基于低压电力线的自动抄表系统可靠性研究.pdf
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1、第 l 0期 2 0 1 0年 1 0月 机 械 设 计 与 制 造 Ma c h i n e r y De s i g n&Ma n u f a c t u r e 2 59 文章编号 : 1 0 0 1 3 9 9 7 ( 2 0 1 0 ) 1 0 0 2 5 9 0 2 基于低压电力线的自 动抄表 系统可靠性研究术 任 Y - 昌刘 丽黄龙云 ( 陕西科技大学 机电工程学院 , 西安 7 1 0 0 2 1 ) Re s e a r c h o f a u t o ma t i c me t e r r e a d i n g s y s t e m r e l i a b i l i
2、 t y b a s e d o n l o w- v o l t a g e p o we r l i n e REN Go n g - c h a ng, L I UL i , HUANG Lo ng y un ( S h a n n x i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y , X i a n 7 1 0 0 2 1 , C h i n a ) 【 摘要】 针对目 前自 动抄表系统干扰大、 可靠性不高的现实情况, 提出了一种基于低压电力线的自 动 ; 抄表系统可靠性设计;从可靠性设计定义出发,
3、介绍了系统可靠性设计的内 容, 采用模块化、 冗余结构等设计 方法对系统的软硬件部分进行优化, 表明系统运行的可行性, 为城市自 动抄表系统的可靠性设计提供依据。 关键词 : 可靠性; 模块化 ; 可行性 ; 冗余结构 5 0 H 田 Z 亲 茬 篆 三 、要 苎 皇 : 蒜 曼 重 复 竺 妻 : 存 在 严重 , , 。 ; t 苎 登 窒 , 。 量 委 苎 ! 。 : “u q-:rt ; 妥 姜 ; : 套 , 。 , 量 苎 主 主 力 线 本 身 的 时 变 性 及 恶 劣 的 外 界 环 境 对 信 号 的 作 用 ,造成数据 = , : : 。: 一。 一一 。 。 一 一
4、。 ; 在 竺 号 行 苎 ,转 出 思 们 运 用 以 上 成 功 的 可 靠 性 设 计 经 验 , 将 模 块 化 冗 余 结 构 过 程 , 。 妻 篓 理 中 心 尊 的 中 竺 会 出 现 ,设 计 , 技 术 ,软 件 滤 波 术 辱 人 至 基 于 低 电 力 线 的 常 造 成 电 信 息 的 混 和 错 误 ,系统的可靠性不高0 I Nt o , 女 何 表系统 ,将先进技术与 的 统设备结 来, 实现系统的可 来稿日 期: 2 0 0 9 1 2 3 1 基金项目: 陕西省教育厅产业化培育项目( 0 7 J C 0 5 ) , 咸阳市科技计划项目( X K 0 7 0 8
5、 6 ) 2 6 0 任工昌等: 基于低压电力线的 自动抄表 系统可靠性研究 第 1 0期 减性, 使信噪比能达到一定的要求。具有足够的耐久性。系统 整体及部件具有抗老化、 抗腐蚀和抗松动的能力, 测量、 通讯、 数据 处理和其它各项性能指标在使用期内的变化不会超出设计允许范 围。 对于硬件而言, 就是能经受寿命期内的各种作用并满足使用要 求, 且具有备品备件支持; 对于软件而言就是新老版本兼容、 更新 升级简单或具有自动升级、 远程下载功能, 保证寿命期内软件不过 时, 且便于扩展其它的功能。缓冲减震设计, 能保持系统的整体 稳定性。 系统在受到设计中要考虑到的意外因素, 如人为破坏、 直接
6、 雷击等作用时不会产生严重后果, 不能影响系统的正常工作, 对故 障处进行显示和报警, 从而使故障易于查找和修复, 同时所花费的 时间和费用也较少。其可靠性指标要求可根据要求满足系统 的。其设计指标一般为:平均无故障工作时间 ( Me a n T i m e B e t w e e n F a i l ) , M T B F 半年 ,在系统 的使用过程中可以定期对 各部分进行检测维护, 保障系统能够在足够的时间内稳定工作, 不影响电力部门的工作需要。 3 系统整体结构的可靠性设计 系统硬件部分的设计可靠性是系统可靠性的基础,优化电 路设计是提高系统可靠的必然要求。 电路的可靠性设计也可以借 助
7、模块分析法确定硬件部分可靠度瓶颈后,进行模块化设计, 简 化系统的电路结构, 不附加无用功能模块。影响系统可靠性的主 要因素还有载波信号各模块之间输入、 输出的过程中的可靠性设 计。加强关键模块的安全设计, 载波传输的通信信道的可靠性设 计以整体提高系统可靠度。系统结构框图, 如图 1 所示。 图 1系统的框 图 3 1 数据采集终端的可靠性设计 数据采集终端是远程抄表系统安装在现场的低端设备, 相 当于一个智能管理机, 采集用户电能表的脉冲, 进行数据处理, 存 储, 同时通过低压电力线与中转站集中器进行数据交换。数据采 集部分的模块化设计, 如图2所示。 图2 数据采集部分的模块框图 在进
8、行模块化设计采集终端可靠性时,注意在各模块内元 器件的选型、 裕度设计和稳定性设计。如在设计脉冲采集模块时 避免出现干扰, 严禁脉冲整形电路, 避免把干扰信号, 避免把干扰 脉冲形成一个规范的输入脉冲。 3 2数据传输部分的可靠性设计 在数据传输过程中由于存在很大的干扰,传输距离受限制 等问题, 需添加中转站集中器提高载波信号的传输可靠性。集中 器 的设计也要采用模块化设计 , 并且集成 了专为电力线通讯 网络 设计的半双工异步调制解调器 P L 2 1 0 2 。它是特别针对中国电力 网恶劣的环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片, 采用了直 接序列扩频、 数字信号处理、 直接数字频率合成等
9、新技术, 并采用 大规模数字 模拟混合 0 3 5 m C MO S工艺制作, 在抗干扰及抗衰 落性能以有着 出众的表现。 3 3通信信道的可靠性设计 载波信号在低压电力线的传输过程中采用直接序列扩频的 调制解调方式,即用伪随机码对采集终端采集到的信息进行调 制, 将其频谱扩展后再传输, 而在接收端使用相同的伪随机码对接 收到的信息进行解凋, 恢复原始信息。如图3所示。 用电 信息 序列 输出 数据 图 3扩频数字通信 系统的频域模型 这种调制解调方法使得扩频通信系统与以信道冗余编码来 扩展信号带宽的一般通信系统不同, 以提供可靠地通信信道。调 制解调电路结成集成在载波芯片P L 2 1 0
10、2中。 3 4软件部分的可靠性设计 系统软件设计的可靠性设计必须遵循标准化、 规范化、 安全 化的原则。 程序设计 、 应用服务器间功能的相互支持、 合理的网络 结构规划、 成熟稳定的数据库软件和操作系统共同来支持。在编 码 、 通信规约、 用户界面、 文档编制上贯彻标准化、 规范化、 安全化 的设计方法。 应用软件具有以功能模块为单元的可灵活拆装配置 的结构, 保持每个功能模块的爪ll生, 便于扩充日 。 + 圜 一 一 图 4系统防火墙设计 基于低压电力线的自动抄表系统中监控管理中心采用客户 机 服务器( c s 体系) 模式, 软件采用 Wi n d o w s 2 0 0 0及以上操作
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