尽管过去存在可靠性问题,但公平地说,无线网络已经全面进入行业,特别是在恶劣的环境、难以到达的地点或电缆较长的地方。西弗吉尼亚州的一家公用事业公司面临所有这三个标准,不仅面临如何监控其资产的问题,还面临如何让无线信号覆盖信号通信所需的距离的问题。
为了遵守美国联邦航空管理局(FAA)的规定,在修建了一条150英里长的输电线后,这家公用事业公司必须安装稳定信标阻碍灯,以警告飞机高压输电线的存在。这些灯的运行也必须被持续监控。
这些灯安装在跨越崎岖多山地形的高塔上,使监控变得困难。有些塔实际上是无法进入的,所以派一队人去手动检查灯光既困难又昂贵。
为了解决这个问题,公用事业公司求助于斯特林工程解决方案,是一家专业应用无线技术的工程销售及服务公司。斯特林用900兆赫的无线系统解决了这个问题菲尼克斯.
穿越崎岖的地形
这条500千伏的输电线路穿过宾夕法尼亚州西南部到西弗吉尼亚州再到弗吉尼亚州北部的三个山区走廊。为了满足大西洋中部地区的电力需求,防止电网过载,这条新线路是必要的。这条线路将防止区域电网的电力问题,这些问题可能会导致停电、轮流停电和限电。这条输电线有661个结构,耗资近10亿美元。
该公司选择500千伏作为运行电压,因为沿着三个输电走廊的所有变电站都包含500千伏的组件。但是,它使用了765千伏的线路建设技术,以便根据系统需要将来进行转换。以后将运行升级到765千伏,只需要在变电站增加适当的变压器和相关设备。
斯特林公司总裁里德•加斯特说:“建造输电线不是挑战,但满足美国联邦航空局的要求,监控稳定信标障碍灯才是挑战。”“在此之前,没有任何公用事业公司建造过如此规模的FAA灯光监控系统,由于山区地形,该系统存在特殊问题。传输线的路径不允许采用典型的主/多中继器拓扑结构,因此许多无线电必须作为中继器为线路上的其他无线电服务。
Sterling Engineering Solutions,总部位于弗吉尼亚州塞勒姆,专注于市政,公用事业,工业,军事和制造应用的仪表,控制和通信。Sterling在应用无线和许可无线电通信系统(包括802.11,900 MHz, VHF和UHF)方面的专业知识使其成为解决塔传输问题的一个很好的候选人。
Garst说:“除了为该项目提供通信和监控设备外,Sterling还协助业主和承包商设计系统,并提供了相关文件和图纸。”工程活动包括软件路径分析,以确定中继器的位置。
将无线
斯特林考虑了几种无线遥测技术,包括卫星、蜂窝和免许可证无线电。在最后的分析中,900mhz频段的无许可证收音机提供了最低的拥有成本。
Garst说,该项目使用Phoenix Contact可信无线以太网收音机。“这些900兆赫的无线电有可扩展的I/O模块,映射到Modbus TCP寄存器,”他解释道。“I/O模块监控发送到每个灯的电流,并向每个塔上的两个灯发送输出,以交替运行。”
无线电有机载Modbus寄存器,用于接收信号强度指示,灯的电压由可扩展I/O模块提供。这些寄存器由远程终端单元(RTU)轮询。来自这些寄存器的变量被用来监视整个系统的操作。
斯特林安装了近100台收音机;70座照明建筑(装有联邦航空局照明的塔)上都有一台收音机,其余的收音机用作中继器。加斯特说:“有些无线电通过多达7个中继器进行通信,该系统有15个独立的无线电网络。”“其中一些网络是通过沿着传输线走廊铺设的光纤地线相互连接的。”
塔上的灯不闪烁,而是每个结构上的两盏灯每天交替运行,这样每盏灯在其生命周期中运行的时间相等。安装在变电站的两个rtu发送信号交替运行灯。每个RTU轮询其无线电以获取操作数据,并向每个照明结构发送命令,以确定对中的哪一盏灯将运行。
加斯特解释说:“如果结构上的一盏灯坏了,操作部门就会通知维修人员需要进行维修。”“如果建筑物上的两个灯都停止工作,就会联系美国联邦航空局,向飞行员发出通知。”
变电站的rtu通过冗余的串行Modbus接口连接到每个变电站的SCADA系统。它们使用两个端口进行冗余。
本地传呼系统在刚刚超过928兆赫频率时会产生干扰,因此在每个收音机上安装了射频陷波滤波器,以限制暴露在干扰频率下。
所有的站点都使用太阳能,因此无线电必须在电压低于12 VDC的情况下可靠工作。这些收音机没有装在装有空调的外壳里,因此它们受到极热和极冷的影响,并根据其额定温度在0-65°C的温度下工作。
凤凰通讯公司还提供了避雷器以及天线和相关的电缆系统。
Sterling提供了现场支持,包括无线电配置和测试,系统故障排除,以及为rtu、光纤设备和HMIs编程。由红狮控制公司生产的HMIs与两个rtu一起安装,以提供系统状态的概述。
该系统在2011年年中正式开通之前运行了两个月。从那时起,该系统就像设计的那样运行,通过消除手动监控每个塔的照明系统,节省了公用事业公司的金钱和时间。