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        在电力供配电体系中，配电变压器监测终端(TTU)用于对配电变压器的信息收集和操控,它实时监测配电变压器的运转工况,并能将收集的信息传送到主站或其他的智能设备,供给配电体系运转操控及办理所需的数据。通常需求TTU能实时监测线路、柱上配电变或箱式变的运转工况,及时发现、处置事端和紧急情况,并具有就地和远方无功抵偿和有载调压的功用。由此可见,TTU除具有数据收集与操控功用外,另一个重要功用即是通讯功用[1]。

　　1 配变监测终端通讯模块的硬件规划

　　1.1配电主动化对TTU通讯的需求[1]

　　依据配电主动化体系的需求,配变监测终端TTU对上应能与配电子站或主站进行通讯,将终端收集的实时信息上报,一起接纳子站/主站下达的各种操控指令，对下需求可与邻近的配变监测终端(TTU)或其他智能设备进行通讯。因而,对配变监测终端通讯功用的需求对比严厉,不管通讯方法、通讯协议、通讯接口都要满意配网主动化体系的需求,首要包括:

　　(1)通讯的牢靠性：配变监测终端的通讯应能抵抗恶劣的气候条件，如雨、雪、冰雹和雷阵雨，还有长时刻的紫外线照耀、强电磁搅扰等。

　　(2)较高的性价比：思考通讯体系的费用，挑选费用和功用及技能先进性的最佳组合，寻求最佳性价比。

　　(3)配电通讯的实时性：电网毛病时TTU疾速及时地传送很多毛病数据，配变监测终端的通讯体系有必要具有双向通讯的才能,具有半双工或全双工的才能。

　　(4)通讯方法的规范化及通用性：配变监测终端的通讯体系包括发送器、接纳器。运用中常常需求与其他配电设备进行通讯,因而应尽量挑选具有通用性、规范化程度高的通讯方法及设备,便于运用和维护。

　　1.2 TTU通讯模块的构成

　　1.2.1 通讯模块的全体框图

　　TTU的通讯模块全体框图[3]如图1所示。

　　接口经过电力线接纳来自主站的指令信息，经过滤波扩大后，指令经过解调送到操控器，然后操控器经过串口将主站指令发送给数据收集与处置模块。数据收集与处置模块依据接纳到的主站指令对配电变压器的数据进行收集，经过剖析处置后，将数据信息经过串口发送给通讯模块的操控器，再经过调制，最终经由接口发送到电力线上，等候主站接纳。
1.2.2 电力线载波芯片的挑选

　　在电力线载波通讯中，电力线载波芯片起着至关重要的效果，它直接影响到信息的精确传送，因而电力线载波芯片的挑选是十分重要的。

　　XR2210/XR2206套片或LM1893是对比早的电力线载波芯片。XR2210/XR2206是一组FSK方法的调制解调芯片，并不是专门关于电力线载波通讯规划的。LM1893是美国国家半导体公司出产的modem芯片，选用FSK调制解调方法，它仅仅对通常FSK调制解调芯片稍作改进，当前，这两款modem芯片在国内根本没有选用。SSC P300是Intellon公司选用现代最新通讯技能规划的电力线载波modem芯片。它选用了扩频(Chirp方法)调制解调技能、现代DSP技能、CSMA技能以及规范的CEBus协议，可称为智能modem芯片，表现了modem芯片的发展趋势。但它是Intellon公司按北美区域频率规范、电网特性，格外关于家庭主动化而规划的。频率规模100 kHz~400 kHz，电网电压480 Y/277 Vac、208 Y/120 Vac、60 Hz，不适合中国50 Hz电网频率。ST75xx芯片是SGS-THOMSON公司专为电力线载波通讯而规划的modem芯片。因为它是专用modem芯片，所以除有通常modem芯片的信号调制解调功用外，还关于电力线使用加入了许多格外的信号处置手法，当前，在国内电力线载波抄表范畴使用广泛。这篇文章选用SGS-THOMSON公司的电力线载波芯片ST7538，它是在 ST7536、ST7537基础上推出的一款为家庭和工业范畴电力线网络通讯而规划的半双工、同步/异步FSK调制解调器芯片。ST7538内部集成了发送和接纳数据的一切功用[4]，经过串行通讯，能够方便地与微处置器相衔接，内部具有电压主动操控和电流主动操控，只需经过耦合变压器等少数外部器材即可衔接到电力网中,能够在噪声频带很宽的信道环境下完成牢靠通讯。ST7538还供给了看门狗、过零检测、运算扩大器、时钟输出、超时溢出输出、+5 V电源和+5 V电源状况输出等，大大减少了ST7538使用电路的外围器材数量,是一款功用强大、集成度很高的电力载波芯片，为家庭和工业环境使用而规划，采取了多种抗搅扰技能。

