电力通信设备超低功耗抗干扰自动控制系统设计

发表时间:2020/5/9   来源:《中国电业》2019年24期   作者:乔月妮
[导读] 近年来,随着我国科技的快速发展
         摘要:近年来,随着我国科技的快速发展,电力通信设备也备受关注。传统电力通信设备自动控制系统利用多传感器获取数据,实现自动控制,但由于传感器功耗较大且易受环境影响,致使自动控制系统存在功耗较大、干扰能力弱的不足,为此提出了电力通信设备超低功耗抗干扰自动控制系统设计。改变传感器获取数据方式,利用输入电信号的方式获取数据,进行自动控制。为保证设计的电力通信设备超低功耗抗干扰自动控制系统的有效性,进行仿真试验分析,试验结果表明,提出的自动控制系统具有较高的有效性。
         关键词:电力通信设备;超低功耗;抗干扰;自动控制;系统设计
         引言
         阐述了设计超低功耗抗干扰自动控制系统的重要意义,分析了传统通信设备自动控制系统存在的干扰问题。介绍了电力通信设备超低功耗抗干扰自动控制系统的硬件设计、软件设计和具体实验过程,并对实验数据进行分析,说明设计系统的功耗要小于传统控制系统的功耗且抗干扰性能要优于传统系统,真正减小了电力通信设备自动控制系统的功耗,提升了抗干扰能力。通过实验,提出了电力设备超低功耗抗干扰自动控制系统的具体应用。
         1设计超低功耗抗干扰自动控制系统的重要意义
         电力通信设备是电力系统运行中不可缺少的组织结构,如果电力通信设备的高能耗、抵抗干扰能力差的问题得不到有效解决,将会造成大量的能源消耗,不便于人们正常用电,所以对于超低功耗抗干扰自动控制系统的研究十分关键,对于电力企业、电能使用者和社会都具有重要的意义。首先,超低功耗抗干扰自动控制系统的研究对于电力企业而言是非常重要的。该控制系统的研究能极大改善电力系统运行中出现的能源消耗过大问题,减少电力企业对电力系统运行投入的成本,实现电力企业效益的增加。其次,超低功耗抗干扰自动控制系统的研究对于用电者来说具有一定的意义。自动控制系统的研究在很大程度上提高了电力通信设备运行的高效性,保证了电力系统的正常运行,让使用者用电更加放心,更加安全。另外,减少电力能耗,电力供应更加充足,电费也会减少,为用户节约使用成本。最后,电力通信设备使用的广泛性,使其系统升级的影响力增加。通过超低功耗抗干扰自动控制系统的研究,电力系统会更加稳定,电力供应更加充足。生产企业的电力能源充足,将会极大促进生产发展,提高生产力,促进工业进步,对于社会各用电环节也起到了很大的帮助,如城市照明系统。此外,超低功耗抗干扰自动控制系统的研究实现了节能减排,符合国家发展环保理念,对于社会的可持续发展具有一定的意义。
         2自动控制系统设计
         2.1自动控制系统软件设计
         电力通信设备超低功耗抗干扰自动控制系统的软件设计主要包括自动控制系统的网关结构设计以及通信程序设计两部分,设计的网关结构为了实现降低功耗采用嵌入式MPU微处理器,嵌入式MPU微处理器采用ARM体系对储存单元进行保护,外围采用两股八条四线CA-245串口进行数据传输。通信方式采用于C/S(Client/Serve)模式进行数据交换,并对输入/输出电信号进行逻辑控制。控制主程序中Sink节点对电力通信设备进行控制范围满足公式的要求:式中,ηab代表ab间的Sink节点调控范围;a、b代表位置,根据控制命令主要程序,实现了自动控制系统软件设计,基于电力通信设备自动控制系统的硬件设计,实现了本文的研究。
                                   
