電子式數(shù)字通信技術(shù)分析

于慶　劉旭虹　張可健

摘 要：隨著科技的不斷發(fā)展，在當(dāng)前的數(shù)字化變電站當(dāng)中，電子式互感器正在得到越來越廣泛的應(yīng)用。在數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用之下，電子式互感器的技術(shù)不斷提升，極大地提升了其應(yīng)用性能。與傳統(tǒng)的電磁式互感器相比，電子式互感器具有絕緣性能好、頻帶卷、簡易便攜等優(yōu)勢(shì)，其中的數(shù)字同步和數(shù)字通信技術(shù)等具有十分重要的作用，因此，本文對(duì)電子式互感器中數(shù)字同步和數(shù)字通信技術(shù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：電子式互感器；數(shù)字同步；數(shù)字通信技術(shù)

1 電子式互感器

1.1 基本概念

在設(shè)計(jì)電子式互感器的結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)于高精度采集模擬電信號(hào)的任務(wù)，需要利用采集器來實(shí)現(xiàn)，使電信號(hào)得到傳遞。在電子式互感器當(dāng)中，外部接口數(shù)字化、傳感原理新型化等是其中的重要內(nèi)容。在光學(xué)無源電子式互感器當(dāng)中，傳輸和采集信號(hào)的傳輸介質(zhì)使光學(xué)器件，其信號(hào)傳變性能十分優(yōu)良。此外，還有一種非光學(xué)有源電子式互感器，在此類電子式互感器當(dāng)中，高精度信號(hào)是由高壓側(cè)電子回路進(jìn)行采集，通過對(duì)羅氏線圈等傳感器、數(shù)據(jù)采集電路等進(jìn)行應(yīng)用，向低壓地電位傳輸采集的信號(hào)。

1.2 主要特點(diǎn)

在電力系統(tǒng)當(dāng)中，隨著數(shù)字化、智能化程度的不斷提高，電子式互感器能夠很好地滿足實(shí)際應(yīng)用需求，具有很高的測(cè)量精度，而且在不同的荷載狀態(tài)下，也不會(huì)影響其測(cè)量精度。同時(shí)，電子式互感器的絕緣性良好，具有較高的安全性。[1]電壓互感器短路或電流互感器開路的風(fēng)險(xiǎn)不存在，同時(shí)具有較大的電子式互感器動(dòng)態(tài)范圍。在電子式互感器中，沒有鐵芯存在，因而不會(huì)發(fā)生鐵磁諧振，具有良好的暫態(tài)特性、易攜帶性、輕便性等特點(diǎn)。

1.3 輸出信號(hào)

在電子式互感器當(dāng)中，主要包括模擬信號(hào)、數(shù)字信號(hào)等輸出信號(hào)的類型。測(cè)量的數(shù)字信號(hào)輸出電流為2D41H的測(cè)量值，電壓保持為2D41H、電流保護(hù)數(shù)值保持在01CFH，在模擬信號(hào)輸出的電流互感器當(dāng)中，數(shù)值為4伏、225毫伏、150毫伏。

1.4 配置原則

在110千伏及以上的電壓環(huán)境中，綜合考慮成本和技術(shù)方面的問題，可采用常規(guī)互感器、電子式互感器，如果對(duì)于66千伏以下的電壓來說，用戶外敞開配電裝置保護(hù)測(cè)控集中布置的基礎(chǔ)上，也可采用常規(guī)傳感器、電子式傳感器。[2]如果保護(hù)測(cè)控下放布置，則不應(yīng)采用常規(guī)傳感器。

2 數(shù)字同步技術(shù)的應(yīng)用

在傳統(tǒng)電磁式互感器當(dāng)中，是連續(xù)輸出模擬量，同時(shí)模擬量同步狀況較為良好，而不同傳感器的傳變角差是其主要區(qū)別。而在實(shí)際應(yīng)用中，傳變角差數(shù)值都會(huì)很小，因此基本可以忽略。而在電子式傳感器當(dāng)中，除了模擬化傳感頭之外，還包括數(shù)字處理、模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，所以在應(yīng)用電子式傳感器的過程中，必須對(duì)數(shù)據(jù)同步的問題加以解決。而在電子式互感器的同步方面，涉及了很多相關(guān)的內(nèi)容。[3]在相同間隔當(dāng)中，數(shù)據(jù)計(jì)算對(duì)于母線電壓、線路電壓、功率因數(shù)、電流、電壓、無功功率、有功功率等同步都發(fā)揮著重要的作用。根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來開，在一個(gè)間隔當(dāng)中，同一單元最多能夠?qū)?2個(gè)測(cè)量量進(jìn)行處理和輸出，因此，應(yīng)當(dāng)保持這些測(cè)量量之間的良好同步。在變電站當(dāng)中，一些設(shè)備需要對(duì)多個(gè)不同間隔的電流、電壓數(shù)據(jù)進(jìn)行應(yīng)用，例如平行雙線橫聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置、集中式母線保護(hù)設(shè)備、集中式小電流接地選線設(shè)備等，在相關(guān)間隔中，應(yīng)當(dāng)確保同步的合并單元輸出數(shù)據(jù)。對(duì)于輸電線路，如果差動(dòng)保護(hù)方式為數(shù)字式縱聯(lián)電流，在線路各側(cè)，也應(yīng)保持同步的數(shù)據(jù)，也涉及了很多相關(guān)的變電站。在電網(wǎng)檢測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，需要對(duì)全系統(tǒng)同步相角測(cè)量進(jìn)行提供，在全系統(tǒng)當(dāng)中，也可能實(shí)現(xiàn)同步的數(shù)據(jù)采集。

