張 明，王 超，朱宜東

（國(guó)網(wǎng)山東省電力公司棗莊供電公司，山東 棗莊 277000）

0 引 言

隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)電力系統(tǒng)中變壓器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)與維護(hù)變得尤為重要。由于變壓器分布廣泛，且多數(shù)位于偏遠(yuǎn)地區(qū)，使現(xiàn)場(chǎng)采集油色譜數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)傳輸至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析變得極具挑戰(zhàn)性[1]。目前，如何實(shí)現(xiàn)變壓器油色譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)和高效傳輸成為急需解決的問(wèn)題。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，如無(wú)線(xiàn)電臺(tái)和全球移動(dòng)通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications，GSM）短信等，受傳輸速率、信號(hào)干擾等因素的限制，無(wú)法滿(mǎn)足油色譜數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨?。因此，需要引入正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）載波通信技術(shù)。OFDM 載波通信技術(shù)作為一種先進(jìn)的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、頻譜利用率高、支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，能夠有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯?shí)時(shí)性[2]。根據(jù)變壓器色譜數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，制定相應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，在OFDM 載波通信技術(shù)的作用下分配數(shù)據(jù)傳輸信道，實(shí)現(xiàn)變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸。文章設(shè)計(jì)的方法為變壓器油色譜數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸提供新的思路，有助于提高電力設(shè)備的運(yùn)行效率和安全性。

1 變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法設(shè)計(jì)

1.1 變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議制定

為實(shí)現(xiàn)變壓器油色譜數(shù)據(jù)的高效傳輸，需要分析變壓器油色譜數(shù)據(jù)的特性，并處理現(xiàn)有的變壓器油色譜數(shù)據(jù)。變壓器油色譜數(shù)據(jù)作為反映變壓器運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，具有復(fù)雜性和多樣性的特點(diǎn)。在數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)變壓器油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合傳輸?shù)母袷?，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。編碼過(guò)程中，需要考慮數(shù)據(jù)的精度、編碼長(zhǎng)度以及編碼效率等因素，確保編碼后的數(shù)據(jù)既能完整保留原始信息，又能適應(yīng)不同的傳輸環(huán)境。根據(jù)編碼結(jié)構(gòu)，制定對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議[3]。傳輸協(xié)議應(yīng)明確數(shù)據(jù)的傳輸方式、傳輸速率、傳輸順序等要素，確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的穩(wěn)定性和可靠性。

在變壓器油色譜傳輸協(xié)議制定過(guò)程中，先對(duì)變壓器油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理，具體計(jì)算公式為

式中：κ1為油色譜數(shù)據(jù)的峰面積；y(t)為油色譜數(shù)據(jù)；bs為油色譜數(shù)據(jù)的基線(xiàn)；κ2為油色譜數(shù)據(jù)的特征氣體濃度；Vi為油色譜數(shù)據(jù)的特征氣體體積；Vb為油色譜數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度。

基于提取的油色譜數(shù)據(jù)特征，對(duì)其進(jìn)行編碼處理。在編碼時(shí)，先對(duì)油色譜數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換處理，確保在后續(xù)制定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)更好的傳輸效果[5]。在提取油色譜數(shù)據(jù)特征的過(guò)程中，數(shù)據(jù)編碼處理的公式為

式中：K為變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸覆蓋范圍；f為傳輸協(xié)議的可控范圍；χ為變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸距離；β為數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇螖?shù)；α為變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸頻率。

1.2 基于OFDM 載波通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸信道分配

以制定的油色譜數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為基礎(chǔ)，在OFDM載波通信技術(shù)的作用下，分配對(duì)數(shù)據(jù)傳輸信道。將OFDM 技術(shù)應(yīng)用于數(shù)據(jù)傳輸信息分配，能夠更加動(dòng)態(tài)地分配信道資源，并根據(jù)用戶(hù)需求對(duì)信道條件進(jìn)行優(yōu)化傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅?。基于OFDM 載波通信技術(shù)的油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道分配過(guò)程如圖1 所示。在分配過(guò)程中，需要先評(píng)估油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的質(zhì)量。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，在OFDM 載波通信技術(shù)的作用下，對(duì)油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道進(jìn)行子載波分配。分配方式主要分為兩種，對(duì)于特定的數(shù)據(jù)，采用靜態(tài)分配方法，或者根據(jù)信道質(zhì)量的實(shí)際情況，對(duì)子載波進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配。基于分配結(jié)果，進(jìn)一步計(jì)算每個(gè)分配結(jié)果的調(diào)制比特?cái)?shù)，從而實(shí)現(xiàn)信道分配結(jié)果的動(dòng)態(tài)調(diào)整。

