时代下用电设备数量实现数倍增长，不同设备采用不同标准的充电接口，为这些装置供电将成为一大挑战。
无线充电采用统一的充电标准，具备方便、安全、空间利用率高等特点，同一无线充电底座能同时为不同设备充电，省去携带多种充电线材的麻烦；随放随充的特点有助于实现设备的碎片化充电，用户能在办公室、咖啡馆、机场、快餐店等场所轻松方便地获得电力支持。
RRU电力解决方案背景介绍：RRU（Remote Radio Unit，远程射频单元）是无线通信系统中的重要组成部份，用于将数字信号转换为无线信号并进行传输。
为了保证RRU的正常运行，稳定的电力供应是至关重要的。
因此，本文将详细介绍RRU电力解决方案。
一、RRU电力需求分析1. RRU的工作电压范围：普通情况下，RRU的工作电压范围为48V至60V直流电。
在设计电力解决方案时，需要确保供电系统稳定、可靠，并能满足RRU的电压要求。
2. RRU的功耗：RRU的功耗会根据不同的厂家和型号而有所不同。
在设计电力解决方案时，需要根据RRU的功耗来选择合适的电源设备，并确保电源设备能够提供足够的功率。
3. 电力供应的可靠性：RRU作为通信系统的重要组成部份，需要保证其稳定运行。
因此，电力供应的可靠性是非常重要的。
在设计电力解决方案时，需要考虑备用电源、电池组等设备，以应对电力故障或者停电情况。
二、RRU电力解决方案设计1. 电源设备选择：根据RRU的功耗和工作电压范围，选择合适的电源设备。
常见的电源设备包括直流电源、交流电源和UPS（不间断电源）等。
根据实际需求，可以选择单个电源设备或者多个电源设备组合使用。
2. 电源路线设计：设计合理的电源路线可以保证电力供应的稳定性。
在设计电源路线时，需要考虑路线的长度、线径、接线方式等因素。
同时，还需要考虑路线的安全性，如过载保护、短路保护等。
3. 备用电源设计：为了应对电力故障或者停电情况，可以设计备用电源系统。
备用电源可以包括柴油发机电组、UPS等设备。
在设计备用电源系统时，需要考虑备用电源的容量、切换时间等因素。
4. 电池组设计：电池组可以为RRU提供备用电力，以应对电力故障或者停电情况。
在设计电池组时，需要考虑电池的容量、充电时间、放电时间等因素。
同时，还需要考虑电池组的安全性，如过充保护、过放保护等。
5. 温度控制设计：RRU在工作过程中会产生一定的热量，因此需要设计合理的温度控制系统。
无线供电技术方案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN一、研究技术背景无线输电技术（是一种新型的电能传输技术，它涉及电源技术、无线电磁波技术、电池充电技术等，属于世界电能传输的前沿领域。
无线输电即利用无线电磁波或变化电磁场进行电能的无线传输。
这一技术不受空间限制，能够克服有限输电方式各种弊端，不仅在工业场地机器人、深水勘探、核能反应堆调试、油田矿井、航空航天、电动汽车充电站、无线感知网络等领域具有重要的应用价值。
又如无绳家用电器、植入医疗器械充电等民用领域也具有极大应用价值和发展空间。
在庆祝中国科协成立五十周年学术活动中，无线输电技术被评为“十项引领未来的科学技术”之一。
无线输电的提出最早要追溯到一百年前的尼古拉特斯拉。
他被称为开启电与磁之门的人。
他是现代电子工程奠基人，并发起了第二次工业革命。
他不仅在电磁学和工程学上具有很高的成就，而且也被认为对弹道学、机器人、资讯科学、核子物理学和理论物理学各种领域都有贡献，包括我们今天使用的互联网，也是其贡献之一。
1889年尼古拉特斯拉发明了“无线输电方法”。
于是他在美国的科罗拉多泉建设无线输电实验室研宄及开发此项“无线输电”技术，即将普通的低频至高压电流转化为“高频电流”，然后再经由空气作为传送媒介来输送电能。
此项“无线传电”技术不单单省却了输电电缆的成本，还可以免去输电时因电阻所致的电能损耗。
经过八个月的研究后，特斯拉决定在长岛试建首座名为“特斯拉线圈”的电力发射塔，当时他建造了一巨大的特斯拉线圈，搭建在直径为英尺，高为英尺的发射塔上，试验中他把频率为发射功率为的电能输送给特斯拉线圈上进行发射，天线塔顶周围的射频电压高达。
特斯拉试图把电量输送到世界各地，定向为一些孤立地点提供照明供电。
