專利名稱：一種電力電纜檢測裝置與采集裝置之間的多通道通信方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力行業(yè)電力電纜檢測裝置與采集裝置之間的數(shù)據(jù)通信，特別是應(yīng)用于多通道同時并發(fā)的串行通信。
背景技術(shù)：
電力電纜在配電網(wǎng)建設(shè)中發(fā)揮著重要的作用，對其監(jiān)控直接關(guān)系著供電的可靠性與供電質(zhì)量。電纜線路監(jiān)控裝置包括線路信息檢測裝置與數(shù)據(jù)采集裝置，檢測裝置直接與電纜線接觸，檢測電纜中的電流、電壓等模擬信號量，然后檢測裝置CPU按數(shù)字編碼方式將監(jiān)測信息通過有線或無線數(shù)據(jù)通信傳送到采集裝置，采集裝置CPU通過解碼獲取電纜中的電流、電壓等信息。通常，采集裝置與檢測裝置的數(shù)據(jù)通信按照通信方式可以分為兩種:有線通信方式與無線通信方式。其中，無線方式易受現(xiàn)場環(huán)境的影響，如現(xiàn)場的信號干擾、通信的信號易被屏蔽等，而且采用無線方式的檢測裝置一般使用電池供電，由于其功耗較大，所以必須提高成本用于功耗設(shè)計，其應(yīng)用效果也不理想。有線通信方式一種是采用電纜線傳輸，此種方式不能很好的隔離一次設(shè)備與二次設(shè)備，在絕緣不好的安裝點容易將一次側(cè)的高壓引入到二次側(cè)；另一種有線方式是采用通信光纖傳輸，但其成本較高，且不易鋪設(shè)，維護(hù)復(fù)雜，靈活性不好，而且這種有線方式只能采用點對點的通信方式，I個采集裝置只能采集I個檢測裝置的數(shù)據(jù)，其擴(kuò)展性不強(qiáng)，不能滿足多開關(guān)監(jiān)測控制的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對目前電力電纜檢測裝置與采集裝置之間的有線數(shù)據(jù)通信方式存在的缺陷，提供一種能有效隔離一次側(cè)的高壓，且成本低、可靠性強(qiáng)，且能實現(xiàn)多通道通信的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種電力電纜檢測裝置與采集裝置之間的多通道通信方法，其特征在于:(I)將檢測裝置安裝在電力電纜高壓一次側(cè)，采集裝置安裝在低壓二次側(cè)；所述檢測裝置的CPU輸出引腳連接發(fā)光管，采集裝置的CPU的IO引腳連接光敏管，所述發(fā)光管與光敏管通過光纖連接；(2)檢測裝置采集電力電纜中的電流、電壓、溫度信息，通過檢測裝置CPU控制發(fā)光管的通斷，并采用曼切斯特編碼方式，做出發(fā)光與不發(fā)光的發(fā)送序列，將采集的電流、電壓、溫度信息，通過光信號發(fā)送到所述光纖；(3)采集裝置通過光敏管接收檢測裝置通過光纖發(fā)送的“有光”或“無光”的光信號，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖降碾娦盘枺斎隒PU的IO引腳，由CPU完成數(shù)據(jù)解碼。上述方法中，一個采集裝置可同時與至少3個檢測裝置通過光纖連接。上述方法中，所述光纖是塑料光纖。上述方法中，步驟(2)所述的曼切斯特編碼方式為:從有光到無光或從無光到有光代表一個數(shù)據(jù)位，每個比特位在時鐘周期內(nèi)只占一半，當(dāng)傳輸“I”時，在時鐘周期的前一半為有光，后一半為無光；當(dāng)傳輸“0”時,在時鐘周期的前一半為無光,后一半為有光。上述方法中，步驟(2)所述的電流、電壓、溫度信息數(shù)據(jù)采用16位編碼，包括I個開始位、4個信息類型位、10個信息內(nèi)容位和I個停止位，每一位采用一個“有光一無光”或“無光一有光”的光脈沖表示；每個光脈沖持續(xù)時間為40ms，其容錯能力在20ms以內(nèi)。