面向电力通信的传输设备双电源供电系统设计

赵克斌

（国电投新乡豫新发电有限责任公司，河南 新乡 453011）

0 引 言

传输设备作为实现数据传输的重要设备，需要通过双电源供电的方式实现其应用。传输设备双电源供电系统是确保传输设备能够安全稳定供电的重要保证，必须提高对其的重视程度[1]。在以往针对传输设备双电源供电系统设计中，主要是通过设计双电源，以输入交流电的方式实现系统传输设备双电源供电功能。但传统系统在实际应用中存在供电强度低的问题，分析其造成此现象的主要原因为未面向电力通信设定供电行为约束[2]。因此，本文在面向电力通信的前提下从硬件及软件两方面出发，设计传输设备双电源供电系统，致力于从根本上提高传输设备双电源供电系统的供电能力，进而为传输设备的优化设计提供系统支持。

1 面向电力通信的传输设备双电源供电系统硬件设计

1.1 接口电路

面向电力通信的系统硬件设计中，通过接口电路连接传输设备双电源[3]。接口电路是嵌入式开发的重要调试接口，也是目前嵌入式电路开发过程中最先进的方式。其在调试和连接方面具有方便快捷的特点，可以进行在线调试。本设计统一采用10 V的接口调试电路，接口电路如图1所示。

图1 接口电路设计图

设计接口电路可以实现传输设备双电源高效、大量的供电，具有低功耗的优势。在非工作模式下，仅仅依靠普通的电池就可以维持长达半年的时间，而且在传输设备内采用这种供电设计具有省时、省力以及易操作等优点。在本文设计中，接口电路采集节点使用n个控制模块，利用辅助适配器等供电设备供电。

1.2 模拟数字转换器

设计模拟数字转换器用于转换接口电路中的数据，其精准度直接影响此次设计系统供电数据的传输速度。根据系统的需要选择型号为TLC5510的8位半闪速架构模拟数字转换器，该型号模拟数字转换器不仅具备高速模拟数字转换的功能，而且还可以转换保持电路。该型号模拟数字转换器主要性能指标为220 V多电源供电、8位的分辨率、25 Mb/s的最大转换速率、100 ms的转换周期、3.2个时钟的转换数据等待时间。外部时钟信号由TLC5510的C时钟信号输入脚传输，由内部的时钟信号发生器转换为单路时钟信号，用于驱动两路采样比较器，由编码器生成数字信号，高四位和低四位合并形成最终的8位传输数据，至此完成系统硬件设计。

2 面向电力通信的传输设备双电源供电系统软件设计

2.1 面向电力通信的传输设备双电源供电行为约束

在系统软件设计时，整体使用Raw-OS系统进行开发设计。考虑到传输设备双电源在供电中会因为供电能力过高而导致电压升高的现象，导致抬高节点电压。为此，应面向电力通信提出传输设备双电源供电行为约束，设计传输设备双电源供电过程中电力通信的DG目标。设此目标函数的表达式为F，则有：

式中，Cg表示电力通信信道可承受的最高信号容量；r表示为成环率；Cm表示为电力通信的容量负荷值；n表示为在执行电力通信信息交互工作时传输设备双电源供电发生的主动约束行为。根据式（1）整合约束目标与电力通信信道的信号容量值，设计传输设备双电源供电行为约束目标，并调整带电变压器，从而避免电力通信中双电源供电电压过高的现象。

2.2 计算传输设备双电源最大供电强度

在面向电力通信约束传输设备双电源供电行为的基础上，本文通过计算传输设备双电源最大供电强度判断传输设备双电源供电能力。设定传输设备双电源供电的终端节点为CTU504，通过CTU504能够采集传输设备双电源供电强度数据。设CTU504终端节点个数为N，转发数据至ARW微处理器和上位机显示供电信息。最后，由ARW微处理器终端进行数据处理，根据算法求得传输设备双电源最大供电强度，进而给出控制指令[4]。设传输设备双电源最大供电强度为maxE(G)，可得：

式中，Egrid指的是传输设备双电源供电成本节约函数；Eloss指的是传输设备双电源供电收入函数；Ewind指的是传输设备双电源供电幅值；Esolae指的是面向电力通信，传输设备双电源供电网损降低函数；G指的是决策空间集合。通过式（2）可得出传输设备双电源最大供电强度。

2.3 实现传输设备双电源供电

以上述计算得出的传输设备双电源最大供电强度为依据，打开传输设备，在系统中输入传输设备双电源供电强度范围，以最大供电强度为上限，以0为下限，保证传输设备处于工作状态下启动双电源，以两路输入的方式实现传输设备双电源供电。在传输设备双电源供电过程中，需要保证双电源均处于平均分担传输设备功率的情况下，通过加电测试的方法执行传输设备双电源供电。在此过程中，一定要避免双电源无法平均分担传输设备功率的情况，防止造成传输设备双电源供电失效[5,6]。至此，完成面向电力通信的传输设备双电源供电系统设计。

3 实例分析

3.1 实验准备

设计实例分析，选取某传输设备作为本次实验对象，传输设备参数要求如表1所示。

表1 某传输设备参数要求表

结合表1所示，首先使用本文面向电力通信设计供电系统执行传输设备双电源供电，通过型号为KLU-HJ01151传感器测试其供电强度，记为实验组，而后使用传统供电系统执行传输设备双电源供电，同样利用型号为KLU-HJ01151传感器测试其供电强度，记为对照组。本次实验内容为测试两种供电系统下的供电强度，供电电压越稳定证明其供电强度越高，供电性能越好。

3.2 实验结果分析与结论

整理实验数据，如表2所示。

表2 实验结果对比

通过表2可知，本文设计的供电系统供电强度明显高于对照组，针对传输设备双电源供电效果更好，具有现实意义，值得被大力推广。

4 结 论

本文通过实例分析的方式证明了设计供电系统在实际应用中的适用性，也证明此次优化设计的必要性。因此，通过本文设计能够解决传统传输设备双电源供电中存在的缺陷。但不足之处主要表现为未对本次供电系统供电强度测定结果的精密度与准确度进行检验，以进一步提高供电系统供电强度测定结果的可信度，这一点在未来针对此方面的研究中可以加以补足。另外，还需要对传输设备的优化设计提出深入研究，以提高传输设备的综合质量。