但是由于特斯拉的无线输电实验耗资巨大，并且其方案并没有解决电能定向传送这一关键问题，在后期美国安全安全部也对此项目进行干涉，最终特斯拉的无线输电方案没有成功实现。
电源与节能技术市电备用电KM2KM3KM4KM1逆变器充电器控制器输出电池组 2024年1月25日第41卷第2期103 Telecom Power TechnologyJan. 25, 2024, Vol.41 No.2姜 亭：地铁信号系统RRU 供电问题探讨小可将RRU 的工作时段分为高峰时段和非高峰时段。
在高峰时段，由于乘客密集，车次较多，RRU 需要全力运行，以保持稳定和高效的通信服务；非高峰时段，人流量相对较小，车次较少，对信号传输需求较小，此时RRU 可以降低功率或进入低功耗模式。
深度休眠技术也是优化RRU 能源消耗的一种有效手段。
深度休眠指在载波信号空闲时，RRU 进入低功耗状态，减少不必要的消耗。
而在需要提供服务时，RRU 又可以快速唤醒并增大输出功率，以便提供优质的通信服务。
这种技术既确保了通信的持续性，又降低了能耗。
此外，基于负载数据进行电源的动态调整。
利用内置传感器读取RRU 的功率和运行负载数据，通过算法处理数据，预测网络负载情况。
根据预测结果，制定相应的电源输出策略。
可以通过控制电源转换器，提高或降低RRU 的供电水平，从而控制功耗。
此技术的优势是可以在保证服务质量和用户体验的前提下，高效降低能耗。
但因为控制功耗的准确度与算法效果和数据采样频率相关，所以实际应用中可对电源转换器进行编程，使其能够增加采样频率，以此提高输出电压指令的准确性。
部署传感器，收集所需数据，开发预测算法，如建立负载模型，计算预测值，并据预测值提前设置电源调整策略，保障系统在环节出现失误时也能快速纠正[4]。
优化RRU 供电应从合理规划、深度休眠技术和动态调整功率3个方面进行考虑。
在实际操作中，还要结合特定使用环境、业务需求等因素，采取灵活多变的策略来降低RRU 的能耗。
3.3 制定日常维护策略以减少维护成本满足供电条件的稳定性是维护的重心。
检查RRU 供电电源的稳定性，包括电压、电流等参数必须在规定范围内。
简易无线供电系统设计*夏增林陈启军同济大学控制科学与工程系, 上海200092*注：微软亚洲研究院研究项目指导人：许峰雄主任研究员摘要：无线供电是一种方便安全的新技术，无需任何物理上的连接，电能可以近距离无接触地传输给负载。
本文根据电磁感应原理，设计了一种简易的无线供电原型，并对其进行了一个初步的分析和探讨。
该系统相当于一个分离式疏松耦合变压器，选用Ferrite芯增加其耦合效率、减少漏磁。
关键词：电磁耦合，无线供电，铁氧体中图分类号：TM15 文献标记码：ADesign of A Simple Wireless Powering SystemXIA ,Zenglin CHEN,QijunDepartment of Control Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, P.R.ChinaAbstract: Wireless powering system is a new technique, which is convenient and safe. Power energy can be transferred to the load without any physical connections. Based on electromagnetic coupling, this paper presents a simple wireless powering prototype, as well as its primary analysis and discussion. It works like a loosely coupled transformer whose primary side and secondary side are detachable. Ferrite pot core is used to improve the coupling efficiency and reduce the magnetic leakage.Key words:Electromagnetic Coupling, Inductive Powering, Detachable Transformer, Ferrite1.引言通常，对手机、笔记本等移动设备的电池充电时需要一个充电器，一端连在市电电源上，另外一端连在移动设备上，频繁的插拔不但使用不便，而且容易损坏，同时也不安全。
