智能電網中電力通信傳輸參數(shù)遠程檢測系統(tǒng)的優(yōu)化方法研究

摘 要：從對串口電路設計、信號控制電路和軟件系統(tǒng)三個方面分析和優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)采用RS485標準串口， XMAX125CE芯片對傳輸參數(shù)進行分離，對通信信號進行放大和濾波后，采用智能化軟件系統(tǒng)，設計的系統(tǒng)有著更優(yōu)秀的監(jiān)測能力和安全性能。

關鍵詞：串口電路；信號控制；軟件系統(tǒng)

中圖分類號：TM73 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）14-0062-02

1 引 言

隨著我國現(xiàn)代化建設的步伐，能源危機表現(xiàn)得日益嚴峻，人們對環(huán)保的意識也逐漸增強，智能電網因其高效、清潔、節(jié)能等優(yōu)點，占據(jù)了有利的發(fā)展形式，建設智能電網上升至國家戰(zhàn)略層面[1]。物理電網與傳感測量技術、信息技術、計算機技術、控制技術和通信技術有機結合形成的新型電網稱之為智能電網。電力通信不僅承擔了電力行業(yè)的生產指揮和調度工作，更進一步為電力行業(yè)的組織管理和自動化通信提供服務，在智能電網中起到了支撐和保障作用[2]。

隨著我國電力行業(yè)的不斷發(fā)展，智能電網的建設結合了我國電力通信發(fā)展的現(xiàn)狀，國家電網的通信網絡建設已經取得了一定的成績。然而無論是智能配電網絡還是用電信息的采集，在我國智能電網建設中的難點都是通信系統(tǒng)的建設。通信系統(tǒng)的可靠性在某種程度上決定了整個系統(tǒng)的優(yōu)劣，通信是配電自動化必須借助的手段，承載著將控制中心的命令下發(fā)到各執(zhí)行機構或者遠方終端，將遠方監(jiān)控單元采集到的信息傳輸至控制中心的使命，是建設智能配電系統(tǒng)的關鍵技術[2]。

為保障電力系統(tǒng)正常、安全、穩(wěn)定的運行，電力通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)控系統(tǒng)應運而生。對電力通信信號的能量進行劃分，獲取傳輸參數(shù)來保障高效地傳輸電力通信的方式，被國內部分電力通信參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)運用，但是其換算復雜、安全性有待提升使得擁有良好監(jiān)測水平的該系統(tǒng)并得到未廣泛推廣。智能三維圖像建模在智能電網中也被相關設計人員提出，在這種三維圖像電力通信傳輸系統(tǒng)中，以圖片的方式傳輸參數(shù)，對于遠程監(jiān)測而言，計算過程簡單，系統(tǒng)的安全性仍是該系統(tǒng)的缺陷[3]。

傳統(tǒng)的電力通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)還有很大的優(yōu)化提升空間[4]，目前的優(yōu)化方式普遍采用在系統(tǒng)設計中對系統(tǒng)電路和計算方法進行優(yōu)化，采集電路從而對信號進行參數(shù)分離，優(yōu)化型號傳輸性能，提高智能電網中電力通信傳輸參數(shù)遠程檢測系統(tǒng)的安全方面設計監(jiān)測水平更高、安全性更好的系統(tǒng)。

2 智能電網中電力系統(tǒng)通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化設計的優(yōu)化

設計信號控制電路、采集電路和串口電路的智能電網中電力傳輸參數(shù)的遠程檢測系統(tǒng)目前存在的缺陷為：安全性較差、檢測水平低，可以利用計算機軟件技術對檢測參數(shù)重新設計函數(shù)計算，降低系統(tǒng)檢測的誤差。中央處理器作為模塊的核心，對外主要連接通信模塊和信號采集模塊。系統(tǒng)的流暢運行，需要擴大監(jiān)控中心和檢測點等外部組建模塊的存儲空間。通過光線實現(xiàn)遠程信息傳輸，從而達到短距離現(xiàn)場控制與遠距離遠程控制同時進行的目的。

2.1 串口電路設計（見圖1）

串口作為系統(tǒng)軟件與硬件的聯(lián)系紐帶，在電力通信傳輸參數(shù)遠程檢測系統(tǒng)中尤為重要?，F(xiàn)有的串口通信標準為：RS485和RS232，傳統(tǒng)的電力通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)采用的是被率先提出的RS121標準。RS232標準的傳輸能力和其他各項指標均不如RS485標準。采用安全性更強，可容納最多32個收發(fā)器與負載元件同時工作的RS485標準對串口電路重新設計。穩(wěn)定發(fā)送、差別接收是RS485標注接口的特征，采用靈活性更強的收發(fā)器1來達到降低串口電路被干擾的可能性。由于收發(fā)器通信過程中傳輸參數(shù)時電壓最低時僅為200mV可以采用3.3v的普通蓄電池對其供電。需要傳輸?shù)碾娏νㄐ艂鬏攨?shù)只要存在于串口電路中，圖1所涉及的串口電路就能夠穩(wěn)定安全的傳輸。

2.2 信號控制電路的智能化

智能電網通信傳輸參數(shù)遠程控制系統(tǒng)能夠遠程監(jiān)測和準確采集參數(shù)的基礎是信號控制，通信信號被過濾放大，并作用在電路通信運行前，對電力通信信號進行調節(jié)。信號控制電路的組成方式為：濾波電路在下端，信號放大電路在上端。先對電力通信信號進行放大，然后再對其進行過濾即所說的濾波。采集頻率一般會在遠程監(jiān)測系統(tǒng)工作前進行預設，高于采集頻率0.5倍的采集頻率的諧波都會被濾波電路過濾掉。這種具有高安全性和低阻抗輸出的低通二階無窮增益濾波電路有著相當?shù)膬?yōu)勢。

