EDGE技術在電力設備遠程監控系統中的應用

滕志軍,王晨臣,劉曉翠,任 舉

(東北電力大學信息工程學院,吉林 吉林 132012)

EDGE技術在電力設備遠程監控系統中的應用

滕志軍,王晨臣,劉曉翠,任 舉

(東北電力大學信息工程學院,吉林 吉林 132012)

闡述了EDGE無線路由通信系統的性能優越性,對系統硬件設計和軟件設計進行了分析。將EDGE技術應用于電力系統監控中,保證了現場對實時性和可靠性的要求。

EDGE;電力通信;GPRS;TCP;遠程監控

隨著我國電力系統的發展,對電力系統自動化程度提出了更高的要求。目前,我國的電力系統自動化主要形式是應用計算機實現對電力系統的監控,但是,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設備的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所鋪設的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復雜,管理難度很大。如果將監控裝置,安裝在被監控設備旁邊,將設備的電壓、電流量在此裝置內轉換成數字量后,通過網絡送到主控室,則可免除鋪設大量的控制電纜帶來的不便。EDGE是一種增強型數據速率 GSM演進技術,其技術優越性可滿足電力系統的要求。

1 EDGE網絡性能

EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution)即增強型數據速率 GSM演進技術。EDGE是一種從 GSM到 3G的過渡技術,在 GSM系統中采用了一種新的調制方法,即先進的多時隙操作和 8PSK調制技術。由于 8PSK可將現有 GSM網絡采用的GMSK調制技術的信號空間從 2擴展到 8,從而使每個符號所包含的信息是原來的 4倍。這種技術能夠充分利用現有的 GSM資源。因為它除了采用現有的 GSM頻率外,還利用了大部分現有的 GSM設備,而只需對網絡軟件及硬件做一些較小的改動。EDGE還能夠與 WCDMA制式共存,這也正是其所具有的彈性優勢。EDGE技術有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動數據標準,它的最高速率可達 384 kbit/s,可以充分滿足未來無線多媒體應用的帶寬需求。

2 系統硬件設計

2.1 系統原理

系統采用 AT89S52單片機為核心,擴展了RAM,附有看門狗、采集模塊、人機接口模塊等,單片機串口電壓通過轉換后實現與 EDGE的連接。系統結構如圖 1所示。

2.2 采集模塊

圖1 系統原理框圖

CS5460A是具有能量計算功能的 CMOS單片功率測量芯片,其內部集成了 1個可編程增益放大器(PGA)、2個 16位分辯率的△∑模數轉換器、2個高通濾波器、2個高速數字濾波器、AC或 DC系統校準電路、相位補償電路、片上 2.5 V基準電壓、電源監視器、看門狗電路、內部時鐘發生器、1個與SPITM和 MicrowireTM標準兼容的三線串行接口、寄存器組等。芯片上電復位后,片上寄存器組為初始化狀態,轉換器處于命令模式,等待有效命令。單片機發出相應命令后芯片開始工作,電流和電壓通道的采樣信號被片內放大器放大,經轉換、濾波、計算等得到相應結果,存入內部寄存器中。結果可以表示成相對滿量程百分比的 24位有符號或無符號數據的形式輸出或由硬件采用可編程脈沖形式輸出。

CS5460A具有的這些特點,加上價格便宜,為實現各種儀表的多功能、高精度、高穩定性提供了較好的硬件條件。

圖2是 CS5460A與 AT89S52接口電路,其中CS5460A的 4條串口線與微處理器的 I/O相連,P1.3控制片選信號 P1.0和 P1.1分別進行數據讀寫,SCLK通過向微處理器發送時鐘信號來保證數據收發的同步。

圖2 CS5460A與 AT89S52接口電路

2.3 EDGE無線通信模塊

EDGE無線通信模塊采用 GF-6026AW EDGE模塊,主要應用于行業用戶的無線數據傳輸業務以及無線路由上網等。EDGE/GPRS無線路由產品采用標準TCP/IP協議,安裝簡單、易于維護、使用方便。

EDGE無線通信模塊與微處理器通過串口連接,由于 EDGE模塊的串口和微處理器的串口電平不一樣,因此需要電平轉換,二者連接方法如圖 3所示。

圖3 EDGE模塊電平轉換電路

2.4 電源模塊設計

圖4 電源模塊電路圖

直流電源的穩定是整個系統安全運行的保障,本課題所設計的電源模塊采用 7805和 AMS1117穩壓模塊為系統提供 3.3 V和 5 V直流穩壓電源,如圖 4所示。

3 系統軟件設計

圖5 系統軟件設計流程圖

系統通過自帶協議棧的EDGEDTU與網絡建立連接,系統上電后,微處理器首先通過 AT指令對無線模塊進行初始化配置,包括設置波特率、短信中心號碼等。當 CS5460A初始化完畢后,其串口為命令模式,微處理器通過串口向 CS5460A寫命令字來實現對數據采集的控制。系統軟件設計流程如圖 5所示。

4 結束語

應用 EDGE技術的監控系統具有采集數據精度高、數據傳輸穩定可靠、大數據量的實時傳輸、在線監控、成本低及維護簡單方便等優越性,能夠提高電力系統的監管能力,具有很好的應用前景。

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Application of EDGE technology adopted in the remote monitoring system of electric power equipm ent

TENG Zhijun,WANG Chenchen,LIU Xiaocui,REN Ju
(In formation Engineering Department of Northeast DianliUniversity,Jilin 132012,China)

This paper expounds the superiority of the functions of the EDGE wireless-routing communication system and analyzes its hardware and software design.EDGE technology is adopted in themonitoring system of electric power system to ensure the real-time property and reliability in the field.

EDGE;electric communication;GPRS;TCP;remotemonitoring

TN914

A

1002-1663(2010)01-0031-03

吉林省教育廳“十一五”科學技術研究項目(吉教科合字 2008第 51號)

2009-11-23

滕志軍(1973-),男,副教授,研究方向為無線通信技術。

(責任編輯 李世杰)