基于PLC的TTU通信模塊的設(shè)計(jì)
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電力線載波通信技術(shù)出現(xiàn)于20世紀(jì)20年代初期，它以電力線路為傳輸通道，具有可靠性高、投資少、見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等得天獨(dú)厚的優(yōu)點(diǎn)。電力線載波又分為高壓電力線載波(電力線載波中通常指35 kV及以上電壓等級）、中壓電力線載波(10 kV電壓等級)和低壓電力線載波(380/220 V電壓等級)[2]。
1 配變監(jiān)測終端通信模塊的硬件設(shè)計(jì)
1.1配電自動化對TTU通信的要求[1]
根據(jù)配電自動化系統(tǒng)的要求,配變監(jiān)測終端TTU對上應(yīng)能與配電子站或主站進(jìn)行通信,將終端采集的實(shí)時信息上報(bào),同時接收子站/主站下達(dá)的各種控制命令，對下要求可與附近的配變監(jiān)測終端(TTU)或其他智能設(shè)備進(jìn)行通信。因此,對配變監(jiān)測終端通信功能的要求比較嚴(yán)格,無論通信方式、通信協(xié)議、通信接口都要滿足配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的要求,主要包括:
(1)通信的可靠性：配變監(jiān)測終端的通信應(yīng)能抵制惡劣的氣候條件，如雨、雪、冰雹和雷陣雨，還有長期的紫外線照射、強(qiáng)電磁干擾等。
(2)較高的性價比：考慮通信系統(tǒng)的費(fèi)用，選擇費(fèi)用和功能及技術(shù)先進(jìn)性的最佳組合，追求最佳性價比。
(3)配電通信的實(shí)時性：電網(wǎng)故障時TTU快速及時地傳送大量故障數(shù)據(jù)，配變監(jiān)測終端的通信系統(tǒng)必須具有雙向通信的能力,具有半雙工或全雙工的能力。
(4)通信方式的標(biāo)準(zhǔn)化及通用性：配變監(jiān)測終端的通信系統(tǒng)包括發(fā)送器、接收器。使用中常常需要與其他配電設(shè)備進(jìn)行通信,因此應(yīng)盡量選擇具有通用性、標(biāo)準(zhǔn)化程度高的通信方式及設(shè)備,便于使用和維護(hù)。
1.2 TTU通信模塊的構(gòu)成
1.2.1 通信模塊的整體框圖
TTU的通信模塊整體框圖[3]如圖1所示。
接口通過電力線接收來自主站的命令信息，經(jīng)過濾波放大后，命令經(jīng)過解調(diào)送到控制器，然后控制器通過串口將主站命令發(fā)送給數(shù)據(jù)采集與處理模塊。數(shù)據(jù)采集與處理模塊根據(jù)接收到的主站命令對配電變壓器的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)過分析處理后，將數(shù)據(jù)信息通過串口發(fā)送給通信模塊的控制器，再經(jīng)過調(diào)制，最后經(jīng)由接口發(fā)送到電力線上，等待主站接收。
1.2.2 電力線載波芯片的選擇
在電力線載波通信中，電力線載波芯片起著至關(guān)重要的作用，它直接影響到信息的準(zhǔn)確傳送，因此電力線載波芯片的選擇是十分重要的。
XR2210/XR2206套片或LM1893是比較早的電力線載波芯片。XR2210/XR2206是一組FSK方式的調(diào)制解調(diào)芯片，并不是專門針對電力線載波通信設(shè)計(jì)的。LM1893是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的modem芯片，采用FSK調(diào)制解調(diào)方式，它只是對一般FSK調(diào)制解調(diào)芯片稍作改進(jìn)，目前，這兩款modem芯片在國內(nèi)基本沒有采用。SSC P300是Intellon公司采用現(xiàn)代最新通信技術(shù)設(shè)計(jì)的電力線載波modem芯片。它采用了擴(kuò)頻(Chirp方式)調(diào)制解調(diào)技術(shù)、現(xiàn)代DSP技術(shù)、CSMA技術(shù)以及標(biāo)準(zhǔn)的CEBus協(xié)議，可稱為智能modem芯片，體現(xiàn)了modem芯片的發(fā)展趨勢。但它是Intellon公司按北美地區(qū)頻率標(biāo)準(zhǔn)、電網(wǎng)特性，特別針對家庭自動化而設(shè)計(jì)的。頻率范圍100 kHz~400 kHz，電網(wǎng)電壓480 Y/277 Vac、208 Y/120 Vac、60 Hz，不適合我國50 Hz電網(wǎng)頻率。ST75xx芯片是SGS-THOMSON公司專為電力線載波通信而設(shè)計(jì)的modem芯片。由于它是專用modem芯片，所以除有一般modem芯片的信號調(diào)制解調(diào)功能外，還針對電力線應(yīng)用加入了許多特別的信號處理手段，目前，在國內(nèi)電力線載波抄表領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
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