电力无线专网可行性研究报告1. 引言随着信息技术的发展，电力行业也逐渐开始探索无线通信技术在电力系统中的应用。
电力无线专网作为一种新型的通信网络，具备覆盖范围广、容量大、实时性要求高等优势，在电力系统运行与监控、安全保障、故障检测与诊断等方面有着广阔的应用前景。
本报告旨在对电力无线专网的可行性进行研究，从技术、经济和可靠性等方面进行评估分析。
2. 技术可行性分析2.1 电力无线专网技术特点电力无线专网采用无线通信技术，能够实现对广域电力系统的全面覆盖，具备以下技术特点： - 高速率传输：电力无线专网能够实现高速率的数据传输，满足电力系统实时监测和控制的需求； - 安全可靠：采用先进的加密算法和安全机制，能够保证无线通信的安全性和稳定性； - 多节点连接：支持多个节点同时连接，实现对多个设备的监控和控制； - 自组织网络：电力无线专网能够实现自组织网络，提高网络的可扩展性和容错性。
2.2 技术问题与挑战电力无线专网在应用过程中面临一些技术问题与挑战： - 网络覆盖与鲁棒性：由于电力系统的特殊性，电力无线专网需要具备广域覆盖的能力，并能够适应复杂的环境和工作条件； - 抗干扰与抗攻击能力：电力无线专网需要具备抗干扰和抗攻击的能力，确保通信的可靠性和安全性； - 能耗与电磁辐射：电力无线专网在部署过程中需要考虑能耗和电磁辐射等问题，提高网络的运行效率和环保性。
2.3 技术可行性评估根据对电力无线专网技术特点和问题的分析，可以得出如下评估结论： - 技术可行性高：电力无线专网具备满足电力系统通信需求的技术特点，并能够应对相关技术问题与挑战； - 技术成熟度逐步提高：无线通信技术的不断发展和成熟，为电力无线专网的实现提供了可靠的技术支持； - 需要进一步研究与测试：在实际应用中，需要进一步进行系统研究和测试，以验证电力无线专网的性能和稳定性。
3. 经济可行性分析3.1 投资与运营成本电力无线专网的建设需要投入一定的资金，包括网络设备采购、基站建设、人员培训等方面的成本。
• 91•矿山作业、水下作业等特殊应用。
随着 Internet 技术的飞速发展，计算机、手机等电子设备得到了广泛的应用，但越来越多的电线和插座给人们的日常生活带来不便。
另外，植入体内的医疗器械在长期供电方面存在很大缺陷。
面对日益突出的问题，无线能源传输技术应运而生，成为社会关注的焦点。
无线充电技术引源于无线电力输送技术。
2 无线电能传输技术的理论基础2.1 理论基础图1 近场和远场区域划分无线电能传输系统的理论基础是磁耦合谐振式传输原理。
根据电磁场理论可知交变的磁场能够产生交变的电场，交变的电场同时也能产生交变的磁场。
高频功率电磁场的发射源是无线统，实验中用到的两个预训练模型来自于Face Net，分别由CASIA-WebFace人脸库和VGGFace2人脸库利用Inception-ResNet-V1模型和softmax损失训练得到，利用这两个预训练模型我们在原始数据集下的人脸识别率分别为99.3%和98.6%。
HSV模型下，图像的色调Hue、饱和度Sat、明度Val分别被归一化[0,1]的范围内，改变三项的值，图3~图4分别给出了不同Hue、Sat、Val与我们的人脸识别系统的识别率的对应关系。
对比度反映的是图像的明暗区域对比程度，保证图像平均亮度不变，扩大或缩小明暗像素点之间的差值，引入percent ∈[-1,1]，得到对比度与识别率关系如图6所示。
这里我们运用的是灰度世界法调节图像的白平衡，引入了灰度值Gray ∈[0,255]来调节图像的白平衡，得到白平衡与识别率的关系如图7所示。
实验的最后对数据集进行了加噪处理，添加的是高斯噪声，调节高斯噪声的方差，得到不同强度下的高斯噪声与识别率的关系如图8所示。
4.结果分析为方便起见，下面我们分别将基于VGGFace2预训练模型和CASIA-WebFace预训练模型结合SVM训练得到的训练模型称为模型一和模型二。
