趙克斌

（國(guó)電投新鄉(xiāng)豫新發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 新鄉(xiāng) 453011）

0 引 言

傳輸設(shè)備作為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹匾O(shè)備，需要通過(guò)雙電源供電的方式實(shí)現(xiàn)其應(yīng)用。傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)是確保傳輸設(shè)備能夠安全穩(wěn)定供電的重要保證，必須提高對(duì)其的重視程度[1]。在以往針對(duì)傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要是通過(guò)設(shè)計(jì)雙電源，以輸入交流電的方式實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)傳輸設(shè)備雙電源供電功能。但傳統(tǒng)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在供電強(qiáng)度低的問(wèn)題，分析其造成此現(xiàn)象的主要原因?yàn)槲疵嫦螂娏νㄐ旁O(shè)定供電行為約束[2]。因此，本文在面向電力通信的前提下從硬件及軟件兩方面出發(fā)，設(shè)計(jì)傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)，致力于從根本上提高傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)的供電能力，進(jìn)而為傳輸設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供系統(tǒng)支持。

1 面向電力通信的傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

1.1 接口電路

面向電力通信的系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中，通過(guò)接口電路連接傳輸設(shè)備雙電源[3]。接口電路是嵌入式開(kāi)發(fā)的重要調(diào)試接口，也是目前嵌入式電路開(kāi)發(fā)過(guò)程中最先進(jìn)的方式。其在調(diào)試和連接方面具有方便快捷的特點(diǎn)，可以進(jìn)行在線調(diào)試。本設(shè)計(jì)統(tǒng)一采用10 V的接口調(diào)試電路，接口電路如圖1所示。

圖1 接口電路設(shè)計(jì)圖

設(shè)計(jì)接口電路可以實(shí)現(xiàn)傳輸設(shè)備雙電源高效、大量的供電，具有低功耗的優(yōu)勢(shì)。在非工作模式下，僅僅依靠普通的電池就可以維持長(zhǎng)達(dá)半年的時(shí)間，而且在傳輸設(shè)備內(nèi)采用這種供電設(shè)計(jì)具有省時(shí)、省力以及易操作等優(yōu)點(diǎn)。在本文設(shè)計(jì)中，接口電路采集節(jié)點(diǎn)使用n個(gè)控制模塊，利用輔助適配器等供電設(shè)備供電。

1.2 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

設(shè)計(jì)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器用于轉(zhuǎn)換接口電路中的數(shù)據(jù)，其精準(zhǔn)度直接影響此次設(shè)計(jì)系統(tǒng)供電數(shù)據(jù)的傳輸速度。根據(jù)系統(tǒng)的需要選擇型號(hào)為T(mén)LC5510的8位半閃速架構(gòu)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該型號(hào)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器不僅具備高速模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換的功能，而且還可以轉(zhuǎn)換保持電路。該型號(hào)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器主要性能指標(biāo)為220 V多電源供電、8位的分辨率、25 Mb/s的最大轉(zhuǎn)換速率、100 ms的轉(zhuǎn)換周期、3.2個(gè)時(shí)鐘的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)等待時(shí)間。外部時(shí)鐘信號(hào)由TLC5510的C時(shí)鐘信號(hào)輸入腳傳輸，由內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器轉(zhuǎn)換為單路時(shí)鐘信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)兩路采樣比較器，由編碼器生成數(shù)字信號(hào)，高四位和低四位合并形成最終的8位傳輸數(shù)據(jù)，至此完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。

2 面向電力通信的傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 面向電力通信的傳輸設(shè)備雙電源供電行為約束

在系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)時(shí)，整體使用Raw-OS系統(tǒng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。考慮到傳輸設(shè)備雙電源在供電中會(huì)因?yàn)楣╇娔芰^(guò)高而導(dǎo)致電壓升高的現(xiàn)象，導(dǎo)致抬高節(jié)點(diǎn)電壓。為此，應(yīng)面向電力通信提出傳輸設(shè)備雙電源供電行為約束，設(shè)計(jì)傳輸設(shè)備雙電源供電過(guò)程中電力通信的DG目標(biāo)。設(shè)此目標(biāo)函數(shù)的表達(dá)式為F，則有：

式中，Cg表示電力通信信道可承受的最高信號(hào)容量；r表示為成環(huán)率；Cm表示為電力通信的容量負(fù)荷值；n表示為在執(zhí)行電力通信信息交互工作時(shí)傳輸設(shè)備雙電源供電發(fā)生的主動(dòng)約束行為。根據(jù)式（1）整合約束目標(biāo)與電力通信信道的信號(hào)容量值，設(shè)計(jì)傳輸設(shè)備雙電源供電行為約束目標(biāo)，并調(diào)整帶電變壓器，從而避免電力通信中雙電源供電電壓過(guò)高的現(xiàn)象。