智能采集電路會在通信信號控制工作結束后被遠程檢測系統(tǒng)調用，進行傳輸參數(shù)的采集。而加入到采集電路中的我國某公司新產品XMAX125CE芯片，對電路工作效率和安全性的提升有著顯著的提升。4個通道同步遠程采集的通信傳輸參數(shù)，在圖2設計的采集電路被體現(xiàn)出來，將傳統(tǒng)的智能電網中通信傳輸參數(shù)遠程檢測系統(tǒng)的功能進行了優(yōu)化。XMAX125CE芯片將信號先進行A/D轉換，信號轉換完成后被4個遠程采集通道參數(shù)分離。分離過程中，采集評語必須與電力通信信號的頻率相同，降低系統(tǒng)的運算量，降低系統(tǒng)的監(jiān)測誤差。這種采集電路最多允許8個通道的信號同時輸入，也就意味著最多可以使用8個信號控制器同時工作，極大的提升了監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測水平。最后利用計算機軟件，將通過串口電路傳輸?shù)接嬎銠C的電力通信傳輸參數(shù)（已經經過參數(shù)分離）進行遠程監(jiān)測。

2.3 軟件系統(tǒng)設計優(yōu)化

頻率、電壓、功率、電流等參數(shù)在設計智能電網中電力通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)時，需要被重點監(jiān)測，并且需要將監(jiān)測所得值與DL/T547-1994國標進行比較，監(jiān)測電網通信是否正常運行。第一步：系統(tǒng)初始化；第二部模塊初始配制，信號開始被采集，信號被傳輸至協(xié)調器節(jié)點匯總。系統(tǒng)監(jiān)測誤差可以通過軟件進行優(yōu)化處理。系統(tǒng)自我修復和故障檢測、自我故障排除也可以通過軟件系統(tǒng)設計的手段達到。當初始化系統(tǒng)時，信號會被處理器監(jiān)測，如果發(fā)現(xiàn)信號飽和，處理器會自動再一次確定是否出現(xiàn)故障，當監(jiān)測到信號依然飽和時，就會判斷電路系統(tǒng)出現(xiàn)故障，反饋出錯誤信息，對遠程進行系統(tǒng)報錯；如果再次確認信號沒有飽和，則會判斷電路正常，系統(tǒng)繼續(xù)正常運行，繼續(xù)監(jiān)測。這種能夠進行自檢，發(fā)現(xiàn)故障的軟件設計，降低了人工排除故障的工作量，在一定的程度上表現(xiàn)出智能性的效果。

3 系統(tǒng)檢測水平優(yōu)化分析

監(jiān)測誤差與監(jiān)測效率作為智能電網中電力通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)的重要因素，需要設計實驗對某電企通信傳輸參數(shù)進行遠程監(jiān)測，平率、電流、功率和電壓作為重點監(jiān)測對象。

分析表1得到如下結論：對照組1的誤差范圍在0.06～0.015之間，對照組2的誤差范圍在0.008～0.013之間，實驗優(yōu)化后設計的系統(tǒng)的誤差范圍在0.004～0.08之間，說明實驗優(yōu)化設計后的誤差范圍更低。

分析表2得到如下結論：通過對對象監(jiān)測時間的比較發(fā)現(xiàn)實驗優(yōu)化后設計組的監(jiān)測時間比對照組1和對照組2都低，說明優(yōu)化改進后的方案監(jiān)測效率得到了提高。

在惡劣條件對系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和傳輸過程中參數(shù)丟失、亂碼、延遲、卡機的故障概率進行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)實驗優(yōu)化設計后的系統(tǒng)安全性更高，統(tǒng)計結果如表3所示。

4 結 論

通過對串口電路設計、信號控制電路智能化和軟件系統(tǒng)的優(yōu)化三個方面對智能電網中通信傳輸參數(shù)遠程系統(tǒng)改善，經過分析后發(fā)現(xiàn)采用RS485標準串口，采用XMAX125CE芯片對傳輸參數(shù)進行分離，可實現(xiàn)最多8個控制器同時工作，進而對通信信號進行放大和濾波后，所重新設計的系統(tǒng)相對于傳統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)有著更優(yōu)秀的監(jiān)測能力和安全性能。

參考文獻

[1]任 鵬.電力通信傳輸技術在智能電網中的應用探究[J].大科技，2017（8）.

[2]王 倩.淺論智能電表在智能電網中的作用及應用前景[J].河南科技，2014（3）：113.

[3]姜紹艷.通信技術在智能電網中的應用需求研究[J].日用電器，2011（9）：30～32.

[4]王 坤.智能電網中電力通信傳輸參數(shù)遠程監(jiān)測系統(tǒng)優(yōu)化設計[J].電網與清潔能源，2017，33（7）：47～52.

[5]佚 名.日本和美國的電力公司聯(lián)合探討智能電網的實現(xiàn)[J].華北電力技術，2011（2）：17.

[6]朱子坤，黃淑瓊，梁 昕.茂名地區(qū)電力通信光傳輸網絡優(yōu)化研究[J].城市建設理論研究：電子版，2011（36）.

收稿日期：2018-4-14