由图3可以看出，在大部分色调下，模型一的识别率要好于模型二，但是中间色调情况下，模型二的识别率要比模型一要好，且模型一和模型二在中间色调的识别率要明显低于两边色调。
由图4可以看出，模型一和模型二分别在低饱和度和高饱和度情况下在识别率上有比较好的表现，且在中间饱和度两种模型都有着接近正常识别率的表现，而过低饱和度或者过高饱和度模型的表现都要低于自然状态下的识别率。
由图5、图6可以看出，对模型一和模型二来讲，过低的明度和对比度都会使识别率极大地降低，而适当提高明度或对比度后，模型的识别率都会趋于稳定接近正常状态下的识别率。
由图7可以看出，通过调节灰度值来改变对图像的白平衡，当灰度值选取过大时，模型的识别率会逐渐下降，但是模型一的表现依旧优于模型二。
由图8可以看出，图像经过高斯模糊后，模型的识别率下降迅速，当高斯噪声增加到一定程度后，模型基本不能起到识别人脸的作用。
5.讨论本文利用了FaceNet中的冻结预训练模型，用做过不同处理的数据集结合SVM训练自己的人脸识别系统，是对迁移学习的一种另类探索：在以后将该预训练模型投入到使用的过程中，在保证达到基本要求的识别准确率的前提下，根据我们的实验结果，确定选择图像参数的范围或者对一些不达标的图像进行筛选，以此为指导进行一些关于图像采集方面的硬件设施的调试，从而使我们的人脸识别模型达到更好的效果。
本文中仅选取了有限的几种图像参数，且仅对基于Inception-ResNet-V1网络结构和SVM分类器的人脸识别系统进行了评测与比较，后续可以选取更多的图像相关参数以及更多的人脸识别方法进行更深入的探讨。
由于能源，环境污染，电池容量及充电基础设施等条件的限制，充电问题成为电动汽车发展过程中面临的最大瓶颈。
无线充电技术可以解决传统传导式充电面临的接口限制、安全问题等，逐渐成为电动汽车充电的主要方式。
静态无线充电与有线充电都存在充电频繁、续航里程短、电池用量大且成本高昂等问题。
因此，电动汽车动态无线充电技术应运而生，本论文从无线电能传输技术的理论上探索通过非接触方式实现能量传输。
1 研究背景无线电能传输技术曾被美国《技术评论》杂志评定为未来十大科研方向之一（张茂春，王进华，石亚伟，无线电能传输技术综述：重庆工商大学学报（自然科学版），2009年4期）。
人类进入家用电器时代以来，电缆传输电能已成为电力传输的主要模式。
在给我们带来用电方便的同时，也带来了许多的问题。
例如，由于摩擦、老化等问题，在电能传输过程中容易产生电火花，从而影响了电力设备的寿命，提高了用电风险。
此外，传统的电缆传输方式已不能满足动态无线供电系统设计探索兰州资源环境职业技术学院魏万云 曹志成李建莉兰州理工大学张永恒• 92•电能传输的发射端，发射端产生的电磁场包括近区场和远区场，如图1所示。
近区场电磁场强度强，电场磁场强度之间无固定函数关系。
能量在发射端和接收端周期性的流动；远区场内电磁场强度弱，磁场和电场强度有固定函数关系，电磁场强度随传输距离的3次方进行衰减。
一般而言，当电压大电流小时，电场远大于磁场；电流大电压小时，电场远小于磁场。
所以说无线电能传输的有效区域是近区场。
磁耦合谐振式电能传输也是一种受迫振动，该方式以谐振“磁耦合”形式实现电能传输。
利用电磁共振耦合原理，两个电磁系统自身的固有频率一样时就能产生共振。
实现电力高效传输。
无线电能传输技术正是基于此原理实现能量的高效传输。
磁耦合谐振式无线电能传输技术在未来有着广阔的应用前景，具有高效率、远距离等优点。
2.2 无线电能传输原理图2 无线电能传输系统发射和接收模型图3 磁耦合谐振式无线电能传输系统简化示意图无线电能传输技术的关键是电磁发射系统和接收系统，如图2示。
磁场耦合谐振的无线电能传输装置由高频驱动电路、发射系统和接收系统构成，其中发射系统包括激励线圈和发射谐振线圈，接收系统包括接收线圈及负载线圈。
发射系统和接收系统是两个固有谐振频率相同的LC震荡电路，当激励信号频率与线圈固有频率相同时，发射、接收线圈发生谐振，在磁场的作用下两线圈之间产生强耦合，实现电能的无线传输。