2.2 計(jì)算傳輸設(shè)備雙電源最大供電強(qiáng)度

在面向電力通信約束傳輸設(shè)備雙電源供電行為的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)計(jì)算傳輸設(shè)備雙電源最大供電強(qiáng)度判斷傳輸設(shè)備雙電源供電能力。設(shè)定傳輸設(shè)備雙電源供電的終端節(jié)點(diǎn)為CTU504，通過(guò)CTU504能夠采集傳輸設(shè)備雙電源供電強(qiáng)度數(shù)據(jù)。設(shè)CTU504終端節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為N，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)至ARW微處理器和上位機(jī)顯示供電信息。最后，由ARW微處理器終端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，根據(jù)算法求得傳輸設(shè)備雙電源最大供電強(qiáng)度，進(jìn)而給出控制指令[4]。設(shè)傳輸設(shè)備雙電源最大供電強(qiáng)度為maxE(G)，可得：

式中，Egrid指的是傳輸設(shè)備雙電源供電成本節(jié)約函數(shù)；Eloss指的是傳輸設(shè)備雙電源供電收入函數(shù)；Ewind指的是傳輸設(shè)備雙電源供電幅值；Esolae指的是面向電力通信，傳輸設(shè)備雙電源供電網(wǎng)損降低函數(shù)；G指的是決策空間集合。通過(guò)式（2）可得出傳輸設(shè)備雙電源最大供電強(qiáng)度。

2.3 實(shí)現(xiàn)傳輸設(shè)備雙電源供電

以上述計(jì)算得出的傳輸設(shè)備雙電源最大供電強(qiáng)度為依據(jù)，打開(kāi)傳輸設(shè)備，在系統(tǒng)中輸入傳輸設(shè)備雙電源供電強(qiáng)度范圍，以最大供電強(qiáng)度為上限，以0為下限，保證傳輸設(shè)備處于工作狀態(tài)下啟動(dòng)雙電源，以?xún)陕份斎氲姆绞綄?shí)現(xiàn)傳輸設(shè)備雙電源供電。在傳輸設(shè)備雙電源供電過(guò)程中，需要保證雙電源均處于平均分擔(dān)傳輸設(shè)備功率的情況下，通過(guò)加電測(cè)試的方法執(zhí)行傳輸設(shè)備雙電源供電。在此過(guò)程中，一定要避免雙電源無(wú)法平均分擔(dān)傳輸設(shè)備功率的情況，防止造成傳輸設(shè)備雙電源供電失效[5,6]。至此，完成面向電力通信的傳輸設(shè)備雙電源供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

3 實(shí)例分析

3.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

設(shè)計(jì)實(shí)例分析，選取某傳輸設(shè)備作為本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象，傳輸設(shè)備參數(shù)要求如表1所示。

表1 某傳輸設(shè)備參數(shù)要求表

結(jié)合表1所示，首先使用本文面向電力通信設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)執(zhí)行傳輸設(shè)備雙電源供電，通過(guò)型號(hào)為KLU-HJ01151傳感器測(cè)試其供電強(qiáng)度，記為實(shí)驗(yàn)組，而后使用傳統(tǒng)供電系統(tǒng)執(zhí)行傳輸設(shè)備雙電源供電，同樣利用型號(hào)為KLU-HJ01151傳感器測(cè)試其供電強(qiáng)度，記為對(duì)照組。本次實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為測(cè)試兩種供電系統(tǒng)下的供電強(qiáng)度，供電電壓越穩(wěn)定證明其供電強(qiáng)度越高，供電性能越好。

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析與結(jié)論

整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如表2所示。

表2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

通過(guò)表2可知，本文設(shè)計(jì)的供電系統(tǒng)供電強(qiáng)度明顯高于對(duì)照組，針對(duì)傳輸設(shè)備雙電源供電效果更好，具有現(xiàn)實(shí)意義，值得被大力推廣。

4 結(jié) 論

本文通過(guò)實(shí)例分析的方式證明了設(shè)計(jì)供電系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的適用性，也證明此次優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要性。因此，通過(guò)本文設(shè)計(jì)能夠解決傳統(tǒng)傳輸設(shè)備雙電源供電中存在的缺陷。但不足之處主要表現(xiàn)為未對(duì)本次供電系統(tǒng)供電強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果的精密度與準(zhǔn)確度進(jìn)行檢驗(yàn)，以進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)供電強(qiáng)度測(cè)定結(jié)果的可信度，這一點(diǎn)在未來(lái)針對(duì)此方面的研究中可以加以補(bǔ)足。另外，還需要對(duì)傳輸設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提出深入研究，以提高傳輸設(shè)備的綜合質(zhì)量。