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摘 要：从对串口电路设计、信号控制电路和软件系统三个方面分析和优化，发现采用RS485标准串口， XMAX125CE芯片对传输参数进行分离，对通信信号进行放大和滤波后，采用智能化软件系统，设计的系统有着更优秀的监测能力和安全性能。
关键词：串口电路；信号控制；软件系统
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0062-02
1 引 言
随着我国现代化建设的步伐，能源危机表现得日益严峻，人们对环保的意识也逐渐增强，智能电网因其高效、清洁、节能等优点，占据了有利的发展形式，建设智能电网上升至国家战略层面[1]。物理电网与传感测量技术、信息技术、计算机技术、控制技术和通信技术有机结合形成的新型电网称之为智能电网。电力通信不仅承担了电力行业的生产指挥和调度工作，更进一步为电力行业的组织管理和自动化通信提供服务，在智能电网中起到了支撑和保障作用[2]。
随着我国电力行业的不断发展，智能电网的建设结合了我国电力通信发展的现状，国家电网的通信网络建设已经取得了一定的成绩。然而无论是智能配电网络还是用电信息的采集，在我国智能电网建设中的难点都是通信系统的建设。通信系统的可靠性在某种程度上决定了整个系统的优劣，通信是配电自动化必须借助的手段，承载着将控制中心的命令下发到各执行机构或者远方终端，将远方监控单元采集到的信息传输至控制中心的使命，是建设智能配电系统的关键技术[2]。
为保障电力系统正常、安全、稳定的运行，电力通信传输参数远程监控系统应运而生。对电力通信信号的能量进行划分，获取传输参数来保障高效地传输电力通信的方式，被国内部分电力通信参数远程监测系统运用，但是其换算复杂、安全性有待提升使得拥有良好监测水平的该系统并得到未广泛推广。智能三维图像建模在智能电网中也被相关设计人员提出，在这种三维图像电力通信传输系统中，以图片的方式传输参数，对于远程监测而言，计算过程简单，系统的安全性仍是该系统的缺陷[3]。
传统的电力通信传输参数远程监测系统还有很大的优化提升空间[4]，目前的优化方式普遍采用在系统设计中对系统电路和计算方法进行优化，采集电路从而对信号进行参数分离，优化型号传输性能，提高智能电网中电力通信传输参数远程检测系统的安全方面设计监测水平更高、安全性更好的系统。
2 智能电网中电力系统通信传输参数远程监测系统优化设计的优化
设计信号控制电路、采集电路和串口电路的智能电网中电力传输参数的远程检测系统目前存在的缺陷为：安全性较差、检测水平低，可以利用计算机软件技术对检测参数重新设计函数计算，降低系统检测的误差。中央处理器作为模块的核心，对外主要连接通信模块和信号采集模块。系统的流畅运行，需要扩大监控中心和检测点等外部组建模块的存储空间。通过光线实现远程信息传输，从而达到短距离现场控制与远距离远程控制同时进行的目的。
2.1 串口电路设计（见图1）
串口作为系统软件与硬件的联系纽带，在电力通信传输参数远程检测系统中尤为重要。现有的串口通信标准为：RS485和RS232，传统的电力通信传输参数远程监测系统采用的是被率先提出的RS121标准。RS232标准的传输能力和其他各项指标均不如RS485标准。采用安全性更强，可容纳最多32个收发器与负载元件同时工作的RS485标准对串口电路重新设计。稳定发送、差别接收是RS485标注接口的特征，采用灵活性更强的收发器1来达到降低串口电路被干扰的可能性。由于收发器通信过程中传输参数时电压最低时仅为200mV可以采用3.3v的普通蓄电池对其供电。需要传输的电力通信传输参数只要存在于串口电路中，图1所涉及的串口电路就能够稳定安全的传输。
2.2 信号控制电路的智能化
