智能電網中電力通信傳輸參數遠程檢測系統的優化方法研究

摘 要：從對串口電路設計、信號控制電路和軟件系統三個方面分析和優化，發現采用RS485標準串口， XMAX125CE芯片對傳輸參數進行分離，對通信信號進行放大和濾波后，采用智能化軟件系統，設計的系統有著更優秀的監測能力和安全性能。

關鍵詞：串口電路；信號控制；軟件系統

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

隨著我國現代化建設的步伐，能源危機表現得日益嚴峻，人們對環保的意識也逐漸增強，智能電網因其高效、清潔、節能等優點，占據了有利的發展形式，建設智能電網上升至國家戰略層面[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的生產指揮和調度工作，更進一步為電力行業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]。

隨著我國電力行業的不斷發展，智能電網的建設結合了我國電力通信發展的現狀，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的建設。通信系統的可靠性在某種程度上決定了整個系統的優劣，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到各執行機構或者遠方終端，將遠方監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的關鍵技術[2]。

為保障電力系統正常、安全、穩定的運行，電力通信傳輸參數遠程監控系統應運而生。對電力通信信號的能量進行劃分，獲取傳輸參數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遠程監測系統運用，但是其換算復雜、安全性有待提升使得擁有良好監測水平的該系統并得到未廣泛推廣。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中，以圖片的方式傳輸參數，對于遠程監測而言，計算過程簡單，系統的安全性仍是該系統的缺陷[3]。

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

2 智能電網中電力系統通信傳輸參數遠程監測系統優化設計的優化

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的遠程檢測系統目前存在的缺陷為：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重新設計函數計算，降低系統檢測的誤差。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。系統的流暢運行，需要擴大監控中心和檢測點等外部組建模塊的存儲空間。通過光線實現遠程信息傳輸，從而達到短距離現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）

串口作為系統軟件與硬件的聯系紐帶，在電力通信傳輸參數遠程檢測系統中尤為重要。現有的串口通信標準為：RS485和RS232，傳統的電力通信傳輸參數遠程監測系統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個收發器與負載元件同時工作的RS485標準對串口電路重新設計。穩定發送、差別接收是RS485標注接口的特征，采用靈活性更強的收發器1來達到降低串口電路被干擾的可能性。由于收發器通信過程中傳輸參數時電壓最低時僅為200mV可以采用3.3v的普通蓄電池對其供電。需要傳輸的電力通信傳輸參數只要存在于串口電路中，圖1所涉及的串口電路就能夠穩定安全的傳輸。

2.2 信號控制電路的智能化

智能電網通信傳輸參數遠程控制系統能夠遠程監測和準確采集參數的基礎是信號控制，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。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測系統工作前進行預設，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的優勢。

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調用，進行傳輸參數的采集。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，在圖2設計的采集電路被體現出來，將傳統的智能電網中通信傳輸參數遠程檢測系統的功能進行了優化。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，降低系統的運算量，降低系統的監測誤差。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，極大的提升了監測系統的監測水平。最后利用計算機軟件，將通過串口電路傳輸到計算機的電力通信傳輸參數（已經經過參數分離）進行遠程監測。

2.3 軟件系統設計優化

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

3 系統檢測水平優化分析

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

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，實驗優化后設計的系統的誤差范圍在0.004～0.08之間，說明實驗優化設計后的誤差范圍更低。

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

在惡劣條件對系統數據采集和傳輸過程中參數丟失、亂碼、延遲、卡機的故障概率進行統計，發現實驗優化設計后的系統安全性更高，統計結果如表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的優化三個方面對智能電網中通信傳輸參數遠程系統改善，經過分析后發現采用RS485標準串口，采用XMAX125CE芯片對傳輸參數進行分離，可實現最多8個控制器同時工作，進而對通信信號進行放大和濾波后，所重新設計的系統相對于傳統監測系統有著更優秀的監測能力和安全性能。

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遠程監測系統優化設計[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合探討智能電網的實現[J].華北電力技術，2011（2）：17.

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

收稿日期：2018-4-14