一种应用于电缆数字化的多通道台区识别技术

一种应用于电缆数字化的多通道台区识别技术

张志军 1， 方朝涯 1， 王峥 1

（ 1.浙江图维科技股份有限公司，浙江杭州， 311100）

摘要：本文设计了一种新型的台区识别终端,该方式可停电状态检测、定位迅速、工作稳定、可靠行高等特点。该设备采用工频通信技术,将高速AD交流采样与高速DP数字处理技术结合的操作系统,实现了低压台区用户档案归属、网络拓扑关系、用户设备用电相位和工作相序、三相用电负载平衡度、电网电压畸变系数、电网电压谐波分析等数据信息的测量、采集、存储及传输。提高了供电企业对辖区内客户的高质量和高效率管理。

关键词：台区识别；多通道；工频通信

0引言

随着信息科技、物联网技术的逐渐推进，国网公司对输变电工程设计与管理的要求也不断演进。数字化设计成果的移交是电网设备全生命周期运营重要环节，可使设计和运检从不同的角度审视和观察电网设备。输变电工程数字化设计成果移交作为电网三维数据中心的重要组成部分也需要对其全流程进行正确掌握，确保数字化移交这一运检三维数据资源向调度部门的共享通道畅通。目前国网公司三维模型的设计及移交平台均已上线运行。

1概述

近年来,随着城市化发展的不断进步,居民小区不断增加,用电负荷加大,新增的台区数量巨大,在管理方面暴露出了很多问题,比如一些低压户违约用电,私自搭接线路,这样不仅造成抄表员在抄表过程中无法准确判断该户的电能表属于哪个变压器供电,影响了台区线损指标的完成,还因为客户档案归属的模糊,引发了客户间的计量、债权纠纷,影响了供电企业的形象,同时加重了供电企业的经营风险,同时供电企业的企业效益也受到了一定程度的影响。

2台区识别终端设计

2.1硬件设计

台区识别的通信方式是采用工频通信传输技术,以电力线作为信号传输载体的双向通信方式。这种通信方式又被称作工频过零调制通信技术。它的基本原理是利用电压波形过零点进行信号调制。系统接受操作指令,向外发送信号使电压波形通过人为原因产生一个很微弱的畸变,通过这个畸变来携带信息,位于远方的现场识别装置检测到这个信息,并进行信号的还原,显示出发送方的设各地址和相位信息,从而实现了台区识别。系统示意图如图1所示。

图1系统示意图

台区识别系统AD转换器拟采用AD73360,AD73360是一个含有六路模拟信号输入信道的多功能转换器,它的每一路信号道都包含一个独有的信号处理器,它还包含可编程放大器以及十六位的AD转换组件。AD73360能够实现对多个模拟信号的同时检测,可以降低采样的相位差。AD73360基于它本身具有六个同时采样的数据输入通道,所以非常适合于三个相电流和三个相电压的同时采样。为了减少控制电路的布置,本课题的数据处理模块采用TMS320F2812,它通过与AD转换器的接口来提取AD转换器的数据。接口电路采用了RS485总线和标准串口来进行计算机与DsP之间的通信。接口结构图如图2所示。

图2接口结构设计

2.2信号转换

A/D转换器AD7360它有六个采样通道,每一个通道都可以进行采样,并且通道不同采样的速度可同,它的通道速率也有很多种,这样在同一时间内可以采集多个时间点的数据个通道都设置有程控可变的增益放大器和抗混迭滤波器。他们可以多级联接仗的情况可以将八片级联在一起。这样,信号输入信道的最大数量可以扩展到4由DSP和AD转换器AD73360构成的硬件系统,其AD7350与CPU的连接用同步串行接口SPORT通常情况下DSP都可以匹配合适的SPORT由于SP信号线路一共只有六条,这样减少了电磁的干扰,更节约省了电路板的占用面1)AD73360同步串行通信接口SPORT的工作原理AD73360同步串行通信接口SPORT包含六条信号线,他们分别是SDO:串行数据输出端;SDIFS:数据输入帧同步端sDI:串行数据输入端。

图3信号连接

3台区程序设计

程序设计数据处理器DSP的程序采用C语言编写,并且通过了在们公司的集成开发测试。程序流程如图51所示,DSP的程序设计主要包含AD7360初始化的复位制命令,DSP端GPO和MCBSP的初始化、等待接收AD转换数据等几个。

首先在运行之前,AD73360需要将发送的数据信息写入到发送寄R1中;然后把ADSE设置为高电平,这是AD73360的SPORT就开始进行工P接收到帧同步信号之后,将数据信息打包发送给AD。在这之后AD及时将数据信息写入到发送寄存器DXR1中。这样的话,当每一个帧同步信号到达是,D3有准确的数据用来发送。

DSP的软件程序设计中,初始化MCBSP和GPIO都和均与上文叙述的单片机情况相类似,但AD73360初始化部分却有不同之处。在设计AD73360的级联中,它控制命令输出的先后是有严格规定的,分成两成,第一步先输出AD7330片2的控制命令,第二部输出AD7360片1的控制命在设计TMS320F2812的数据输出流程时,控制字的传送有两个方向:(1)从AD73360片1到AD73360片2D73360片1首先接收到AD73360片2发送的控制命令,进行控制字的验证,验制字的芯片地址码位是否为0,如果不为0,那么自动将这个地址码位减去1个发送给AD73360片2;(2)从DSP到AD73360片1。为了保证AD转换器AD7360能够正常工作,它有两个配置CRA和CRB的要保持相同,而且要在统一时间到达各自的A/D芯片。如果不能同时到达,接口会失败,因为片1和片2不能启动工作状态为了保证程序设计能够完成,我们需提前将两个控制命令写入进DXR中,充DSP的MCBSP拥有的双缓冲特性,确保在任意时间内MCBSP包含至少有送的数据信息。

4.结论

本文这些研究的基础上提出了一种新型的技术,利用工频通信技术进行信号传输。它克服了电力线载波通信的缺点,可靠性高,抗干扰能力强等特点。按照本文的方法设计低压台区识别系统,弥补了现有识别设备存在的问题和工频负荷传输技术,通过通信模块,数据处理模块,电源模块,处理器等几个的功能整合,实现了台区识别设备的多功能化、操作智能化和信息一体化,解决了痛点检测、通讯串扰问题。

参考文献

［1］徐智坚，谢志远，郭以贺．10kV电力线载波通信的抗干扰性研究［J］．电力系统通信。2009,8（12）:6-8

［2］刘祥平,王建明．改进ICA去噪方法在瞬变电磁信号处理中的应用［J］．北京师范大学学报（自然科学版）．2011,9（01）

［3］张志宏．低压电力线载波通信技术及应用探索［J］．科技传播，2011,8

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