智能电网通信传输参数远程控制系统能够远程监测和准确采集参数的基础是信号控制，通信信号被过滤放大，并作用在电路通信运行前，对电力通信信号进行调节。信号控制电路的组成方式为：滤波电路在下端，信号放大电路在上端。先对电力通信信号进行放大，然后再对其进行过滤即所说的滤波。采集频率一般会在远程监测系统工作前进行预设，高于采集频率0.5倍的采集频率的谐波都会被滤波电路过滤掉。这种具有高安全性和低阻抗输出的低通二阶无穷增益滤波电路有着相当的优势。
智能采集电路会在通信信号控制工作结束后被远程检测系统调用，进行传输参数的采集。而加入到采集电路中的我国某公司新产品XMAX125CE芯片，对电路工作效率和安全性的提升有着显著的提升。4个通道同步远程采集的通信传输参数，在图2设计的采集电路被体现出来，将传统的智能电网中通信传输参数远程检测系统的功能进行了优化。XMAX125CE芯片将信号先进行A/D转换，信号转换完成后被4个远程采集通道参数分離。分离过程中，采集评语必须与电力通信信号的频率相同，降低系统的运算量，降低系统的监测误差。这种采集电路最多允许8个通道的信号同时输入，也就意味着最多可以使用8个信号控制器同时工作，极大的提升了监测系统的监测水平。最后利用计算机软件，将通过串口电路传输到计算机的电力通信传输参数（已经经过参数分离）进行远程监测。
2.3 软件系统设计优化
频率、电压、功率、电流等参数在设计智能电网中电力通信传输参数远程监测系统时，需要被重点监测，并且需要将监测所得值与DL/T547-1994国标进行比较，监测电网通信是否正常运行。第一步：系统初始化；第二部模块初始配制，信号开始被采集，信号被传输至协调器节点汇总。系统监测误差可以通过软件进行优化处理。系统自我修复和故障检测、自我故障排除也可以通过软件系统设计的手段达到。当初始化系统时，信号会被处理器监测，如果发现信号饱和，处理器会自动再一次确定是否出现故障，当监测到信号依然饱和时，就会判断电路系统出现故障，反馈出错误信息，对远程进行系统报错；如果再次确认信号没有饱和，则会判断电路正常，系统继续正常运行，继续监测。这种能够进行自检，发现故障的软件设计，降低了人工排除故障的工作量，在一定的程度上表现出智能性的效果。
3 系统检测水平优化分析
监测误差与监测效率作为智能电网中电力通信传输参数远程监测系统的重要因素，需要设计实验对某电企通信传输参数进行远程监测，平率、电流、功率和电压作为重点监测对象。
分析表1得到如下结论：对照组1的误差范围在0.06～0.015之间，对照组2的误差范围在0.008～0.013之间，实验优化后设计的系统的误差范围在0.004～0.08之间，说明实验优化设计后的误差范围更低。
分析表2得到如下结论：通过对对象监测时间的比较发现实验优化后设计组的监测时间比对照组1和对照组2都低，说明优化改进后的方案监测效率得到了提高。
在恶劣条件对系统数据采集和传输过程中参数丢失、乱码、延迟、卡机的故障概率进行统计，发现实验优化设计后的系统安全性更高，统计结果如表3所示。
4 结 论
通过对串口电路设计、信号控制电路智能化和软件系统的优化三个方面对智能电网中通信传输参数远程系统改善，经过分析后发现采用RS485标准串口，采用XMAX125CE芯片对传输参数进行分离，可实现最多8个控制器同时工作，进而对通信信号进行放大和滤波后，所重新设计的系统相对于传统监测系统有着更优秀的监测能力和安全性能。
参考文献
[1]任 鹏.电力通信传输技术在智能电网中的应用探究[J].大科技，2017（8）.
[2]王 倩.浅论智能电表在智能电网中的作用及应用前景[J].河南科技，2014（3）：113.
[3]姜绍艳.通信技术在智能电网中的应用需求研究[J].日用电器，2011（9）：30～32.
[4]王 坤.智能电网中电力通信传输参数远程监测系统优化设计[J].电网与清洁能源，2017，33（7）：47～52.
[5]佚 名.日本和美国的电力公司联合探讨智能电网的实现[J].华北电力技术，2011（2）：17.
