面向電力通信的傳輸設備雙電源供電系統設計

趙克斌

（國電投新鄉豫新發電有限責任公司，河南 新鄉 453011）

0 引 言

傳輸設備作為實現數據傳輸的重要設備，需要通過雙電源供電的方式實現其應用。傳輸設備雙電源供電系統是確保傳輸設備能夠安全穩定供電的重要保證，必須提高對其的重視程度[1]。在以往針對傳輸設備雙電源供電系統設計中，主要是通過設計雙電源，以輸入交流電的方式實現系統傳輸設備雙電源供電功能。但傳統系統在實際應用中存在供電強度低的問題，分析其造成此現象的主要原因為未面向電力通信設定供電行為約束[2]。因此，本文在面向電力通信的前提下從硬件及軟件兩方面出發，設計傳輸設備雙電源供電系統，致力于從根本上提高傳輸設備雙電源供電系統的供電能力，進而為傳輸設備的優化設計提供系統支持。

1 面向電力通信的傳輸設備雙電源供電系統硬件設計

1.1 接口電路

面向電力通信的系統硬件設計中，通過接口電路連接傳輸設備雙電源[3]。接口電路是嵌入式開發的重要調試接口，也是目前嵌入式電路開發過程中最先進的方式。其在調試和連接方面具有方便快捷的特點，可以進行在線調試。本設計統一采用10 V的接口調試電路，接口電路如圖1所示。

圖1 接口電路設計圖

設計接口電路可以實現傳輸設備雙電源高效、大量的供電，具有低功耗的優勢。在非工作模式下，僅僅依靠普通的電池就可以維持長達半年的時間，而且在傳輸設備內采用這種供電設計具有省時、省力以及易操作等優點。在本文設計中，接口電路采集節點使用n個控制模塊，利用輔助適配器等供電設備供電。

1.2 模擬數字轉換器

設計模擬數字轉換器用于轉換接口電路中的數據，其精準度直接影響此次設計系統供電數據的傳輸速度。根據系統的需要選擇型號為TLC5510的8位半閃速架構模擬數字轉換器，該型號模擬數字轉換器不僅具備高速模擬數字轉換的功能，而且還可以轉換保持電路。該型號模擬數字轉換器主要性能指標為220 V多電源供電、8位的分辨率、25 Mb/s的最大轉換速率、100 ms的轉換周期、3.2個時鐘的轉換數據等待時間。外部時鐘信號由TLC5510的C時鐘信號輸入腳傳輸，由內部的時鐘信號發生器轉換為單路時鐘信號，用于驅動兩路采樣比較器，由編碼器生成數字信號，高四位和低四位合并形成最終的8位傳輸數據，至此完成系統硬件設計。

2 面向電力通信的傳輸設備雙電源供電系統軟件設計

2.1 面向電力通信的傳輸設備雙電源供電行為約束

在系統軟件設計時，整體使用Raw-OS系統進行開發設計?？紤]到傳輸設備雙電源在供電中會因為供電能力過高而導致電壓升高的現象，導致抬高節點電壓。為此，應面向電力通信提出傳輸設備雙電源供電行為約束，設計傳輸設備雙電源供電過程中電力通信的DG目標。設此目標函數的表達式為F，則有：

式中，Cg表示電力通信信道可承受的最高信號容量；r表示為成環率；Cm表示為電力通信的容量負荷值；n表示為在執行電力通信信息交互工作時傳輸設備雙電源供電發生的主動約束行為。根據式（1）整合約束目標與電力通信信道的信號容量值，設計傳輸設備雙電源供電行為約束目標，并調整帶電變壓器，從而避免電力通信中雙電源供電電壓過高的現象。

2.2 計算傳輸設備雙電源最大供電強度

在面向電力通信約束傳輸設備雙電源供電行為的基礎上，本文通過計算傳輸設備雙電源最大供電強度判斷傳輸設備雙電源供電能力。設定傳輸設備雙電源供電的終端節點為CTU504，通過CTU504能夠采集傳輸設備雙電源供電強度數據。設CTU504終端節點個數為N，轉發數據至ARW微處理器和上位機顯示供電信息。最后，由ARW微處理器終端進行數據處理，根據算法求得傳輸設備雙電源最大供電強度，進而給出控制指令[4]。設傳輸設備雙電源最大供電強度為maxE(G)，可得：

式中，Egrid指的是傳輸設備雙電源供電成本節約函數；Eloss指的是傳輸設備雙電源供電收入函數；Ewind指的是傳輸設備雙電源供電幅值；Esolae指的是面向電力通信，傳輸設備雙電源供電網損降低函數；G指的是決策空間集合。通過式（2）可得出傳輸設備雙電源最大供電強度。

2.3 實現傳輸設備雙電源供電

以上述計算得出的傳輸設備雙電源最大供電強度為依據，打開傳輸設備，在系統中輸入傳輸設備雙電源供電強度范圍，以最大供電強度為上限，以0為下限，保證傳輸設備處于工作狀態下啟動雙電源，以兩路輸入的方式實現傳輸設備雙電源供電。在傳輸設備雙電源供電過程中，需要保證雙電源均處于平均分擔傳輸設備功率的情況下，通過加電測試的方法執行傳輸設備雙電源供電。在此過程中，一定要避免雙電源無法平均分擔傳輸設備功率的情況，防止造成傳輸設備雙電源供電失效[5,6]。至此，完成面向電力通信的傳輸設備雙電源供電系統設計。

3 實例分析

3.1 實驗準備

設計實例分析，選取某傳輸設備作為本次實驗對象，傳輸設備參數要求如表1所示。

表1 某傳輸設備參數要求表

結合表1所示，首先使用本文面向電力通信設計供電系統執行傳輸設備雙電源供電，通過型號為KLU-HJ01151傳感器測試其供電強度，記為實驗組，而后使用傳統供電系統執行傳輸設備雙電源供電，同樣利用型號為KLU-HJ01151傳感器測試其供電強度，記為對照組。本次實驗內容為測試兩種供電系統下的供電強度，供電電壓越穩定證明其供電強度越高，供電性能越好。

3.2 實驗結果分析與結論

整理實驗數據，如表2所示。

表2 實驗結果對比

通過表2可知，本文設計的供電系統供電強度明顯高于對照組，針對傳輸設備雙電源供電效果更好，具有現實意義，值得被大力推廣。

4 結 論

本文通過實例分析的方式證明了設計供電系統在實際應用中的適用性，也證明此次優化設計的必要性。因此，通過本文設計能夠解決傳統傳輸設備雙電源供電中存在的缺陷。但不足之處主要表現為未對本次供電系統供電強度測定結果的精密度與準確度進行檢驗，以進一步提高供電系統供電強度測定結果的可信度，這一點在未來針對此方面的研究中可以加以補足。另外，還需要對傳輸設備的優化設計提出深入研究，以提高傳輸設備的綜合質量。