滕志軍,王晨臣,劉曉翠,任 舉

(東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院,吉林 吉林 132012)

EDGE技術(shù)在電力設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

滕志軍,王晨臣,劉曉翠,任 舉

(東北電力大學(xué)信息工程學(xué)院,吉林 吉林 132012)

闡述了EDGE無線路由通信系統(tǒng)的性能優(yōu)越性,對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。將EDGE技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)監(jiān)控中,保證了現(xiàn)場(chǎng)對(duì)實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。

EDGE;電力通信;GPRS;TCP;遠(yuǎn)程監(jiān)控

隨著我國電力系統(tǒng)的發(fā)展,對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化程度提出了更高的要求。目前,我國的電力系統(tǒng)自動(dòng)化主要形式是應(yīng)用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)控,但是,為了測(cè)量、保護(hù)和控制的需要,室外變電站的所有設(shè)備的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所鋪設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復(fù)雜,管理難度很大。如果將監(jiān)控裝置,安裝在被監(jiān)控設(shè)備旁邊,將設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室,則可免除鋪設(shè)大量的控制電纜帶來的不便。EDGE是一種增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率 GSM演進(jìn)技術(shù),其技術(shù)優(yōu)越性可滿足電力系統(tǒng)的要求。

1 EDGE網(wǎng)絡(luò)性能

EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution)即增強(qiáng)型數(shù)據(jù)速率 GSM演進(jìn)技術(shù)。EDGE是一種從 GSM到 3G的過渡技術(shù),在 GSM系統(tǒng)中采用了一種新的調(diào)制方法,即先進(jìn)的多時(shí)隙操作和 8PSK調(diào)制技術(shù)。由于 8PSK可將現(xiàn)有 GSM網(wǎng)絡(luò)采用的GMSK調(diào)制技術(shù)的信號(hào)空間從 2擴(kuò)展到 8,從而使每個(gè)符號(hào)所包含的信息是原來的 4倍。這種技術(shù)能夠充分利用現(xiàn)有的 GSM資源。因?yàn)樗瞬捎矛F(xiàn)有的 GSM頻率外,還利用了大部分現(xiàn)有的 GSM設(shè)備,而只需對(duì)網(wǎng)絡(luò)軟件及硬件做一些較小的改動(dòng)。EDGE還能夠與 WCDMA制式共存,這也正是其所具有的彈性優(yōu)勢(shì)。EDGE技術(shù)有效地提高了GPRS信道編碼效率及其高速移動(dòng)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn),它的最高速率可達(dá) 384 kbit/s,可以充分滿足未來無線多媒體應(yīng)用的帶寬需求。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)原理

系統(tǒng)采用 AT89S52單片機(jī)為核心,擴(kuò)展了RAM,附有看門狗、采集模塊、人機(jī)接口模塊等,單片機(jī)串口電壓通過轉(zhuǎn)換后實(shí)現(xiàn)與 EDGE的連接。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

2.2 采集模塊

圖1 系統(tǒng)原理框圖

CS5460A是具有能量計(jì)算功能的 CMOS單片功率測(cè)量芯片,其內(nèi)部集成了 1個(gè)可編程增益放大器(PGA)、2個(gè) 16位分辯率的△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器、2個(gè)高通濾波器、2個(gè)高速數(shù)字濾波器、AC或 DC系統(tǒng)校準(zhǔn)電路、相位補(bǔ)償電路、片上 2.5 V基準(zhǔn)電壓、電源監(jiān)視器、看門狗電路、內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器、1個(gè)與SPITM和 MicrowireTM標(biāo)準(zhǔn)兼容的三線串行接口、寄存器組等。芯片上電復(fù)位后,片上寄存器組為初始化狀態(tài),轉(zhuǎn)換器處于命令模式,等待有效命令。單片機(jī)發(fā)出相應(yīng)命令后芯片開始工作,電流和電壓通道的采樣信號(hào)被片內(nèi)放大器放大,經(jīng)轉(zhuǎn)換、濾波、計(jì)算等得到相應(yīng)結(jié)果,存入內(nèi)部寄存器中。結(jié)果可以表示成相對(duì)滿量程百分比的 24位有符號(hào)或無符號(hào)數(shù)據(jù)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(diǎn),加上價(jià)格便宜,為實(shí)現(xiàn)各種儀表的多功能、高精度、高穩(wěn)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(hào) P1.0和 P1.1分別進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫,SCLK通過向微處理器發(fā)送時(shí)鐘信號(hào)來保證數(shù)據(jù)收發(fā)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(yīng)用于行業(yè)用戶的無線數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)以及無線路由上網(wǎng)等。EDGE/GPRS無線路由產(chǎn)品采用標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議,安裝簡單、易于維護(hù)、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(zhuǎn)換,二者連接方法如圖 3所示。

圖3 EDGE模塊電平轉(zhuǎn)換電路

2.4 電源模塊設(shè)計(jì)

圖4 電源模塊電路圖

直流電源的穩(wěn)定是整個(gè)系統(tǒng)安全運(yùn)行的保障,本課題所設(shè)計(jì)的電源模塊采用 7805和 AMS1117穩(wěn)壓模塊為系統(tǒng)提供 3.3 V和 5 V直流穩(wěn)壓電源,如圖 4所示。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

圖5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程圖

系統(tǒng)通過自帶協(xié)議棧的EDGEDTU與網(wǎng)絡(luò)建立連接,系統(tǒng)上電后,微處理器首先通過 AT指令對(duì)無線模塊進(jìn)行初始化配置,包括設(shè)置波特率、短信中心號(hào)碼等。當(dāng) 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(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)采集的控制。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程如圖 5所示。

4 結(jié)束語

應(yīng)用 EDGE技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)具有采集數(shù)據(jù)精度高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠、大數(shù)據(jù)量的實(shí)時(shí)傳輸、在線監(jiān)控、成本低及維護(hù)簡單方便等優(yōu)越性,能夠提高電力系統(tǒng)的監(jiān)管能力,具有很好的應(yīng)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(xué)技術(shù)研究項(xiàng)目(吉教科合字 2008第 51號(hào))

2009-11-23

滕志軍(1973-),男,副教授,研究方向?yàn)闊o線通信技術(shù)。

(責(zé)任編輯 李世杰)