3 數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用

在高壓傳感器當(dāng)中，通常會(huì)輸出較小的數(shù)值模擬量，在傳輸過程中，為了對(duì)損耗進(jìn)行降低，在傳輸當(dāng)中通常利用離散數(shù)字信號(hào)。而在光纖通信當(dāng)中，還應(yīng)當(dāng)利用光信號(hào)對(duì)電子信號(hào)輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)變，在光纖當(dāng)中進(jìn)行傳輸，進(jìn)而完成通信的過程。相比于模擬通信，數(shù)字通信具有更高的質(zhì)量，在通信系統(tǒng)當(dāng)中，其應(yīng)用也更為廣泛。數(shù)字通信中對(duì)電路信號(hào)進(jìn)行調(diào)制的主要方式就是數(shù)據(jù)編碼，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使之形成光信號(hào)實(shí)現(xiàn)光纖傳輸，利用光電轉(zhuǎn)換器在接收端對(duì)光信號(hào)進(jìn)行接收，重新轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，完成傳輸信號(hào)的任務(wù)。光源是數(shù)字光纖通信中的主要信號(hào)，因此，選擇傳輸碼，對(duì)于數(shù)字通信來說非常重要。很多碼型都可以應(yīng)用在光纖通信當(dāng)中，例如偽雙極性碼、插入比特碼、mBnB碼等。在實(shí)際選擇中，應(yīng)當(dāng)注重選擇具有一定獨(dú)立性的比特序列，可以檢測(cè)的接收誤碼、誤碼的擴(kuò)展性很小，為了提取信息方便，不能有長串的1或0出現(xiàn)，同時(shí)還應(yīng)控制較少的碼速率提升較低的碼光功率代價(jià)。電子式互感器由于具有較短的傳輸距離，并且在能量供應(yīng)中可能存在一定的問題，因此，難以有效地通過以上的編碼方式加以實(shí)現(xiàn)。因此，利用數(shù)字傳輸?shù)姆绞剑捎脭?shù)據(jù)編碼、V/F-F/V、異步串行傳輸?shù)确椒?，能夠更好地確保測(cè)量精度。在光纖數(shù)字通信當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)先編碼數(shù)字信號(hào)，然后通過光纖進(jìn)行傳輸，在電子互感器當(dāng)中，也可應(yīng)用這種方法。根據(jù)電子式互感器的特點(diǎn)來看，在傳輸信號(hào)的過程中，可以采用雙穩(wěn)觸發(fā)器、門電路觸發(fā)器等。在開始每個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，對(duì)輸出狀態(tài)利用雙穩(wěn)觸發(fā)器進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，在中間時(shí)段的數(shù)據(jù)當(dāng)中，如果數(shù)據(jù)為0，則保持不變的雙穩(wěn)觸發(fā)器狀態(tài)，如果數(shù)據(jù)為1，則其輸出狀態(tài)由雙穩(wěn)觸發(fā)器再次進(jìn)行翻轉(zhuǎn)。在這種編碼方式的實(shí)現(xiàn)當(dāng)中，為了更好地發(fā)揮作用，應(yīng)當(dāng)確保初始狀態(tài)為0的編碼電路，并根據(jù)系統(tǒng)時(shí)鐘頻率的二分之一設(shè)定數(shù)據(jù)時(shí)鐘頻率。在低壓側(cè)當(dāng)中，為了對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行更為準(zhǔn)確的翻譯，應(yīng)當(dāng)在低壓側(cè)恢復(fù)和處理相應(yīng)的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)。在數(shù)字通信技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，時(shí)鐘信號(hào)的恢復(fù)發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，對(duì)于電子互感器整個(gè)系統(tǒng)的傳輸質(zhì)量、傳輸距離等，都會(huì)產(chǎn)生極大的影響和作用。在恢復(fù)時(shí)鐘信號(hào)的步驟中，其目的是為了更好地判斷接收到的數(shù)據(jù)信號(hào)，對(duì)穩(wěn)定的數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行恢復(fù)，從而將抖動(dòng)和噪聲除去，為后續(xù)的處理和傳輸提供便利，在這樣的情況下，能夠提供相應(yīng)的特別信號(hào)，為系統(tǒng)的良好運(yùn)行提供支持。

4 結(jié)語

在當(dāng)前的社會(huì)當(dāng)中，電力能源是一種非常重要的能源，因此電力系統(tǒng)的良好運(yùn)行狀態(tài)有著重要的意義。在電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的控制與檢測(cè)當(dāng)中，電子式互感器是一種十分常用的設(shè)備，對(duì)于電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的良好運(yùn)行發(fā)揮著極大的作用。隨著科技的發(fā)展，在電子式互感器當(dāng)中，數(shù)字技術(shù)得到了更為良好的應(yīng)用，而其中的數(shù)字同步技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)等，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中也發(fā)揮出了更為良好的作用和效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊新華，殷玉洋，韓永軍.電子式互感器數(shù)字接口的研究與設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2012（02）：40-

43+47.

[2] 羅彥，段雄英，鄒積巖，王寧，鄭占鋒.電子式互感器中數(shù)字同步和數(shù)字通信技術(shù)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2012

（09）：77-81+91.

[3] 張明珠，李開成，李振興，易楊.基于高精度采集卡的電子式互感器校驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，

2010（15）：114-118.

作者簡介：于慶（1994—），男，吉林洮南人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

劉旭虹（1995—），女，遼寧朝陽人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。

張可?。?996—），男，黑龍江肇東人，沈陽理工大學(xué)學(xué)生。