应用电力载波通信实现发射台电力系统监控出处：传播与制作 作者：陈友茂电力线载波(Power Line Carrier，PLC)是一种利用输电线路作为高频信号传输线路的通信方式。模拟技术用在电力线上传递载波信号，很早就有了。已有的35500千伏高压电力线载波通信，只是电力系统生产调度和行政联络的通信方式。随着数字处理技术和通信技术的飞速发展，低压电力线信道电力线载波(PLC)倍受重视，并迅速成为国内外电力线载波通信发展的主流方向。它利用现有交流电源线作为通讯线路，把电力线通信技术、网络技术和微控制器相结合，其优点是：电力线和信号线合一，直接利用电力线作为控制总线和数据总线，通过电力线将各控制器与各功能接口和设备相连，实现程序控制和高速数据的传输。无须布设信号线。 低压电力线信道特点是电力线导线粗，结构坚固，可靠性高。但电力线是用来传送工频电能的，所以在电力线的结构设计上不可能考虑高频通信技术的特殊要求。电力线上带较高电位，不能直接接触；线路上杂音电平也很高，给组织高频通道带来一定的困难。 但广播电视发射台站的供电系统相对独立，电力载波的特点是比较难以穿透变电系统（变压器等），同时高频干扰也由于变电系统的隔离而减少，为电力载波创造一个稳定安全的应用环境。电力载波的优势得到了最大的体现。如果通过在控制端（总控中心）连接其他的通信网络（GPRS、WAN、PSTN等），使系统实现遥测遥控。适合偏远的广播电视发射中心实现无人值守。我们采用科强公司的KQ-100系列电力载波通信模块，该模块采用FSK方式，与扩频方案，有以下优点：（1）用户不需要对模块初始化。（2）用户可根据通讯媒质的不同选用100、300、600、1200、1800、2400、4800、9600、19200BPS的波特率，适用于各种不同的应用领域。（3）用户可以灵活地使用中继通讯方式，从而使通讯距离延伸，目前已有客户设计成功27级无中心中继，在许多复杂环境下能100%实现无误码通讯。（4）对传输线、特别是电力线上的干扰抑制能力强，抑制能力最高可达80db。 系统通过监控多个用电功率消耗终端的情况，包括电流和电压，以及设备温升等数据对设备进行实时监测定时记录；根据设置自动控制，切换状态异常的设备或根据播出时间表开关或转换播出设备； 系统配置GPRS模块，LAN接口，可以连接到INTERNET或移动网络，根据需要进行遥控和遥测，或异常情况及时通知相关人员，从而进行人工干预，保障播出。 系统包括监控终端，控制中心，及相应应用软件，网络模块等构成。 监控终端包括信号采集系统，控制切换系统，逻辑控制系统，电力载波传输系统构成，位于受检测的设备端。可以根据需要增加多个监控终端（不多于256个）； 控制中心包括电力载波通信系统，数据采集记录系统，控制系统，万年历，GPRS通信组件，LAN组件等，系统配备WEB SERVER，可以向外发布系统信息或通过远程控制；控制中心可以级联和设置总控中心。 本监控系统整体结构如下： 以下就硬件实现电路作简单描述： 硬件实现的关键是监控终端的设计，它包括多个功能模块。图3 电压采样 模块一：数据采集模块.进行对现场三相（或单相）电压电流数据采集返回监控中心，进行实时信息反馈。模块如下： 对现场电压电流进行线性整流：硬件对现场三相电压电流进行整流，及经信号采集电路对外电网进行隔离，及对电压幅度大小进行采样。 通过实践，为防止间接雷击，我们把电压采样的电路做了以下修改，效果明显。 经线性整流之后进行A/D转换，A/D转换芯片进行高精度A/D转换芯片，通道采样A/D转换数据返回CPU进行对数据封装，返回调度中心由上层软件进行解码，以BCD格式反应出现场各回路电压电流值。不同的设备还可以增加温度监控等模块。 由硬件程序提供接口供上层通信进行时实查询。硬件程序流程图如下:图4 数据采集流程图 模块功能：将开关灯控制回路数据返回 模块二：控制切换模块。硬件继电器输出驱动模块。 模块功能：继电器开启控制电路。 本模块，提供继电器控制器电路由高低电平开启：可控制配电箱接触器吸合，及断开。 硬件逻辑图下图显示：图5 继电器控制逻辑 模块三：通信模块。通过KQ-100系列载波通信模块直接连接电力系统，以电力传输线作为通信介质，无须铺设线路或占用无线电频率资源。 模块与MCU执行RS-232的通信标准。 模块四：时钟、看门狗电路。时钟电路提供精确的时间记录，数据包中包含时间戳，同时记录操作时间戳，看门狗提供程序运行保护，一旦MPU/MCU处于未知状态，比如程序“跑飞”或进入死循环，就需要将系统复位。 监控终端是采集数据和远端控制的执行机构，在系统中，控制前端是系统通信介质转换、数据整合、分布管理等功能的执行机构。 控制前端的关键是有可任意扩充的终端通信控制模块，GPRS、LAN接入模块，以及管理、设置多个监控终端的软件操作平台。 硬件测试报告 主控板测试稳定性 现场温度测试：温度值：80各芯片都没有发生很大的电子迁移，各芯片都能正常工作在这一温度范围。 现场环境雷电测试 防雷测试环境主要分为雷电多发点，系统工无法防护直接雷。经改进.在其三相电压采集前增加防雷器以及对系统设计规范中行一步改进。防间接雷电有很好的效果。 过流过压测试 系统采用高精度稳压电源设计。设计熔断保险丝,后级继电器具有大负载能力。 GPRS测试报告 通过两个监控点现场观察，运行AT命令，发现硬件能及时重启但无法联上调度中心服务器，再经硬件硬重启系统还是无法联上服务器，观察GPRS状态，发现GPRS重启之后有主动联上服务器，但尝试几次失败后，GPRS状态返回等待状态。问题分析原因如下：1.通信层从移动网络至上层软件部份； 2.信号层从各点分析，无法上线地点都为人口密集区，由于GPRS信道是受话路信号影响； 3.上层软件层问题，可能由于某种原因，屏蔽掉数据； Ping statistics for 218.204.47.1:Packets: Sent=753, Received=610, Lost=143(18% loss),Approximate round trip times in milli-seconds:Minimum=663ms, Maximum=1694ms, Average=884ms对现场采用移动电脑及NOKIA GPRS设备进行CMNET TEST以上数据通信为GPRS模块可接受范围。结论从广播电视发射台站电力系统的应用环境分析，有以下特点：供电线路相对独立，电磁干扰环境比较好，电力传输线路有时较长（偏远台站），雷电较多。因此适合使用电力载波通信系统进行监控。其特点低成本，可靠，容易实施，方便维护，有良好扩展性