基于GSM通信的电力远动SCADA系统在国外铁路项目中的设计研究.pdf

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根据电力远动SCADA系统的特点并结合国外铁路现状和项目要求,研究设计了一种基于GSM 通信方式的电力远动SCADA系统。基于GSM通信的电力远动SCADA系统主要由SCADA系统主站、GSM 通信单元、增加了自适应天线的BTU组成。采用GSM方式接收的电力远动SCADA系统能够在复杂的 山地环境和有线方式建设较困难的部分区域保证数据的可靠发送/接收,具有良好的经济性和适 用性。
sechnolocleal eXchange 技术交流 令,完成对外控制逻辑信号的输出, GSM模拟发射单元主要由选频网络、高频放 大电路等组成。GSM模拟发射单元能够根据不同 频率的发射要求自动匹配。通过自适应天线接收的 发射机 信号先后经过L1、L2两个鉴频电感,经场效应管 图5鞭状天线设计模型 V滤波输出,送入高频放大电路,选频电路如图3 所示。 种天线的上半空间方向函数和方向图相同,极化特 VDD 性、频带特性等都相同。但是鞭状天线的输入阻抗 是偶极子天线的一半,原因主要是激励电压减半而 2k OUTPUT 激励电流不变。同时鞭状天线的方向系数是偶极子 C45 天线的两倍,因为场强不变而辐射功率减半,即只 C Cab 在半空间辐射造成的;损耗电阻大,辐射效率低。 鞭状天线的远场分量E0的计算如下。 图3选频电路图 E6=6065△)-M 高频放大接收电路是由两个型号相同的三极管 其中,h为天线在E场分量方向上的有效高 组成,从选频网络来的接收信号经两个三极管放大、度,b为天线馈电电流。 电容滤波之后进入到解调电路进行解调。高频放大 自适应天线调谐系统由驻波比检测器、MPU 电路图如图4所示。 控制器、驱动电路和匹配网络4部分构成。其中 ⅤDD 检测器用于检测天线输入阻抗中的电阻分量和电抗 C 分量,MPU控制器将根据检测器提供的阻抗信息 B 和发射机发出的跳频指令,按预定的调谐算法发出 23确个人产价增开关控制号通过驱动电路驱动匹配网络中射频 接收信号 开关的截止与导通状态,进而改变匹配网络中的电 感、电容参数值,最终使天线达到匹配目的。天线 自动调谐系统如图6所示。 高频放大电路 RF末级 匹配网络」心 本设计采用的鞭状天线长度1为30cm,上行频 检测器亡驱动电路 率890-1910MH2,下行频率935-1990MHz 频率控制指令 APU控制单元 经计算可得,鞭状天线的方向性为4.80左右,绝对 图6天线自动调谐系统 增益能够达到6dB。通过电磁波的场强分析,此增 3现场测试结果 益基本能够满足远程无线遥控系统的信号接收 鞭状天线又称为接地单极子天线。单极子垂直3.1环境条件 于地面,把地面偎设为理想导体,地的影响叮以用 环境温度:年最高温度为41℃,年最低温度 其镰像代替,并且仅在地面上半空间存在电磁场。为-29℃; 单极地馈天线可以等效为偶极子天线。图5为鞭状 海拔高度:不超过1000m; 天线设计模型。 环境湿度:月平均相对湿度不大于90%; 鞭状天线与偶极子天线相比,波瓣方向朝行波 地面倾度:不大于3°; 方向倾斜,最大辐射方向偏25°,半功率波束宽度 安装地点:应无火灾、爆炸和腐蚀气体; 由78°减小到60°。同时,与偶极子天线相比,两 (下转90页) No.2庄珍花:基于GSM通信的电力远动 SCADA系统在国外铁路项目中的设计研究 85 器脂业动 系统适用在单、复线铁路,结合半自动闭塞使达到增加一套安全保证措施作用;也能在新建铁路 用时,能使车站连发列车区间追踪运行,确保安线使用 全、扩能显著;或平行在既有自动闭塞区段使用, 附图1、2。 车站 车站 毁O 尞尞痳※脊脊尞脊郑 GPS坐标点 图2区间列车追踪运行示意图〔含:区间GPS坐标点示例) (供稿:王家麟) ****涿*****粟***米**米****************来********** (上接85页) 覆盖面广、监控点移动、实时性要求较低的工业监 防护等级:IP43 控与数据采集系统中的应用,具有很好的应用价值 32SADA系统主(备)站的协同调度能力测试和经济意义。基于GSM通信的 SCADA远动系统 SCADA系统主站和备站皆为独立的 SCADA为用户提供了一种较为全面、完整和一致的解决 系统,这两个系统通过网管机进行协同调虔。主站方案,包括遥信、遥测、遥控功能,并且可根据 和备站能够同吋收到相关数据,操作人员可以根据用广的需要任意组合,具有一定的创新性。目前 权限在主站或备站完成同样的操作。从现场测试结基于GSM通信的电力远动 SCADA系统已大量 果来看,采用GSM通信的 SCADA系统其主(备)应用于电力监控系统。当然,采用该方式的电力 站与RTU之间能够实现稳定的数据传输。 远动 SCADA系统也还存在一些不足和需要完善 3.3数据采集能力测试 之处,如:通信数据量较小、速度较慢等。此外, 土库曼斯坦别列克特一布尊段铁路项目设计该技术还存在进一步研究空间,如通过采用更好 全长350km,有12个RTU。所有RTU均采用 的编码方式,提高码元传输速率以满足大数据量 GSM方式进行数据传输。通过实验室模拟实验和传输的需要;在数据的传输方式上,可以进一步 现场模拟测试的结果可以看出该系统数据传输速率研究基于GSM无线数据传输网络架构的组网方式 稳定,数据传输参数均满足系统设计要求。表1为 方法等。 GSM参数实例表。 参考文献 表1GSM通信参数实测表 1]刘健,倪建立,邓永辉.配电自动化系统[M](2版).北 GSM信道间隔/带宽/功半频偏/相位误差/° Hz MHZ等级Hz 京:水利水电出版社,2003 -GSM 0.2 6 45 2]王士政.电网调度自动化与配网自动化技术[M].北京 R-GSM 0.2 3,4 水利水电出版社,2006 DCS 0.2 95 12 3]宣彩平.王皓、邹国良,利用GSM无线模块发送短信息 可.计算机应用,2004,24(5):148-150 4结束语 (收稿日期:2011-01-16) 基于GSM移动网络通信在监控采集点分散 铁路通佶信号工程技术(RSCE)2012年4月 90

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