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应用电力载波通信实现发射台电力系统监控.doc

上传人:dreamzhangning 文档编号:2284904 上传时间:2018-09-09 格式:DOC 页数:7 大小:167.50KB
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资源描述

1、应用电力载波通信实现发射台电力系统监控出处:传播与制作 作者:陈友茂电力线载波(Power Line Carrier,PLC)是一种利用输电线路作为高频信号传输线路的通信方式。模拟技术用在电力线上传递载波信号,很早就有了。已有的 35500千伏高压电力线载波通信,只是电力系统生产调度和行政联络的通信方式。随着数字处理技术和通信技术的飞速发展,低压电力线信道电力线载波(PLC)倍受重视,并迅速成为国内外电力线载波通信发展的主流方向。它利用现有交流电源线作为通讯线路,把电力线通信技术、网络技术和微控制器相结合,其优点是:电力线和信号线合一,直接利用电力线作为控制总线和数据总线,通过电力线将各控制器

2、与各功能接口和设备相连,实现程序控制和高速数据的传输。无须布设信号线。低压电力线信道特点是电力线导线粗,结构坚固,可靠性高。但电力线是用来传送工频电能的,所以在电力线的结构设计上不可能考虑高频通信技术的特殊要求。电力线上带较高电位,不能直接接触;线路上杂音电平也很高,给组织高频通道带来一定的困难。但广播电视发射台站的供电系统相对独立,电力载波的特点是比较难以穿透变电系统(变压器等),同时高频干扰也由于变电系统的隔离而减少,为电力载波创造一个稳定安全的应用环境。电力载波的优势得到了最大的体现。如果通过在控制端(总控中心)连接其他的通信网络(GPRS、WAN、PSTN 等),使系统实现遥测遥控。适

3、合偏远的广播电视发射中心实现无人值守。我们采用科强公司的 KQ-100系列电力载波通信模块,该模块采用 FSK方式,与扩频方案,有以下优点:(1)用户不需要对模块初始化。(2)用户可根据通讯媒质的不同选用100、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、19200BPS 的波特率,适用于各种不同的应用领域。(3)用户可以灵活地使用中继通讯方式,从而使通讯距离延伸,目前已有客户设计成功 27级无中心中继,在许多复杂环境下能 100%实现无误码通讯。(4)对传输线、特别是电力线上的干扰抑制能力强,抑制能力最高可达 80db。系统通过监控多个用电功率消耗终端的情况,包括电流和

4、电压,以及设备温升等数据对设备进行实时监测定时记录;根据设置自动控制,切换状态异常的设备或根据播出时间表开关或转换播出设备;系统配置 GPRS模块,LAN 接口,可以连接到 INTERNET或移动网络,根据需要进行遥控和遥测,或异常情况及时通知相关人员,从而进行人工干预,保障播出。系统包括监控终端,控制中心,及相应应用软件,网络模块等构成。监控终端包括信号采集系统,控制切换系统,逻辑控制系统,电力载波传输系统构成,位于受检测的设备端。可以根据需要增加多个监控终端(不多于 256个);控制中心包括电力载波通信系统,数据采集记录系统,控制系统,万年历,GPRS 通信组件,LAN 组件等,系统配备

5、WEB SERVER,可以向外发布系统信息或通过远程控制;控制中心可以级联和设置总控中心。本监控系统整体结构如下:以下就硬件实现电路作简单描述:硬件实现的关键是监控终端的设计,它包括多个功能模块。图 3 电压采样模块一:数据采集模块.进行对现场三相(或单相)电压电流数据采集返回监控中心,进行实时信息反馈。模块如下:对现场电压电流进行线性整流:硬件对现场三相电压电流进行整流,及经信号采集电路对外电网进行隔离,及对电压幅度大小进行采样。通过实践,为防止间接雷击,我们把电压采样的电路做了以下修改,效果明显。经线性整流之后进行 A/D转换,A/D 转换芯片进行高精度 A/D转换芯片,通道采样A/D转换

6、数据返回 CPU进行对数据封装,返回调度中心由上层软件进行解码,以 BCD格式反应出现场各回路电压电流值。不同的设备还可以增加温度监控等模块。由硬件程序提供接口供上层通信进行时实查询。硬件程序流程图如下:图 4 数据采集流程图模块功能:将开关灯控制回路数据返回模块二:控制切换模块。硬件继电器输出驱动模块。模块功能:继电器开启控制电路。本模块,提供继电器控制器电路由高低电平开启:可控制配电箱接触器吸合,及断开。硬件逻辑图下图显示:图 5 继电器控制逻辑模块三:通信模块。通过 KQ-100系列载波通信模块直接连接电力系统,以电力传输线作为通信介质,无须铺设线路或占用无线电频率资源。模块与 MCU执

7、行 RS-232的通信标准。模块四:时钟、看门狗电路。时钟电路提供精确的时间记录,数据包中包含时间戳,同时记录操作时间戳,看门狗提供程序运行保护,一旦 MPU/MCU处于未知状态,比如程序“跑飞”或进入死循环,就需要将系统复位。监控终端是采集数据和远端控制的执行机构,在系统中,控制前端是系统通信介质转换、数据整合、分布管理等功能的执行机构。控制前端的关键是有可任意扩充的终端通信控制模块,GPRS、LAN 接入模块,以及管理、设置多个监控终端的软件操作平台。硬件测试报告主控板测试稳定性现场温度测试:温度值:80各芯片都没有发生很大的电子迁移,各芯片都能正常工作在这一温度范围。现场环境雷电测试防雷

8、测试环境主要分为雷电多发点,系统工无法防护直接雷。经改进.在其三相电压采集前增加防雷器以及对系统设计规范中行一步改进。防间接雷电有很好的效果。过流过压测试系统采用高精度稳压电源设计。设计熔断保险丝,后级继电器具有大负载能力。GPRS测试报告通过两个监控点现场观察,运行 AT命令,发现硬件能及时重启但无法联上调度中心服务器,再经硬件硬重启系统还是无法联上服务器,观察 GPRS状态,发现 GPRS重启之后有主动联上服务器,但尝试几次失败后,GPRS 状态返回等待状态。问题分析原因如下:1.通信层从移动网络至上层软件部份;2.信号层从各点分析,无法上线地点都为人口密集区,由于 GPRS信道是受话路信

9、号影响;3.上层软件层问题,可能由于某种原因,屏蔽掉数据; Ping statistics for 218.204.47.1:Packets: Sent=753, Received=610, Lost=143(18% loss),Approximate round trip times in milli-seconds:Minimum=663ms, Maximum=1694ms, Average=884ms对现场采用移动电脑及 NOKIA GPRS设备进行 CMNET TEST以上数据通信为 GPRS模块可接受范围。结论从广播电视发射台站电力系统的应用环境分析,有以下特点:供电线路相对独立,电磁干扰环境比较好,电力传输线路有时较长(偏远台站),雷电较多。因此适合使用电力载波通信系统进行监控。其特点低成本,可靠,容易实施,方便维护,有良好扩展性

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