基于工频通信多通道的配电网络台区识别技术

基于工频通信多通道的配电网络台区识别技术

李青杉 1， 王晓明 2

1. 国网浙江省电力有限公司衢州供电公司，衢州 市 ， 324000 ； 2. 杭州彦锦科技有限公司，杭州市， 310018

摘要：

本文针对供电企业营销普査当中发现在台区交叉处存在客户所属台区与营销系统信息不符,但又因为电力线路繁多或地埋等情况无法识别等问题,设计了一种新型的台区识别系统,该方式可停电状态检测、定位迅速、工作稳定、可靠行高等特点。该设备采用工频通信技术,将高速AD交流采样与高速DP数字处理技术结合的操作系统,实现了低压台区用户档案归属、网络拓扑关系、用户设备用电相位和工作相序、三相用电负载平衡度、电网电压畸变系数、电网电压谐波分析等数据信息的测量、采集、存储及传输，提高了供电企业对辖区内客户的高质量和高效率管理。

1概述

近年来,供电企业一直把电量发行,电费回收作为衡量经营情况的重要指标这种营销模式非常的传统,是计划经济体制下的产物。随着“三集五大”的不断推进,电网建设的不断发展,配电网络的基础设施得到了很大的完善,传统的粗放型管理已经不适应时代的发展,台区的精益化管理已经成为一种趋势。而线损是一个考核供电企业精益化管理的重要指标,他可以分四个方面:划分片区管理、划分电压管理、划分电路管理、划分台区管理。但在现场的实施过程中比较困难,主要原因有:台区的档案资料不准确,有些线路台区进行改造后,营销系统中的档案信息没有及时订正;电力线路图纸存档年代久远造成用户所属馈线混淆;电网改造过程中计划性要求高,没有过多的考虑对台区线损的影响;埋地电缆走向因为城市规划在探测时非常困难,必须借助仪器;现有保留客户计量装置的资料、接户线的路径等不全面的现象非常常见。近年来,随着城市化发展的不断进步,居民小区不断增加,用电负荷加大,新增的台区数量巨大,在管理方面暴露出了很多问题,比如一些低压户违约用电,私自搭接线路,这样不仅造成抄表员在抄表过程中无法准确判断该户的电能表属于哪个变压器供电,影响了台区线损指标的完成,还因为客户档案归属的模糊,引发了客户间的计量、债权纠纷,影响了供电企业的形象,同时加重了供电企业的经营风险,同时供电企业的企业效益也受到了一定程度的影响。

2台区识别系统模块设计

本文所研究的台区识别系统的通信方式是采用工频通信传输技术,以电力线作为信号传输载体的双向通信方式。这种通信方式又被称作工频过零调制通信技术。它的基本原理是利用电压波形过零点进行信号调制。系统接受操作指令,向外发送信号使电压波形通过人为原因产生一个很微弱的畸变,通过这个畸变来携带信息,位于远方的现场识别装置检测到这个信息,并进行信号的还原,显示出发送方的设各地址和相位信息,从而实现了台区识别。系统示意图如图1所示。

图1系统示意图

台区识别系统AD转换器拟采用AD73360,AD73360是一个含有六路模拟信号输入信道的多功能转换器,它的每一路信号道都包含一个独有的信号处理器,它还包含可编程放大器以及十六位的AD转换组件。AD73360能够实现对多个模拟信号的同时检测,可以降低采样的相位差。AD73360基于它本身具有六个同时采样的数据输入通道,所以非常适合于三个相电流和三个相电压的同时采样。为了减少控制电路的布置,本课题的数据处理模块采用TMS320F2812,它通过与AD转换器的接口来提取AD转换器的数据。接口电路采用了RS485总线和标准串口来进行计算机与DsP之间的通信。接口结构图如图2所示。

图2接口结构设计

3.信号转换

A/D转换器AD7360它有六个采样通道,每一个通道都可以进行采样,并且通道不同采样的速度可同,它的通道速率也有很多种,这样在同一时间内可以采集多个时间点的数据个通道都设置有程控可变的增益放大器和抗混迭滤波器。可多级联接将信号输入信道的最大数量可以扩展到4DSP和AD转换器AD73360构成的硬件系统,其AD7350与CPU的连接用同步串行接口 SPORT通常情况下DSP都可以匹配合适的 SPORT由于SP信号线路,减少了电磁干扰,更节约省了电路板的占用面。

AD73360同步串行通信接口 SPORT的工作原理：AD73360同步串行通信接口 SPORT包含六条信号线,他们分别是SDO:串行数据输出端;SDIFS:数据输入帧同步端sDI:串行数据输入端，如图3所示。

图3信号连接

4.程序设计

程序设计数据处理器DSP的程序采用C语言编写,并通过集成开发测试，程序流程如图4所示,DSP的程序设计主要包含AD7360初始化的复位制命令,DSP端GPO和 MCBSP的初始化、接收AD转换数据等。

图4程序流程图

AD7330和TMS320F2812的接口软件设计中最重要的部分前者的初始化进程AD73360是主控设备,TMS320F2812是从属设备,由AD7360首先发出号。TMS320F2812则需要在每一个帧同步信号来临之前将要发送的数据准备好现这一个过程,首先在运行之前,AD73360需要将发送的数据信息写入到发送寄R1中;然后把ADSE设置为高电平,这是AD73360的 SPORT就开始进行工P接收到帧同步信号之后,将数据信息打包发送给AD。在这之后AD及时将数据信息写入到发送寄存器DXR1中，当每一个帧同步信号到达是,D3有准确的数据用来发送。

DSP的软件程序设计中,初始化 MCBSP和GPIO都和均与上文叙述的单片机情况相类似,但AD73360初始化部分却有不同之处。在设计AD73360的级联中,它控制命令输出的先后是有严格规定的,分成两成,第一步先输出AD7330片2的控制命令,第二部输出AD7360片1的控制命在设计TMS320F2812的数据输出流程时,控制字的传送有两个方向:

1. 从AD73360片1到AD73360片2D73360片1首先接收到AD73360片2发送的控制命令,进行控制字的验证,验制字的芯片地址码位是否为0,如果不为0,那么自动将这个地址码位减去1个发送给AD73360片2。

2. 从DSP到AD73360片1。为保证AD转换器AD7360能够正常工作,它有两个配置CRA和CRB的要保持相同,而且要在统一时间到达各自的A/D芯片。如果不能同时到达,接口会失败,因为片1和片2不能启动工作状态为了保证程序设计能够完成,我们需提前将两个控制命令写入进DXR中,充DSP的 MCBSP拥有的双缓冲特性,确保在任意时间内 MCBSP包含至少有送的数据信息。

5.结论

本文提出了一种新型基于工频通信多通道的配电网络台区识别技术,利用工频通信技术进行信号传输，它克服了电力线载波通信的缺点,可靠性高,抗干扰能力强等特点。按照本文的方法设计低压台区识别系统,弥补了现有识别设备存在的问题和工频负荷传输技术,通过通信模块,数据处理模块,电源模块,处理器等几个的功能整合,实现了配电网络台区识别设备的多功能化、操作智能化和信息一体化,解决了配网“杂”、“乱”的痛点。

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