基于OFDM 載波通信技術的變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法

張 明，王 超，朱宜東

（國網(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，對電力系統(tǒng)中變壓器設備運行狀態(tài)的監(jiān)測與維護變得尤為重要。由于變壓器分布廣泛，且多數(shù)位于偏遠地區(qū)，使現(xiàn)場采集油色譜數(shù)據(jù)并實時傳輸至數(shù)據(jù)中心進行分析變得極具挑戰(zhàn)性[1]。目前，如何實現(xiàn)變壓器油色譜數(shù)據(jù)的實時和高效傳輸成為急需解決的問題。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方法，如無線電臺和全球移動通信系統(tǒng)（Global System for Mobile Communications，GSM）短信等，受傳輸速率、信號干擾等因素的限制，無法滿足油色譜數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)男枨蟆Ｒ虼耍枰胝活l分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）載波通信技術。OFDM 載波通信技術作為一種先進的無線通信技術，具有抗干擾能力強、頻譜利用率高、支持高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)葍?yōu)點，能夠有效提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蛯崟r性[2]。根據(jù)變壓器色譜數(shù)據(jù)的特點，制定相應的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，在OFDM 載波通信技術的作用下分配數(shù)據(jù)傳輸信道，實現(xiàn)變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸。文章設計的方法為變壓器油色譜數(shù)據(jù)的實時傳輸提供新的思路，有助于提高電力設備的運行效率和安全性。

1 變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法設計

1.1 變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議制定

為實現(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)作為反映變壓器運行狀態(tài)的重要參數(shù)，具有復雜性和多樣性的特點。在數(shù)據(jù)分析的基礎上，對變壓器油色譜數(shù)據(jù)進行編碼處理，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為適合傳輸?shù)母袷剑瑫r保證數(shù)據(jù)的準確性和完整性。編碼過程中，需要考慮數(shù)據(jù)的精度、編碼長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，又能適應不同的傳輸環(huán)境。根據(jù)編碼結(jié)構(gòu)，制定對應的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議[3]。傳輸協(xié)議應明確數(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)議制定過程中，先對變壓器油色譜數(shù)據(jù)進行歸一化處理，具體計算公式為

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；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)的標準氣體濃度。

基于提取的油色譜數(shù)據(jù)特征，對其進行編碼處理。在編碼時，先對油色譜數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，確保在后續(xù)制定數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議時能夠?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，在OFDM載波通信技術的作用下，分配對數(shù)據(jù)傳輸信道。將OFDM 技術應用于數(shù)據(jù)傳輸信息分配，能夠更加動態(tài)地分配信道資源，并根據(jù)用戶需求對信道條件進行優(yōu)化傳輸，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)男阅堋；贠FDM 載波通信技術的油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道分配過程如圖1 所示。在分配過程中，需要先評估油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的質(zhì)量。根據(jù)評估結(jié)果，在OFDM 載波通信技術的作用下，對油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道進行子載波分配。分配方式主要分為兩種，對于特定的數(shù)據(jù)，采用靜態(tài)分配方法，或者根據(jù)信道質(zhì)量的實際情況，對子載波進行動態(tài)分配。基于分配結(jié)果，進一步計算每個分配結(jié)果的調(diào)制比特數(shù)，從而實現(xiàn)信道分配結(jié)果的動態(tài)調(diào)整。

圖1 基于OFDM 載波通信技術的油色譜數(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，計算信道分配結(jié)果的比特數(shù)，即

式中：bt為計算的油色譜數(shù)據(jù)傳輸信道的比特數(shù)。以式（6）計算結(jié)果作為基礎，調(diào)整傳輸信道分配結(jié)果。若計算的比特數(shù)較小，說明當前信道分配結(jié)果較好，無須對其進行再次調(diào)整；若計算的比特數(shù)較大，說明信道分配結(jié)果存在資源浪費的情況，需要根據(jù)實際情況進行調(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)。在傳輸過程中，需要先確定油色譜數(shù)據(jù)的傳輸目標，結(jié)合傳輸距離計算數(shù)據(jù)傳輸?shù)念l率。當計算的傳輸頻率高于設定的閾值，說明當前已完成油色譜數(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，需要進行二次傳輸。

2 實驗測試

為增加實驗結(jié)果的可信度，將文章設計的方法和傳統(tǒng)方法進行對比。設置文章設計的基于OFDM載波通信技術的變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法為方法1，基于機器學習的數(shù)據(jù)傳輸方法為方法2，基于網(wǎng)絡編碼的數(shù)據(jù)傳輸方法為方法3，對比3 種方法在實際應用中的效果。

2.1 實驗準備

以某型號的變壓器為實驗對象，利用變壓器油色譜分析儀采集變壓器的運行數(shù)據(jù)，并匯總采集的數(shù)據(jù)，由此得到對應的實驗數(shù)據(jù)。設置相應的實驗參數(shù)，如表1 所示。

表1 實驗參數(shù)

利用上述實驗參數(shù)構(gòu)建相應的實驗環(huán)境，并在構(gòu)建的實驗環(huán)境中進行后續(xù)實驗測試

2.2 實驗結(jié)果討論

為驗證3 種方法在實際應用中的效果，以誤碼率為評價指標，進行實驗測試。實驗中，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)計其傳輸過程中的誤碼率。具體統(tǒng)計結(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。同時，在多次實驗中，方法1 的誤碼率波動較小，方法2 和方法3 的誤碼率則存在較大差距。由此可見，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 載波通信技術的變壓器油色譜數(shù)據(jù)傳輸方法，通過高效、可靠地傳輸變壓器油中的氣體成分數(shù)據(jù)，為電力系統(tǒng)的安全運行提供有力保障。該方法結(jié)合OFDM 技術的優(yōu)點，利用多載波并行傳輸提高數(shù)據(jù)傳輸速率，同時通過信道編碼等技術增強抗干擾能力，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。此外，通過優(yōu)化參數(shù)配置，可根據(jù)實際應用需求靈活調(diào)整數(shù)據(jù)傳輸性能，以滿足不同場景下的需求。這種方法不僅適用于變壓器油色譜數(shù)據(jù)的傳輸，還可廣泛應用于其他需要高速和可靠數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I域。