　　1.2.3  硬件电路的规划

　　通讯模块包括微处置器有些、载波有些、信号滤波有些和电力线信号耦合维护有些。整个通讯模块各有些的衔接如图2所示。

　　微处置器挑选ARM芯片，它与TTU的数据收集与处置模块经过串口进行通讯，及时发送主站的指令以及传送TTU收集到的配变数据。

　　电力线载波芯片ST7538与微处置器之间经过SPI口进行通讯，经过微处置器与ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T能够完成微操控器与ST7538的数据交换。ST7538的作业形式由REG_DATA和RxTx的状况决议。微处置器与ST7538之间的通讯选用同步方法，CLR/T作为参阅时钟。ST7538处于接纳数据状况时，RxTx为低，待发数据从TxD脚进入ST7538,时钟上升沿时被采样，并送入FSK调制器调制，调制信号经D/A变换、滤波和主动电平操控电路(ALC)，再经过差分扩大器输出到电力线。ST7538处于接纳数据状况时，RxTx为高，信号由模仿输入端RAI脚进入ST7538,经过一个带宽±10 kHz的带通滤波器，送入一个带有主动增益AGC的扩大器。此信号再经过解调、滤波和锁相成为串行数字信号，输出给微处置器ARM。

　　信号滤波有些包括输入窄带滤波器和输出窄带滤波器两有些。输入滤波电路选用并联电流谐振电路，滤除指定频率以外的无用信号和噪声。输出滤波电路选用串联电压谐振电路，防止无用信号耦合到电力线上。

　　电力线信号耦合维护电路由功率扩大器、输出维护匹配电路和输入增益平衡匹配电路3个根本有些组成，其耦合方法选用电容耦合。

　　2 配变监测终端通讯模块的软件规划

　　2.1通讯协议的拟定

　　通讯模块的通讯协议依据DNP3.0规约拟定，数据链路层的数据选用一种可变帧长格局：FT3。一个FT3帧被界说为一个固定长度的报头，随后是能够选用的数据块，每个数据块附有一个16 位的 CRC 校验码。固定的报头富含两个字节的开端字，一个字节的长度(LENGH)，一个字节的链路层操控字 (CONTROL)，一个16位的意图地址，一个16位的源地址和一个16位的CRC校验码，其帧格局如表1所示。

　　开端字：2字节，0x0564。

　　长度：1字节，是操控字、意图地址、源地址和用户数据之和，255≥长度≥5。

　　意图地址：2个字节，低字节在前。

　　源地址：2个字节，低字节在前。

　　用户数据：跟在报头之后的数据块，每16个字节一块，最终一个块包括剩余的字节,能够是1~16个字节。每个数据块都有一个CRC循环冗余码挂在后边。

　　CRC循环冗余码：2个字节。在一个帧内，挂在每个数据块之后。

　　操控字与功用码：通讯操控字包富含本帧的传输方向，帧的类型以及数据流的操控信息。功用码的详细设定为:

　　关于原发送方的帧：
    0：使远方链路复位
    1：使远方进程复位
    3：发送用户数据，须对方承认
    4：发送用户数据，不须对方承认
    9：问询链路状况

　　关于从方发送帧：
    0：必定承认
    1：否定承认
    11：答复链路状况

　　2.2 通讯模块的软件规划方案

　　通讯模块平常作业在载波接纳状况[5]，接纳到一帧数据后解调给TTU数据收集端，TTU收集端接纳并回来数据，数据调制后经电力线传给主站经解调后给收集终端。在规则的时刻内RS485接纳到数据时进行载波发送，数据发送结束后回来接纳状况。若在规则的时刻内RS485没有接纳到数据也主动回来载波接纳状况。通讯模块的软件流程如图3所示。

　　当通讯模块判别有帧指令接纳时，开端解调，即载波接纳，限制时刻为5 s，在解调过程中一起判别帧指令，有则从头接连解调。有帧指令接纳时才答应串口接纳，限制时刻为1.5 s。接纳帧指令开端解调后，即向串口发送指令，TTU数据收集端接纳到指令后,依据指令的指示进行数据的收集与处置，剖析数据状况，并把收集与剖析成果发送到串口。当通讯模块接纳帧头找到后1.5 s内收到收集端的回来数据，则将数据进行调制，向电力线发送，即载波发送，限时5 s，若帧头找到后1.5 s内没有收到收集端的回来数据,则制止接纳TTU收集端的数据。载波发送结束，通讯模块再次回到接纳状况，等候主站的下一次指令。

　　这篇文章完成了配电变压器监测体系通讯模块的规划，该模块根据电力线载波通讯技能，经过电力线与配电主站进行通讯，无需另架线路，具有性价比好，集成度高，作业牢靠的长处。通讯模块与配电变压器的数据收集与剖析处置模块联系在一起，构成配电变压器的监测终端，使配电变压器监测终端集收集、处置、通讯于一体，改进了配电变压器监测终端的功用，优化了其规划，提高了整个监测终端的功能，具有极好的发展前景。