電網的發展需要在現有的有線連接基礎上增加無線連接，以進行資產監控和控制。增加無線連接的主要因素包括：
採用帶分散式能源資源與傳統發電、輸電和配電一起使用的分散式微電網模式。
對遠端配電和自動化資產的健康和狀態監控需求提高，監督一次設備的健康和狀態監測，以優化電力管理；資源配置；故障定位，隔離和服務恢復（FLISR）。電網遠端監控有助於實現電網的高效運行，減少停電次數和停電時間，並最大限度地減少損失。
採用帶分散式能源資源與傳統發電、輸電和配電一起使用的分散式微電網模式。
對遠端配電和自動化資產的健康和狀態監控需求提高，監督一次設備的健康和狀態監測，以優化電力管理；資源配置；故障定位，隔離和服務恢復（FLISR）。電網遠端監控有助於實現電網的高效運行，減少停電次數和停電時間，並最大限度地減少損失。
對電網資產進行資料分析，可説明運營商快速發現故障，同時還可對主要設備進行預測性維護，而如今幾乎已不存在這種情況。確定採用哪種特定的無線技術，如低於1 GHz、低功耗藍牙®、Wi-Fi®或多標準協定，取決於資料、頻寬、節點之間的距離、所需連接數、可用功率以及所需的回應時間等因素。
在電網資產中，像故障指示器這樣位於偏遠地區的節點需要連接到一個資料收集器，如圖1所示，以便與集中式系統的自動資料交換。在這樣的應用中，選擇諸如低於1 GHz之類的無線通訊，是因為它覆蓋範圍很廣（幾十米到幾千米不等）且功耗非常低（平均電流為數十微安）。當在現場添加多個節點時，使用一個公共的收集器從遠端設備按需獲取資料時，低於1 GHz也是一種易於配置的低成本技術。
圖1：使用低於1 GHz將故障指示器連接到資料收集器
增加低於1 GHz連接，涉及到與星型網路中的資料收集器進行雙向通信。節點被配置成具有更快的回應時間來通信故障資訊，以最小的延遲傳達包括位置在內的故障資訊，從而提供更快的恢復或自我修復功能。
與其他無線連接解決方案（包括2.4 GHz藍牙低功耗通信）相比，低於1 GHz具有這些優勢：
由於使用較低的傳輸頻率和資料速率，通信範圍較長，因為接收器的靈敏度是資料速率的函數。作為一般的經驗法則，將資料速率降低四倍，可以使通信範圍增加一倍。
低頻（較長波長）射頻（RF）波能夠穿透障礙物，這使低於1 GHz在多種環境下都能正常工作。
在低於1 GHz 射頻法規中允許的低占空比可減少干擾。
使用低於1 GHz連接的常見電網終端設備之一是用於中高壓傳輸的故障電流指示器（FCI）。FCI通過從負載電流中採集功率來供電。可用於採集電流處於幾十微安的範圍內。與FCI集成連接的最大挑戰是，在沒有採集功率的負載電流時，來收集電源時其是否能正常工作。另外，在廣泛的環境條件下（如視線、有障礙物等）工作的要求也限制了傳統電容器或某些電池的使用。因此，對於射頻通信來說，簡化資料傳輸以減少電流消耗至關重要，而這是通過優化節點與收集器之間的通信模式實現的。
有兩種用於管理資料發送（TX）和接收（RX）的模式：信標模式和非信標模式。在非信標模式下，感測器節點始終處於接收模式，因為沒有定義資料收集器可以與之通信的時間，這會轉化為更高的電流消耗（約5 mA）。除了根據節點之間的距離優化傳輸功率水準外，信標模式通信（見圖2）最適合，因為它可以在感測器節點上實現喚醒模式和睡眠模式之間的占空比迴圈，以幫助在收發器關閉時節省電源。
圖2：信標模式通信
信標模式包括在固定的時間間隔內從資料收集器廣播一個信標，所有的感測器節點都能接收到。它使單個感測器節點和收集器之間的通信同步化。感測器節點只有在接收到信標時才會被喚醒，如果收集器想在下一個信標之前發送或接收資料，破譯信標會給感測器提供資訊。此過程可以使感測器可在過渡期間切換到睡眠模式，這對於故障指示器來說理想選擇。
用於為FCI添加連線性的TI參考設計
設計人員在將低於1 GHz連接集成到FCI時，會遇到諸多硬體和固件挑戰。萬物互聯型電網參考設計：使用低於1 GHz的射頻連接故障指示器、資料收集器、Mini-RTU 顯示：
低功率射頻的集成涉及：
網路設置。
使用信標模式進行發送和接收。
包括配置和無線固件升級在內的資料交換。
故障識別和資料通信。
如何通過以下方法最大程度地減少故障指示器和資料收集器之間的功耗：
目前提供了美國（915-MHz）、歐洲電信標準協會（868-MHz）和中國（433-MHz）頻段的電流消耗資料。
RX電流低於6 mA，TX電流低於16 mA（在+10 dBm時）。
能夠在星形網路中實現5 s信標間隔（以RX模式配置的故障指示器）時，實現平均電流消耗小於20μA的能力。
該參考設計通過使用TI的SimpleLink™ 低於1 GHz器件，用於短距離連接多個節點，以及基於SimpleLink微控制器平臺構建的15.4堆疊，提供了一個單一開發環境，具有代碼可移植到多種連線協定的特性，是一種即用型、易於更新的低功耗連接解決方案，有助於解決與節點固件開發相關的挑戰。
低於1 GHz是一種簡易、易於使用和安裝的成本優化方法，可將無線連接添加到現有的電網資產中，從而使傳統資產更加可靠，並提供更快的故障回應。
您是否正在以任何形式進行電網連接的工作？您面臨什麼挑戰？請在評論區告訴我們您的觀點。
其他資源
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“SimpleLink 低於1 GHz CC1310無線MCU。”
“用於物聯網的TI SimpleLink 低於1 GHz無線解決方案：技術介紹。”
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