[6]朱子坤，黄淑琼，梁 昕.茂名地区电力通信光传输网络优化研究[J].城市建设理论研究：电子版，2011（36）.
收稿日期：2018-4-14
关键词：串口电路；信号控制；软件系统
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）14-0062-02
1 引 言
随着我国现代化建设的步伐，能源危机表现得日益严峻，人们对环保的意识也逐渐增强，智能电网因其高效、清洁、节能等优点，占据了有利的发展形式，建设智能电网上升至国家战略层面[1]。物理电网与传感测量技术、信息技术、计算机技术、控制技术和通信技术有机结合形成的新型电网称之为智能电网。电力通信不仅承担了电力行业的生产指挥和调度工作，更进一步为电力行业的组织管理和自动化通信提供服务，在智能电网中起到了支撑和保障作用[2]。
随着我国电力行业的不断发展，智能电网的建设结合了我国电力通信发展的现状，国家电网的通信网络建设已经取得了一定的成绩。然而无论是智能配电网络还是用电信息的采集，在我国智能电网建设中的难点都是通信系统的建设。通信系统的可靠性在某种程度上决定了整个系统的优劣，通信是配电自动化必须借助的手段，承载着将控制中心的命令下发到各执行机构或者远方终端，将远方监控单元采集到的信息传输至控制中心的使命，是建设智能配电系统的关键技术[2]。
为保障电力系统正常、安全、稳定的运行，电力通信传输参数远程监控系统应运而生。对电力通信信号的能量进行划分，获取传输参数来保障高效地传输电力通信的方式，被国内部分电力通信参数远程监测系统运用，但是其换算复杂、安全性有待提升使得拥有良好监测水平的该系统并得到未广泛推广。智能三维图像建模在智能电网中也被相关设计人员提出，在这种三维图像电力通信传输系统中，以图片的方式传输参数，对于远程监测而言，计算过程简单，系统的安全性仍是该系统的缺陷[3]。
传统的电力通信传输参数远程监测系统还有很大的优化提升空间[4]，目前的优化方式普遍采用在系统设计中对系统电路和计算方法进行优化，采集电路从而对信号进行参数分离，优化型号传输性能，提高智能电网中电力通信传输参数远程检测系统的安全方面设计监测水平更高、安全性更好的系统。
2 智能电网中电力系统通信传输参数远程监测系统优化设计的优化
设计信号控制电路、采集电路和串口电路的智能电网中电力传输参数的远程检测系统目前存在的缺陷为：安全性较差、检测水平低，可以利用计算机软件技术对检测参数重新设计函数计算，降低系统检测的误差。中央处理器作为模块的核心，对外主要连接通信模块和信号采集模块。系统的流畅运行，需要扩大监控中心和检测点等外部组建模块的存储空间。通过光线实现远程信息传输，从而达到短距离现场控制与远距离远程控制同时进行的目的。
2.1 串口电路设计（见图1）
串口作为系统软件与硬件的联系纽带，在电力通信传输参数远程检测系统中尤为重要。现有的串口通信标准为：RS485和RS232，传统的电力通信传输参数远程监测系统采用的是被率先提出的RS121标准。RS232标准的传输能力和其他各项指标均不如RS485标准。采用安全性更强，可容纳最多32个收发器与负载元件同时工作的RS485标准对串口电路重新设计。稳定发送、差别接收是RS485标注接口的特征，采用灵活性更强的收发器1来达到降低串口电路被干扰的可能性。由于收发器通信过程中传输参数时电压最低时仅为200mV可以采用3.3v的普通蓄电池对其供电。需要传输的电力通信传输参数只要存在于串口电路中，图1所涉及的串口电路就能够稳定安全的传输。
2.2 信号控制电路的智能化
智能电网通信传输参数远程控制系统能够远程监测和准确采集参数的基础是信号控制，通信信号被过滤放大，并作用在电路通信运行前，对电力通信信号进行调节。信号控制电路的组成方式为：滤波电路在下端，信号放大电路在上端。先对电力通信信号进行放大，然后再对其进行过滤即所说的滤波。采集频率一般会在远程监测系统工作前进行预设，高于采集频率0.5倍的采集频率的谐波都会被滤波电路过滤掉。这种具有高安全性和低阻抗输出的低通二阶无穷增益滤波电路有着相当的优势。