上述方法中，步驟(3)中的數(shù)據(jù)解碼方式為:(31)讀取并記錄I串編碼中每個高低電平的持續(xù)時間；(32)判斷1個高低電平持續(xù)時間A t與狀態(tài)；若20ms≤Δ t≤60ms，則記錄1個“I”或“0”;若60ms <Δ t≤100ms，則記錄2個“I”或“0”，然后判斷該串編碼的下一個高低電平，直至該串編碼全部判斷完畢，通過記錄的“I”或“0”的個數(shù)，解出該串編碼；然后返回步驟(31);如果遇到Δ t > 1OOms的情況，則整串編碼記錄歸零，直接返回步驟(31)。本發(fā)明在光信號的發(fā)送中采用了曼切斯特編碼方式，容錯能力強(qiáng)；一個采集裝置可同時連接多個檢測裝置，按照本發(fā)明的方法，采集裝置理論上可以并行接入215個檢測裝置，且每個通信通道均采用曼徹斯特編碼的串行通信，所占資源少，易于擴(kuò)展，可靠性高。本發(fā)明采用塑料光纖，徹底解決了有線通信一次高壓側(cè)設(shè)備與二次低壓側(cè)設(shè)備的安全隔離問題，同時，成本對比于常用通信光纖較低，比較容易實現(xiàn)；相對于無線通信，其解決了功耗大的弊端，又能克服現(xiàn)場惡劣環(huán)境及信號不暢等無線通信通常遇到的問題。


圖1是本發(fā)明檢測裝置與采集裝置之間的連接方式示意2是曼切斯特編碼0的表不方法圖3是曼切斯特編碼I的表示方法圖4是采用曼切斯特編碼的一個數(shù)據(jù)串的表示方法示意5是傳統(tǒng)的數(shù)字信號編碼方式與本發(fā)明采用的曼切斯特編碼方式的對比6是本發(fā)明的數(shù)據(jù)解碼流程圖
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明檢測裝置I安裝在高壓一次側(cè)的電力電纜2上，采集裝置3安裝在低壓二次側(cè)；所述檢測裝置的CPU的輸出引腳連接發(fā)光管，采集裝置的CPU的IO引腳連接光敏管，所述發(fā)光管與光敏管通過光纖4連接。本發(fā)明一個采集裝置可同時與多個檢測裝置光纖連接，從而一個采集裝置可以同時與多個檢測裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通信距離可以達(dá)到15米。本發(fā)明的上述光纖可采用塑料塑料光纖。塑料光纖成本低廉，且能很好的隔離一次設(shè)備與二次設(shè)備。本發(fā)明一個采集裝置可掛接多個檢測裝置，完全可以滿足環(huán)網(wǎng)柜、開關(guān)柜、變電所等對多路開關(guān)的監(jiān)測，可以檢測電纜線路的電流、電壓、溫度等多種模擬量。檢測裝置檢測電力電纜的電流、電壓、溫度等信息，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到采集裝置。檢測裝置通過光信號發(fā)送數(shù)據(jù)，采用塑料光纖作為傳輸介質(zhì)。本發(fā)明的光信號發(fā)送采用曼徹斯特編碼方式，從“有光到無光”或“從無光到有光”代表一個數(shù)據(jù)位。每個比特位在時鐘周期內(nèi)只占一半，當(dāng)傳輸“1”時，在時鐘周期的前一半為有光，后一半為無光；而傳輸“0”時正相反。曼徹斯特編碼方法的“0”和“1”的表示方法分別如圖2、圖3所示。圖4則是一個數(shù)據(jù)串采用曼徹斯特編碼的表示方法，圖中“I”代表有光，“0”代表“無光”。圖5是傳統(tǒng)的數(shù)字信號編碼方式與本發(fā)明采用的曼切斯特編碼方式的對比圖。在傳統(tǒng)的高低電平數(shù)字編碼中，一個“有光”信號代表“1”，一個“無光”信號代表“O”。這種編碼方式要求發(fā)送數(shù)據(jù)端時鐘的精確控制，來控制有光或無光的持續(xù)時間；在數(shù)據(jù)通信過程中，發(fā)光端光源與光敏接收端也需要極為精確的控制。否則，一個“有光”或“無光”時間如果持續(xù)時間過長的話將會產(chǎn)生誤碼；特別是連續(xù)傳輸多個“有光”或“無光”，將會產(chǎn)生誤差的累積，導(dǎo)致誤碼。而本發(fā)明采用曼徹斯特編碼方式的光編碼，誤差累積最多為兩個光脈沖，容錯能力強(qiáng)，基本不會產(chǎn)生誤碼。本發(fā)明的電流、電壓、溫度信息數(shù)據(jù)采用16位編碼，I個開始位、4個信息類型位、10個信息內(nèi)容位與I個停止位。每一位采用一個“有光一無光”或“無光一有光”的光脈沖表示；每個光脈沖持續(xù)時間為40ms，其容錯能力在20ms以內(nèi)。本發(fā)明的電流、電壓、溫度信息等數(shù)據(jù)格式如下表I所示:
