李洪军 毛希玮 林权 王日成

摘要

本文以新能源电站集电线路为对象，为了能够实现在此方面的在线检测及故障实时报警，专门设计了可以把集电线路数据实时向监控主机传输的系统。制定了更加完备、系统化的操作方案，即把接收模块（SRD）、短距离中频发射与GPRS通讯以一种合理方式整合在一起;还对系统的基本工作原理及软硬件的构成进行了全面描述。由现场运行结果得知，此系统效果较好，且可靠、稳定。

【关键词】双向通讯 GPRS 监控主机

1 总体方案分析

1.1 无线数据传输模块的基本设计与实现

针对无线数据传输模块来讲，其能够依据事先设定好的标准协议，与数据采集设备实时通信，还可以与具体应用设备进行通信，此外，还负责根据实际情况及相关需要，利用或借助当前的各种公用移动网络，把各种数据借助于专门的发射交换系统，实时性或有针对性、计划性与选择性的向服务器不断发送。而在对无线数据终端进行相应设计时，其设计的优劣与好坏，直接影响甚至决定着其通用性与性能，同时还是对整个系统传输质量进行考核的重要指标，除此之外，还是对其操作性能及传输能力展开相应评估与考核指标内容。

1.1.1 硬件设计

对于无线数据相应传输模块来考量，从根本上来讲，其囊括如下方面：

（1）短距离中频发射与接收模块（SRD），

（2）基于GPRS的数据发射模块。

而对于各个组所对应设置的故障检测器来分析，从基础层面来考究，主要涉及到3个检测器，并且其依次被安装于不同的线路上（A、B、C三相），因需做到绝缘，因此，在三相间的连接上，不可用电缆，而对于距离相对较短的接收模块，或者是中频发射来分析，其典型作用即为推动各个相之间在通信方面的彼此互通。而对于比较常见的中频模块来考量，或者是与之配套的接收模块来讲，其所选用的频率位于300M～900MHz区间内，而在具体的发射距离上，能够达到100m。本项目由于将产品的基本功耗等问题考虑在内，最终选择的发射频率为432Mhz，而在具体的发射距离上，则控制在<10米，用户可以根据实际需要，自由的选择与使用，不需要再向无线电管理委员会提出申请与批准。

针对发射距离而言，之所以将其控制在<10米，主要目的有两方面：

（1）为了能够最大程度降低功耗，

（2）避免对周围其它射频设备的运行造成干扰。

而针对GPRS数据传输模而言，其主要职责就是借助于GPRS网络，将故障信号有选择性的传送至位于监控中心的通信交换机中。

1.1.2 软件设计

由于无线数据传输模块在具体的硬件上囊括有2大部分，因此，其在软件方面，也会有与之相对应的2种协议。针对SRD模块来讲，其所选用的是CRC校验协议，并且以数据包的方式来实现数据的发射;针对各个数据包而言，其主要由包尾、有效数据、同步码、包头、CRC校验码及地址码等构成。对于发射模块来考量，其能够对同一数据包同时且多次发射，因而可以保证接收模块准确、实时接收到各种有效数据。针对发射的数据速率来讲，其始终维持在2.4kHz。而针对GPRS数据传输模块来分析，其所选用的则为双频模式，而且对GSMphase2/2+也能够兼容。而在具体的数据方式上，则为比较新颖的透明模式，在具体的传输速率上，一般维持在300bps～38400bps区间内，并且对国际标准协议V21，V22，V23，V.22bis均支持。

1.2 通信交换机的设计及实现

对于通信交换机来讲，其由许多部分组成，比如接口部分、数据处理部分、无线射频部分及通信控制部分等，借助于各种既定的数据终端设备，接收由公用移动通信网络所发射过来的数据，进行适当的还原，使其成为串行数据，借助于串口，实时或者有针对性的向上位机进行传送。此外，针对通信交换机来讲，可以根据现实情况及需要，借助于当前现有的联通网络与移动网络，选择满足或适应900M/1800M的基本移动网频段，最大程度满足联通与移动在入网方面的具体要求，并满足其相关标准;还需指出的是，由于选用的是进口模块，因而能够为设备的质量及总体性能提供切实保障。针对上位机与通信交换机而言，其选用串口RS232实现连接，在设置通信速率上，可以设定在1.2kbps～9.6kbps区间内。