智能采集电路会在通信信号控制工作结束后被远程检测系统调用，进行传输参数的采集。而加入到采集电路中的我国某公司新产品XMAX125CE芯片，对电路工作效率和安全性的提升有着显著的提升。4个通道同步远程采集的通信传输参数，在图2设计的采集电路被体现出来，将传统的智能电网中通信传输参数远程检测系统的功能进行了优化。XMAX125CE芯片将信号先进行A/D转换，信号转换完成后被4个远程采集通道参数分離。分离过程中，采集评语必须与电力通信信号的频率相同，降低系统的运算量，降低系统的监测误差。这种采集电路最多允许8个通道的信号同时输入，也就意味着最多可以使用8个信号控制器同时工作，极大的提升了监测系统的监测水平。最后利用计算机软件，将通过串口电路传输到计算机的电力通信传输参数（已经经过参数分离）进行远程监测。
2.3 软件系统设计优化
频率、电压、功率、电流等参数在设计智能电网中电力通信传输参数远程监测系统时，需要被重点监测，并且需要将监测所得值与DL/T547-1994国标进行比较，监测电网通信是否正常运行。第一步：系统初始化；第二部模块初始配制，信号开始被采集，信号被传输至协调器节点汇总。系统监测误差可以通过软件进行优化处理。系统自我修复和故障检测、自我故障排除也可以通过软件系统设计的手段达到。当初始化系统时，信号会被处理器监测，如果发现信号饱和，处理器会自动再一次确定是否出现故障，当监测到信号依然饱和时，就会判断电路系统出现故障，反馈出错误信息，对远程进行系统报错；如果再次确认信号没有饱和，则会判断电路正常，系统继续正常运行，继续监测。这种能够进行自检，发现故障的软件设计，降低了人工排除故障的工作量，在一定的程度上表现出智能性的效果。
3 系统检测水平优化分析
监测误差与监测效率作为智能电网中电力通信传输参数远程监测系统的重要因素，需要设计实验对某电企通信传输参数进行远程监测，平率、电流、功率和电压作为重点监测对象。
分析表1得到如下结论：对照组1的误差范围在0.06～0.015之间，对照组2的误差范围在0.008～0.013之间，实验优化后设计的系统的误差范围在0.004～0.08之间，说明实验优化设计后的误差范围更低。
分析表2得到如下结论：通过对对象监测时间的比较发现实验优化后设计组的监测时间比对照组1和对照组2都低，说明优化改进后的方案监测效率得到了提高。
在恶劣条件对系统数据采集和传输过程中参数丢失、乱码、延迟、卡机的故障概率进行统计，发现实验优化设计后的系统安全性更高，统计结果如表3所示。
4 结 论
通过对串口电路设计、信号控制电路智能化和软件系统的优化三个方面对智能电网中通信传输参数远程系统改善，经过分析后发现采用RS485标准串口，采用XMAX125CE芯片对传输参数进行分离，可实现最多8个控制器同时工作，进而对通信信号进行放大和滤波后，所重新设计的系统相对于传统监测系统有着更优秀的监测能力和安全性能。
参考文献
[1]任 鹏.电力通信传输技术在智能电网中的应用探究[J].大科技，2017（8）.
[2]王 倩.浅论智能电表在智能电网中的作用及应用前景[J].河南科技，2014（3）：113.
[3]姜绍艳.通信技术在智能电网中的应用需求研究[J].日用电器，2011（9）：30～32.
[4]王 坤.智能电网中电力通信传输参数远程监测系统优化设计[J].电网与清洁能源，2017，33（7）：47～52.
[5]佚 名.日本和美国的电力公司联合探讨智能电网的实现[J].华北电力技术，2011（2）：17.
[6]朱子坤，黄淑琼，梁 昕.茂名地区电力通信光传输网络优化研究[J].城市建设理论研究：电子版，2011（36）.
收稿日期：2018-4-14