權(quán)利要求
1.一種電力電纜檢測裝置與采集裝置之間的多通道通信方法，其特征在于: (1)將檢測裝置安裝在電力電纜高壓一次側(cè)，采集裝置安裝在低壓二次側(cè)；所述檢測裝置的CPU輸出引腳連接發(fā)光管，采集裝置的CPU的IO引腳連接光敏管，所述發(fā)光管與光敏管通過光纖連接； (2)檢測裝置采集電力電纜中的電流、電壓、溫度信息，通過檢測裝置CPU控制發(fā)光管的通斷，并采用曼切斯特編碼方式，做出發(fā)光與不發(fā)光的發(fā)送序列，將采集的電流、電壓、溫度信息，通過光信號發(fā)送到所述光纖； (3)采集裝置通過光敏管接收檢測裝置通過光纖發(fā)送的“有光”或“無光”的光信號，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖降碾娦盘枺斎隒PU的IO引腳，由CPU完成數(shù)據(jù)解碼。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中，一個采集裝置同時與至少3個檢測裝置通過光纖連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述光纖是塑料光纖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的曼切斯特編碼方式為:從有光到無光或從無光到有光代表一個數(shù)據(jù)位，每個比特位在時鐘周期內(nèi)只占一半，當(dāng)傳輸“I”時，在時鐘周期的前一半為有光，后一半為無光；當(dāng)傳輸“0”時，在時鐘周期的前一半為無光，后一半為有光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟(2)所述的電流、電壓、溫度信息數(shù)據(jù)采用16位編碼，包括I個開始位、4個信息類型位、10個信息內(nèi)容位和I個停止位,每一位采用一個“有光一無光”或“無光一有光”的光脈沖表示；每個光脈沖持續(xù)時間為40ms，其容錯能力在20ms以內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(3)中的數(shù)據(jù)解碼方式為: (31)讀取并記錄I串編碼中每個高低電平的持續(xù)時間； (32)判斷I個高低電平持續(xù)時間At與狀態(tài)；若20ms t ^ 60ms，則記錄I個“I”或“0” ；若60ms <A t ( 100ms，則記錄2個“ I”或“0”，然后判斷該串編碼的下一個高低電平，直至該串編碼全部判斷完畢，通過記錄的“I”或“0”的個數(shù)，解出該串編碼；然后返回步驟(31);如果遇到A t > IOOms的情況，則整串編碼記錄歸零，直接返回步驟(31)。
全文摘要
一種電力電纜檢測裝置與采集裝置之間的多通道通信方法，將檢測裝置安裝在電力電纜高壓一次側(cè)，采集裝置安裝在低壓二次側(cè)；所述檢測裝置的CPU輸出引腳連接發(fā)光管，采集裝置的CPU的IO引腳連接光敏管，所述發(fā)光管與光敏管通過光纖連接；檢測裝置采集電力電纜中的電流、電壓、溫度信息，通過檢測裝置CPU控制發(fā)光管的通斷，并采用曼切斯特編碼方式，做出發(fā)光與不發(fā)光的發(fā)送序列，將采集的電流、電壓、溫度信息，通過光信號發(fā)送到所述光纖；采集裝置通過光敏管接收檢測裝置通過光纖發(fā)送的“有光”或“無光”的光信號，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叩碗娖降碾娦盘?，輸入CPU的IO引腳，由CPU完成數(shù)據(jù)解碼。
文檔編號H04B10/25GK103117804SQ20131003254
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者薛兆春 申請人:北京豪銳達(dá)科技有限公司