电气设备远程监测的通信方式比较和干扰抑制研究

2022-09-11

1 远程监测系统中不同通信方式的比较

不同的通信方式有不同的性能、特点和应用, 其系统造价、工程维护等较敏感的经济指标也各有差异, 而这些对远程监测系统来说是比较关键的问题。下面就可供选择的几种主要通信方式作一比较, 为具体的通信方案的选择提供一些参考。

1.1 技术方面

电力线载波方式以电力线路作为通道, 从电源点到变电点到配电点直到所有用户之间无需铺设专用通道即可构成几乎所有节点的通信, 因此在新架、移动设备时无需移动通信通道, 并且这种通信网与电力生产过程的物流流向吻合, 使信息流和数据处理容易达到分级、分层管理的要求安全为电业部门所控制, 便于管理。但对于配电网, 由于其结线和元件参数非常复杂有架空线和电缆网, 干线上连接许多不同长度、截面的支线以及支线上又有多次连接, 并且有容量不一的配电变压器分布各处, 信号衰减较大。缺点也较为明显: (l) 数据传输速率较低; (2) 容易受到干扰、非线形失真和信道间交叉调制的影响。

电缆通信方式是一种目前应用广泛的通信方式, 采用这种方式需要架设通信电缆, 且通信缆的布设及各通信端的连接都无特殊要求, 但架空敷设的电缆运行维护较为麻烦。在远程监测系统中, 现场总线适用于FTU (馈线开关监控终端) 和附近区域工作站间及变电站内自动化中智能模块之间的通信。

光纤通信与其他通信方式比较技术优势明显。

(1) 传送速度快, 并具备传输声音、数据和图像的能力, 按通信速率9600bit/s考虑每个光纤通信环最多可链接100个通信节点, 完全可以满足通信网扩一展的需要;

(2) 传输损耗小, 大约在0.2~l.od B/km, 可以实现长距离传送。采用单模光纤传输距离大于40km;采用多模光纤, 一般传输距离在6.skm以下;

(3) 可靠性高、抗干扰能力强, 不受电磁波或其他强电磁场的影响;

(4) 采用环网通信, 互为热备用, 一旦通信环有故障, 光端设备能自选路由, 自动愈合, 提高了可靠性;

(5) 配置灵活, 扩展方便, 若需要增加新的点, 可在就近的光纤通信环网内打开开环路直接链接。

但光纤通信应用于远程监测时光纤的敷设费用太高;不同光纤的光端设备的价格不同, 且每一分段点都需要完成光/电转换的光端设备, 这样设备费用很高;维护需要专业技术人员来完成。因此, 如果目前仅局限于监测系统网的信息传送, 则使用光纤通信很不经济。若与其他系统并用, 则光纤通信方式不失为一种好的通信方式。

1.2 经济方面

远程监测网通信量大面广, 因此, 通信方式的经济性也是必须优先考虑的问题其经济性主要从两方面考虑。

1.2.1 基础费用

电力线载波无基础费用, 有线通信方式需要架设通信线路, 因此有架设费用;光纤通信敷设光缆的费用是一笔较大的投入;无线电通信方式根据地域情况需要可能设置中继局, 因此这一费用也较可观CDMA, GPRS由运营商投资, 电力用户无需基础费用投入。相比之下, 电力线载波和公网移动通信方式在基础费用上最低。

1.2.2 设备费用

电力线载波需要设置藕合电容器等, 这些设备的数量较多, 需要一定的费用;有线通信方式仅需配备调制解调器并且可以置于监测终端内, 因此价格便宜;光纤通信在每个分端口都需要光端设备, 费用较高;对于无线电通信, 监测终端中的调制解调器因受无线通信发射功率的影响, 费用中等。

2 通信中的信号传输和干扰抑制

远程监测系统的信号不仅包括从传感器来的待测信号, 而且海有来自微机的控制信号 (一般是数字信号) 。这些信号需要在各个系统间、单元间、甚至部件间进行传送, 要保证信号在传送过程中不受其他信号 (包括外界干扰信号) 干扰, 以避免信号的畸变或误动。干扰一般来自两个方面。

2.1 监测系统内部的相互干扰

一般易采用以下措施来抑制。

(1) 各个通道间尽可能拉开一定距离特别是要避免通过电磁祸合相连。例如多路信号集成时本可以共用一个集成芯片 (内含多个模拟开关或多个运算放大器) , 为了避免不同通道间干扰, 最好分别选用几个芯片。

(2) 保证一点接地。多点接地时容易在地回线上有环流, 而引起共模干扰。各个部件、单元均自成回路, 不可共用地线。特别是数字电路和模拟电路的地线更需分开以防止相互间的共模干扰。同时地线尽可能粗一些, 地回路也尽量短些, 以降低回路阻抗。

(3) 隔离。信号通过一定的隔离措施再传送到另一单元, 以避免个单元间的相互干扰。常用的隔离方式有变压器式、光电藕合器隔离和电一光纤一电隔离三种。变压器隔离是一台1∶1的变压器, 一次绕组间及绕组对铁心均有一定的绝缘水平, 绕组间还有接地的金属屏蔽, 用以隔离相互间的干扰, 以及危险电位的传递。信号通过此路的祸合来传送。

光电祸合器隔离是一种光电隔离方式, 电路上相互绝缘, 隔离电位从数百伏到数千伏。信号通过电光转换, 以光信号传送至下一单元, 再经过光电转换, 恢复为电信号。