而对于模块供电而言，则选用的是外置的交流220V电源，而在其内部，则设置有两部分，其一为稳压电路，其二是电压变换，因而对于各种供电方式均适用。

1.3 系统与数据传输的具体安全对策

针对SRD模块来讲，其无论是在发射频率上，还是在速率上，均可以改变，所以，在其外部，较难进行数据的接收。另外，针对此模块而言，其所选用的是自行制定的包格式，在包内所充斥的各种有效数据，均已进行过加密处理，即便出现意外情况，接收到了数据，但是也较难将数据内容解析出来。

2 系统的基本特点

针对此系统而言，其主要包含如下特点：

（1）所选用的是当前比较新型的故障检测方法，在对故障进行检测时，有着比较高的准确率。

（2）在集电线路上所安装的故障检测器，不需要進行维护，在具体的使用寿命上，能够达到8年。

（3）针对主站软件而言，其所选用的是图像直接显示集电线路运行情况，因此，可以更加的清晰、准确与明了，当集电线路发生故障时，可以选用声音报警。

（4）能够将连续发生的故障记录下来，并指示出来。

（5）主站软件有着比较强大的功能，而且还具有较多的管理功能，还可根据实际情况及需要，持续更新与升级。

（6）监测中心可以借助计算机，将相关数据显示出来，并且还能将具体信息发送至维护人员手机客户端上，使维护人员在最短时间内获得与集电线路故障相关的各种信息。

3 检测方法分析

3.1 架空线路

针对短路故障进行检测：

（1）针對集电线路当中的电流来讲，如果其突然增大，并且超过400A，此外，此值相比于集电线路的速断保护值，明显偏大。

（2）如果处于大电流状态，那么其持续时间小于或等于3秒;

（3）持续3秒后，在集电线路中将不会存在电流。

针对接地故障进行检测：

（1）在整个集电线路当中，存在突然增大的电容电流，对于其幅值而言，超过20A;而对于电容电流的方向来讲，自集电线路的故障点向变压器的母线流动。

（2）针对集电线路相的电压来讲，能够快速降低超过3KV.

3.2 线路电容电流的计算方法

当前，主要有两种比较常用的计算方法：

（1）依据单相对地电容，对电容电流进行计算，公式为：了。一寻玉瓦而而子，在此公式中，Up所表示的是线电压，单位为（KV），C所表示的是单相对地电容;通常情况下，架空线路的单位电容区间值为5～6pF/m。

（2）依据相关经验公式，将电流电流计算出来，公式为：I_C=（2.7～3.3）U_PL×10^-3，在此公式当中，Up所表示的是线电压（kV），L表示的是架空线路的长度，单位km，系数2.7，对于无架空地线的线路也适用，而系数为3.3时，对有架空地线的线路比较适用。

4 软件实现

对于这一软件系统来分析，其比较常用的便为以NET技术为依托，并对相软件开发环境予以集成，采用的是Microsoft C#（微软公司）的开发工具，所选用的数据库为MicrosoftAccess（微软公司）。对于Microsoft Access来讲，其能比较简单的获得所需要的信息，并且还能提供比较强大的工具，辅助组织与数据库共享。

5 结语

综上，此检测系统可以被用于集电线路的故障报警与在线检测，乃是一套智能化故障管理系统，具有远程传输能力，而且还能实现集中管理、分布监控等。此系统有力推动着当前故障检测技术的提升，而且其中还融入了通讯传输技术与集电线路故障检测技术，能够将相关故障信息传送至手机或计算机上，而且还能实时报警，定位故障点，方便查询与处置。

参考文献

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