         2.2自动控制系统的硬件设计
         在通信设备自动控制系统硬件设计中,超低功耗和抗干扰能力是本次设计的主要内容。

传统自动控制系统中,采用传感器进行数据获取,功耗较大,为解决这一问题,在硬件设计中,改进了获取数据方式,采用输入电信号方式进行数据获取。改进控制系统中的PLC,改善编程处理器的保养模块,并做好相应的电路连接工作。另外,硬件设计中,设计人员使用直流供电的方式,降低了电力的消耗。将电力系统的控制规则内容储存在系统储存器内,设计中要求储存器具备记忆功能。储存器设计中,要将控制逻辑程序固化,并限制逻辑编程访问权限,保证只有管理人员才能有权对程序进行修改,这样的设计在很大程度上提高了系统硬件的安全防护性,提高了抗干扰能力。设计中,使用系统接收元件与系统内的PLC进行连接,连接后可直接输入直流电信号。硬件系统的输出方式可采用晶闸门输出或晶体管。硬件设计中,采用直流电输入,所以应选择与之匹配的开关装置。本设计中采用的是DIP插件50A120VDC型号的操作开关,该型号开关可以控制的最大电压是120V,开关通电后,为了获取直流电力,可使用桥式整流法,整流中使用1N4007设备。整流过程中,遵循的计算公式是:

公式中,F0表示进行桥式整流的调整范围,Qt表示桥式整流后使用的最大交流电,n表示整流过程中目标的转换率,na是在整流过程中直流电转换率的最大值,Qa代表的是直流电限制最大值。设计过程中,设计人员对控制系统进行操作,启动限位开关,并进行直流电供应。电流供应后,系统可自动收取系统发出的通信信息,此时收到信息的硬件系统中央处理模块可对已收信息进行分类并开始计算,计算完成后进行明确的反应,将经过处理计算后的数据通过晶体管和晶体闸门进行输出,完成硬件系统的自动控制。当输出指令传输到显示模块时,信息显示单元发挥作用,使控制成为具体指令。在设备显示单元连接过程中,可采用不同的交流电形式进行电力供应,显示模块的数据处理可由数据转换器进行控制。转换器的数据传递方式选择计算机COM口进行。数据信息传递处理后,呈现在显示模块中。
         3电子通信工程设备抗干扰的接地策略
         3.1降低电路系统环路的干扰
         降低电路系统环路的干扰,是一种比较常见的电子通信工程设备抗干扰方式,这种方式主要是在基于磁场干扰的原理上,采用相应措施进行设备抗干扰能力的优化。具体而言,在降低电路系统环路干扰时,工作人员需要先对环路电流,进行切断处理或抑制处理,以在通过光电耦合器与共膜扼流圈的作用下,对电流进行切断处理,达到抑制电流的目地,进而降低环路对电子设备产生的磁场干扰。第二,则是利用平衡电路的优势,充分发挥其抗干扰的作用,然后降低在准确的位置及地点接入下,使得电路能够达到相对的平衡,进而避免电路受到较多干扰。
         3.2降低地线本身阻抗
         地线阻抗的范围比较广,一般分为电阻与电感两种,且在相关调节符合要求的情况下,电路同时处于低频时,电阻发挥的作用相对比较大。简而言之,地线在存有阻抗的情况下,地线中的电感,会对处于高频的电子设备产生一定影响,使得电阻相应对低频电子设备产生作用,致使这两者在相互影响的情况下,导致地线的阻抗出现增加情况,进而利于通过地线阻抗进行抗干扰处理。为此,为有效降低地线本身产生的阻抗,需要在对地线进行阻抗处理时,对其横截面面积与长度进行详细了解,在找到降低阻抗原因后,再使用多点接地的方式进行电路连接,以最大程度的优化其抗干扰能力。
         结语
         自动控制系统超低功耗及抗干扰性能研究对电力通信设备有非常重要的作用,可使电力通信设备降低能耗,提升控制精准性,保证电力系统的正常运行,实现电力能源的节约。
         参考文献
         [1]谢治军.电力通信设备超低功耗抗干扰自动控制系统设计[J].电子世界,2019,(18):103-104.
         [2]刘巍,汪现中,赫树开.发电机氢气参数现场实时监测系统设计[J].电力自动化设备,2017,(06):83-85,88.
         [3]朱建芳.基于PLC的车载通信设备自动化控制系统设计[J].现代电子技术,2019,517(14):42-44,48.
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