Đang tải... (xem toàn văn)
Trong xu th ế hiện nay, việc truyền tin trên hệ thống đường dây tải điện sẽ đưa đến khả năng triển khai nhiều ứng dụng phục vụ công tác kinh doanh điện năng và dịch v ụ khách hàng, đem[r]
(1)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009
ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẢI PHỔ VÀO VIỆC
TRUYỀN TINTRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN
APPLICATION OF SPREAD SPECTRUM TECHNOLOGY TO SIGNAL TRANSMISSION ON POWER LINES
Lê Kim Hùng
Đại học Đà Nẵng Trường Cao đẳng Nghề Đà NẵngNguyễn Thị Ngọc Minh
TÓM TẮT
Bài báo giới thiệu công nghệ trải phổ ứng dụng công nghệ hệ thống đo
lường, giám sát, điều khiển phụ tải truyền tín hiệu đường dây điện lực Cụ thể xây dựng sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa sử dụng công nghệ trải phổ, phân tích q trình điều biến
trong việc truyền tín hiệu Ngồi ra, cơng nghệ trải phổ nghiên cứu ứng dụng
việc trải phổ từ (word) khổ truyền sóng Lợi ích việc khai thác đưa vào ứng dụng cơng nghệ trải phổ q trình truyền tín hiệu đường dây tải điện khắc phục
các dạng nhiễu bảo mật thông tin đường truyền.Việc khắc phục nhiễu bảo mật thông
tin thực dựa sở tín hiệu trải phổ giống nhiễu, khó phát khó để
chặn đứng khơng có thiết bị thích hợp
ABSTRACT
The article introduces the spread spectrum technology and the application of this technology in the system of measurement, monitoring, controlling secondary load on power lines, especifically, the construction of diagrams of the remote control system using the spread spectrum technology, the analysis of changes in the transmission signals In addition, spread spectrum technology has been studied and applied to the spread spectrum of words in wave transmission Benefits of exploitation and application of the spread spectrum technology to the media signals on the lines are overcoming interference and securing information on the lines The interference overcoming and information security are based on the spread spectrum signals looking like interference which is difficult to be detected and stopped without appropriate equipment
1 Đặt vấn đề
Trong xu nay, việc truyền tin hệ thống đường dây tải điện đưa đến khả triển khai nhiều ứng dụng phục vụ công tác kinh doanh điện dịch vụ khách hàng, đem lại nhiều hiệu thiết thực cho ngành điện khách hàng mua điện Tuy nhiên, việc truyền tin đường dây tải điện hạ vấn đề khó khăn từ trước đến tính chất đặc thù lưới điện hạ có kết cấu phức tạp, nhiều phụ tải gây nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn thông tin đường dây
(2)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 2.Công nghệ trải phổ
Công nghệ trải phổ sử dụng kỹ thuật quân nhờ tính chống nhiễu bảo mật Các tính có nhờ giãn rộng phổ tín hiệu để khơng phân biệt tạp âm Hiện nay, kỹ thuật sử dụng rộng rãi lĩnh vực bưu viễn thơng với hình thức phát triển cơng nghệ CDMA (Code Detect Multiple Access)
Có phương pháp trải phổ khác nhau, với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật số hóa điều khiển nay, kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DSSS_Direct Sequence Spread Spectrum) ứng dụng phổ biến
Với kỹ thuật DSSS, phổ sóng mang điều khiển mã giả ngẫu nhiên (PN_Pseudo Noise) tuần tự, mã chuỗi cách ngẫu nhiên số nhị phân thu qua sinh mã (Generator) Mã PN nhân với tín hiệu (có tần số thấp), tín hiệu thu chuyển lên đường truyền Tại phận nhận tin, tín hiệu lại nhân lần với mã PN quy định để thu tín hiệu gốc ban đầu [3]
3 Ứng dụng công nghệ trải phổ hệ thống đo lường, giám sát, điều khiển truyền tin đường dây điện lực
3.1 Hệ thống truyền thông tin đường dây điện lực
Hệ thống gồm khối thể hình
T/ bë bo vã û 110KV/22KV 22KV /0.4KV
M áy tín h H ệ th ốn g s đ
Trạm biến áp
(1)Bn phêm thao
tạc (trảm chênh) Bäü n
ối đ
iện
(3) c
ao áp B ộ n ối đ iện cao áp Đ /kh iển (2) tr/ tải Ba íng đ/ k mb d
(5) b
ổ t rơ ü (6 )n hận t/h Tr 1B 110KV/22KV Tr 2B FCB(1~6) CB FCB FCB CB
(*2)Điện áp nạp (Chỉ có dịng điện nạp)
Cầu dao gắn cột
(*3) D/điện nạp
(4) RTU
Cạp quang li Bãn
ngoi
(*1)cạp liãn lảc kẹp 1SS 2SS 6SS 22KV /0.4KV
Vàn phng dëch vủ khạch hng
 ỉå ìng bá ûc b a
(Chỉ có dịng điện nạp)
