EDGE技术在电力设备远程监控系统中的应用

滕志军,王晨臣,刘晓翠,任 举

(东北电力大学信息工程学院,吉林 吉林 132012)

EDGE技术在电力设备远程监控系统中的应用

滕志军,王晨臣,刘晓翠,任 举

(东北电力大学信息工程学院,吉林 吉林 132012)

阐述了EDGE无线路由通信系统的性能优越性,对系统硬件设计和软件设计进行了分析。将EDGE技术应用于电力系统监控中,保证了现场对实时性和可靠性的要求。

EDGE;电力通信;GPRS;TCP;远程监控

随着我国电力系统的发展,对电力系统自动化程度提出了更高的要求。目前,我国的电力系统自动化主要形式是应用计算机实现对电力系统的监控,但是,为了测量、保护和控制的需要,室外变电站的所有设备的二次电压、电流都必须用控制电缆引到主控室。所铺设的大量控制电缆不但要大量投资,而且使二次回路非常复杂,管理难度很大。如果将监控装置,安装在被监控设备旁边,将设备的电压、电流量在此装置内转换成数字量后,通过网络送到主控室,则可免除铺设大量的控制电缆带来的不便。EDGE是一种增强型数据速率 GSM演进技术,其技术优越性可满足电力系统的要求。

1 EDGE网络性能

EDGE(Enhanced Data Rate for GSM Evolution)即增强型数据速率 GSM演进技术。EDGE是一种从 GSM到 3G的过渡技术,在 GSM系统中采用了一种新的调制方法,即先进的多时隙操作和 8PSK调制技术。由于 8PSK可将现有 GSM网络采用的GMSK调制技术的信号空间从 2扩展到 8,从而使每个符号所包含的信息是原来的 4倍。这种技术能够充分利用现有的 GSM资源。因为它除了采用现有的 GSM频率外,还利用了大部分现有的 GSM设备,而只需对网络软件及硬件做一些较小的改动。EDGE还能够与 WCDMA制式共存,这也正是其所具有的弹性优势。EDGE技术有效地提高了GPRS信道编码效率及其高速移动数据标准,它的最高速率可达 384 kbit/s,可以充分满足未来无线多媒体应用的带宽需求。

2 系统硬件设计

2.1 系统原理

系统采用 AT89S52单片机为核心,扩展了RAM,附有看门狗、采集模块、人机接口模块等,单片机串口电压通过转换后实现与 EDGE的连接。系统结构如图 1所示。

2.2 采集模块

图1 系统原理框图

CS5460A是具有能量计算功能的 CMOS单片功率测量芯片,其内部集成了 1个可编程增益放大器(PGA)、2个 16位分辩率的△∑模数转换器、2个高通滤波器、2个高速数字滤波器、AC或 DC系统校准电路、相位补偿电路、片上 2.5 V基准电压、电源监视器、看门狗电路、内部时钟发生器、1个与SPITM和 MicrowireTM标准兼容的三线串行接口、寄存器组等。芯片上电复位后,片上寄存器组为初始化状态,转换器处于命令模式,等待有效命令。单片机发出相应命令后芯片开始工作,电流和电压通道的采样信号被片内放大器放大,经转换、滤波、计算等得到相应结果,存入内部寄存器中。结果可以表示成相对满量程百分比的 24位有符号或无符号数据的形式输出或由硬件采用可编程脉冲形式输出。

CS5460A具有的这些特点,加上价格便宜,为实现各种仪表的多功能、高精度、高稳定性提供了较好的硬件条件。

图2是 CS5460A与 AT89S52接口电路,其中CS5460A的 4条串口线与微处理器的 I/O相连,P1.3控制片选信号 P1.0和 P1.1分别进行数据读写,SCLK通过向微处理器发送时钟信号来保证数据收发的同步。

图2 CS5460A与 AT89S52接口电路

2.3 EDGE无线通信模块

EDGE无线通信模块采用 GF-6026AW EDGE模块,主要应用于行业用户的无线数据传输业务以及无线路由上网等。EDGE/GPRS无线路由产品采用标准TCP/IP协议,安装简单、易于维护、使用方便。

EDGE无线通信模块与微处理器通过串口连接,由于 EDGE模块的串口和微处理器的串口电平不一样,因此需要电平转换,二者连接方法如图 3所示。

图3 EDGE模块电平转换电路

2.4 电源模块设计

图4 电源模块电路图

直流电源的稳定是整个系统安全运行的保障,本课题所设计的电源模块采用 7805和 AMS1117稳压模块为系统提供 3.3 V和 5 V直流稳压电源,如图 4所示。

3 系统软件设计

图5 系统软件设计流程图

系统通过自带协议栈的EDGEDTU与网络建立连接,系统上电后,微处理器首先通过 AT指令对无线模块进行初始化配置,包括设置波特率、短信中心号码等。当 CS5460A初始化完毕后,其串口为命令模式,微处理器通过串口向 CS5460A写命令字来实现对数据采集的控制。系统软件设计流程如图 5所示。

4 结束语

应用 EDGE技术的监控系统具有采集数据精度高、数据传输稳定可靠、大数据量的实时传输、在线监控、成本低及维护简单方便等优越性,能够提高电力系统的监管能力,具有很好的应用前景。

[1] Guo Shengwen,Wu Xiaoming.AN APPROACH TO SUPPRESS SPECKLE NOISE AND ENHANCE EDGE[J].Journal of Electronics(China),2006(2).

[2] Li Jing,Huang Peikang,Wang Xiaohu.Image edge detection based on beamlet transform[J].Journal of Systems Engineering and Electronics,2009(1).

[3] 王月志,赵越,赵志杰.配电变压器监测终端的实现研究[J].电测与仪表,2004(6).

[4] 曹云芳,王丽娟.增强型数据业务EDGE技术[J].天津通信技术,2003(1).

[5] 罗旭,张彦斌,胡国鹏.电子式电能表专用芯片 CS5460及其在电测仪表中的应用[J].电子技术应用,2001(5).

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

吉林省教育厅“十一五”科学技术研究项目(吉教科合字 2008第 51号)

2009-11-23

滕志军(1973-),男,副教授,研究方向为无线通信技术。

(责任编辑 李世杰)