2006年MIT研究小组在美国AIP论坛上提出基于强耦合理论的磁耦合谐振式无线电能传输技术，并于2007年通过实验进行了验证，以40%的传输效率成功点亮了2m以外的60W灯泡（Budhia M，Boys J T，Covic G A，et al. Development of a Single-Sided Flux Magnetic Coupler for Electric Vehicle IPT Charging Systems：IEEE Transactions on Industrial Electronics，2013年1期）。
图2中发射线圈与激励线圈相耦合，接收线圈与负载线圈耦合，激励线圈与发射线圈、负载线圈与接收线圈之间的距离很小，是近距离感应耦合。
系统正常工作时，激励线圈周围产生一个高频交变磁场，发射线圈利用电磁感应从激励线圈获得能量，当接收线圈的频率和发射线圈的频率相同时发生谐振，两线圈之间形成一条能量传输通道，实现能量的无线传输。
接收线圈中存储的能量，以感应耦合的形式，转移到负载线圈中，供负载使用，从而实现了能量在一定的距离内连续不断的传输。
发射线圈和接收线圈的谐振频率可以通过接入外部电容调节到相同的频率。
简化模型如图3所示。
对于确定的磁耦合谐振式无线电能传输系统，当系统的频率变化时，传输效率也发生变化。
当系统的驱动信号频率与线圈的谐振频率相同即时，传输效率最大；当系统的驱动信号频率偏离线圈的谐振频率时，传输效率逐渐下降。
两线圈间的耦合系数k表征的是两个线圈间的能量传输速度，主要是由两线圈间的距离来决定。
耦合系数k越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，就越容易建立起稳定的能量传输通道。
磁谐振耦合无线电能传输系统主要由高频驱动信号、驱动线圈、发射线圈、接收线圈、谐振电容和负载回路等构成。
为简化系统分析，仅对发生谐振耦合的发射和接收两线圈进行等效分析。
谐振耦合式电能无线传输系统等效电路模型如图所4示。
图4 含驱动源损耗型两耦合谐振线圈等效电路令图中R=R 1=R 2+R L ，L 1=L 2=L，C 1=C 2=C，列基尔霍夫电压方程：Q是谐振电路的品质因数：则可得：所以：• 93•解得：因为耦合因数：所以：负载输出功率：P L =I 22R L两线圈之间的互感近似为：其中u 0为真空磁导率，n为线圈匝数，r为线圈半径，D为线圈间距。
两线圈之间的耦合系数k为：系统传输效率：式中的Q1、Q2分别为发射和接收回路的品质因数。
图5 传输频率如图5所示，对于确定的磁耦合谐振式无线电能传输系统(谐振频率以及R 1、R 2、R L 已定)，传输效率随着系统频率变化时也发生变化。
当系统的激励信号频率与线圈的谐振频率相同即时，传输效率最大；当系统的激励信号频率偏离线圈的谐振频率时，传输效率逐渐下降。
两线圈间的耦合系数k表征的是两个线圈间的能量传输速度，主要是由两线圈间的距离来决定。
耦合系数k 越大，能量从一个线圈传输到另一个线圈的速度就越快，就越容易建立起稳定的能量传输通道。
当把系统的驱动信号频率固定在谐振频率()，耦合系数k越大，系统的传输效率越高。
3 设计方案图由系统设计框图6可知无线电能传输技术主要包括高频逆变电路、整流滤波电路、耦合线圈和逆变控制电路，系统各部分选型与设计对无线电能传输都相当重要，为使系统的能量传输距离、功率和效率达到最优化各部分必须满足对应的需求。
图6 无线电能传输装置总体设计方案4 结束语对于用户来说，无线充电是一项很酷的功能,无线电能传输可以给我们带来我们最想要的方便和效率。
利用无线电能传输技术来制造电动车无线充电，电子遥控门锁，梦幻彩灯等一些有价值的应用，改变了我们的生活方式。
物联网世界此项技术更加必要统一标准的制定、端到端技术的开发将使无线充电成为主流，并使物联网世界充分发挥潜力。
所以实现无线电能传输是我们未来发展的方向，我们要朝这个方向，不懈努力。
作者简介：魏万云，供职于兰州资源环境职业技术学院，研究方向：电子技术、通信工程。
曹志成，供职于兰州资源环境职业技术学院，研究方向：电子技术、电气自动化。
李建莉，供职于兰州资源环境职业技术学院，研究方向：电气自动化。
张永恒，兰州理工大学，研究方向：电气自动化。
项目来源：甘肃省教育科学‘十三五’规划2018年度《基于开发学生创新能力的电子技术课程教学改革研究与实践》课题（课题批准号：GS[2018]GHBGZ046）成果。