圖1 基于OFDM 載波通信技術(shù)的油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道分配流程

數(shù)據(jù)傳輸信道的信噪比為

式中：ki表示油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的信噪比；Px表示油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的信號(hào)功率；Pz表示油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的噪聲功率。數(shù)據(jù)傳輸信道的信噪比越大，信道的質(zhì)量越好。將信噪比結(jié)果作為基礎(chǔ)，計(jì)算信道分配結(jié)果的比特?cái)?shù)，即

式中：bt為計(jì)算的油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的比特?cái)?shù)。以式（6）計(jì)算結(jié)果作為基礎(chǔ)，調(diào)整傳輸信道分配結(jié)果。若計(jì)算的比特?cái)?shù)較小，說(shuō)明當(dāng)前信道分配結(jié)果較好，無(wú)須對(duì)其進(jìn)行再次調(diào)整；若計(jì)算的比特?cái)?shù)較大，說(shuō)明信道分配結(jié)果存在資源浪費(fèi)的情況，需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

1.3 變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸

根據(jù)制定的油色譜數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議，結(jié)合數(shù)據(jù)傳輸信道的分配結(jié)果，傳輸變壓器油色譜數(shù)據(jù)。在傳輸過(guò)程中，需要先確定油色譜數(shù)據(jù)的傳輸目標(biāo)，結(jié)合傳輸距離計(jì)算數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率。當(dāng)計(jì)算的傳輸頻率高于設(shè)定的閾值，說(shuō)明當(dāng)前已完成油色譜數(shù)據(jù)的傳輸；反之，則存在部分油色譜數(shù)據(jù)的傳輸未完成，需要進(jìn)行二次傳輸。

2 實(shí)驗(yàn)測(cè)試

為增加實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度，將文章設(shè)計(jì)的方法和傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比。設(shè)置文章設(shè)計(jì)的基于OFDM載波通信技術(shù)的變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法為方法1，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)傳輸方法為方法2，基于網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)傳輸方法為方法3，對(duì)比3 種方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果。

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

以某型號(hào)的變壓器為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，利用變壓器油色譜分析儀采集變壓器的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并匯總采集的數(shù)據(jù)，由此得到對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，如表1 所示。

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

利用上述實(shí)驗(yàn)參數(shù)構(gòu)建相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，并在構(gòu)建的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論

為驗(yàn)證3 種方法在實(shí)際應(yīng)用中的效果，以誤碼率為評(píng)價(jià)指標(biāo)，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中，利用3 種方法傳輸不同信噪比環(huán)境下的變壓器油色譜數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)其傳輸過(guò)程中的誤碼率。具體統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表2所示。

表2 3 種方法的傳輸結(jié)果

由表2 可知，隨著信噪比的增大，方法1 的誤碼率逐漸降低，方法2 和方法3 的誤碼率則呈現(xiàn)出較大的波動(dòng)。同時(shí)，在多次實(shí)驗(yàn)中，方法1 的誤碼率波動(dòng)較小，方法2 和方法3 的誤碼率則存在較大差距。由此可見(jiàn)，方法1 的傳輸效果較好，能穩(wěn)定地傳輸變壓器中的油色譜數(shù)據(jù)，保證傳輸數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3 結(jié) 論

基于OFDM 載波通信技術(shù)的變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法，通過(guò)高效、可靠地傳輸變壓器油中的氣體成分?jǐn)?shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供有力保障。該方法結(jié)合OFDM 技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，利用多載波并行傳輸提高數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)通過(guò)信道編碼等技術(shù)增強(qiáng)抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。此外，通過(guò)優(yōu)化參數(shù)配置，可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求靈活調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸性能，以滿(mǎn)足不同場(chǎng)景下的需求。這種方法不僅適用于變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸，還可廣泛應(yīng)用于其他需要高速和可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域。