T/ bị bảo vê û Số trạm
(3)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009
CB: Máy cắt điện
FCB: Máy cắt tuyến đường dây
(*1): Hệ thống thay đổi tần số (600 b/s); tiêu chuẩn 1300 Hz; Mở rộng: 2100 Hz (*2): Mức điện áp nạp trạm: 0,3 đến 0,5% điện áp định mức
(*3): Mức dòng điện nạp RTU
Chức khối thể bảng Bảng 1 Chức khối
STT Tên Sự diễn tả
(1) Bàn phím thao tác Phát tín hiệu dẫn để thao tác cầu dao,.v.v (2) Khối điều khiển truyền tín
hiệu
Chấp hành mệnh lệnh nhận tín hiệu từ bàn phím thao tác gởi tới phần tử ghép (bộ nối) Nó gửi tất số liệu nhận từ bàn phím thao tác
(3) Bộ ghép (bộ nối) điện áp cao
Nạp tín hiệu có âm nhỏ vào đường dây phân phối nhằm truyền tín hiệu để đạo vận hành RTU
(4) Bộ đầu cuối điều khiển từ xa
Giải (mã) tín hiệu nạp có âm nhỏ đường dây phân phối để điều khiển cầu dao Thiết bị biến đổi kết
điều khiển thành tín hiệu có âm nhỏ nạp vào đường dây phân phối
(5) Pano máy biến dòng bổ trợ
cho đường dây phân phối Thu hút tín hiphân phối ệu (tín hiệu có âm nhỏ) nạp vào đường dây (6) Máy thu Máy biến dòng bổ trợ thực giải (mã) tín hiệu thu từ
đường dây phân phối gửi tới thiết bị phát
3.2 Nguyên lý vận hành hệ thống
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Tín hiệu vào [W]
Sự phát triển theo bề rộng Tín hiệu vào
Tần số Trải phổ
Sự giảm lương đơn vị Hz
Tiếng ồn làm thay đổi đường
đặc tính đường truyền
Sự nhiễu loạn
Sự tụ tập tín hiệu
Khi tín hiệu căng qua dải rộng, tín hiệu gốc khơi phục lại dù có
một phần bị thất lạc Tín hiệu đầu
0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Tập hợp lại
Tín hiệu đầu 0,8 [W]
Năng lượng tín hiệu vào
thơng tin [W]
Ấn định tín hiệu vào 1[W]
chia thành 1-10
Do ồn, tín hiệu thứ thứ bị
Sự tập hợp 1-10 tín hiệu đảm bảo băng
lượng tín hiệu đầu 0,8 [W]
(4)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009
Kỹ thuật trải phổ phương pháp có lượng tín hiệu phát diện rộng, dải tần số rộng bề rộng dải tần số gốc thân tín hiệu mà có Vì lý này, mà lượng tính tr ên đơn vị tần số giảm So sánh với hệ thống liên lạc khác, yêu cầu điện cung cấp giảm tiến hành nạp tín hiệu vào đường dây Hơn nữa, bị ảnh hưởng nhiễu trình liên lạc Khi có số tín hiệu bị thất lạc nguyên nhân ồn nhân tố khác gây nên, q trình trải phổ tín hiệu khơi phục lại dạng tín hiệu gốc ban đầu (hình 2)
Qua hình cho ta thấy kết việc khơi phục lại tín hiệu gốc nhiễu gây đường truyền: giả sử tín hiệu thứ tín hiệu thứ số 10 tín hiệu bị nhiễu âm gây nên, tín hiệu đầu đảm bảo
3.3 Bộ điều biến truyền tín hiệu
ộ điều biến sóng truyền tín hiệu có âm nhỏ.
0 1 Dảng sọng Dảng sọng 1 A B B A B A
Phần nhận tín hiệu logic Phép trừ tín hiệu để dị tìm "1" "2"
Tín hiệu nhận làm việc trì hỗn với thời gian 1/ 60 giây (1 chu trình)
Tín hiệu nhận Nhận tín hiệu
Tín hiệu làm việc trì hỗn với thời gian 1/ 60 giây Tín hiệu nhận từ phía RTU Nạp tín hiệu vào đường dây f = 50 Hz Tín hiệu âm nhỏ (phía đầu vào)
Tín hiệu logic Nguồn điện tần số công nghiệp 50 Hz
1' 2' 3' 4' 5' 6'
Tín hiệu hướng lên
6
Tín hiệu hướng xuống
2' 1' 3' 6' 5' 4' RTU Đường dây phân phối
Cầu dao Phát t/h có âm nhỏ
Khối điều khiển Thiết bị dị tín hiệu T/bị truyền t/hiệu Bộ lọc kiểu cưa Thiết bị ghép Bàn phím thao tác Máy tính Phát t/h có
âm nhỏ T/bị truyền tín hiệu Thiết bị ghép T/bị dị tín hiệu Bộ lọc kiểu cưa
(5)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009
Trong điều kiện làm việc với nhiễu,bộ điều biến sóng truyền tín hiệu có âm nhỏ sử dụng để thu phát tín hiệu Bộ điều biến truyền tín hiệu có chức so sánh tổng hợp tín hiệu tác động nhiễu để đảm bảo tín hiệu ban đầu (hình 3)
3.4 Khổ truyền sóng
Khổ truyền sóng xếp có thứ tự tín hiệu gửi từ trạm phát Việc xếp tín hiệu theo thứ tự tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý thông tin Cấu trúc khổ truyền sóng bao gồm 28 từ (word), từ bao gồm 44 bit với tốc độ truyền 200bit/s Q trình truyền sóng thực theo hai chiều, bao gồm q trình gửi tín hiệu xuống q trình gửi tín hiệu lên
3.4.1.Khổ truyền sóng gửi xuống từ trạm đến RTU
11 bit x 12 từ = 132 bit (0,11 giây)
Khổ truyền sóng gửi xuống thể bảng
Bảng Khổ truyền sóng gửi xuống từ trạm đến RTU
1W 2W 3W 4W 5W 6W 7W 8W 9W 10W 11W 12W
STX Số
trạm
Số nhóm Địa RTU Thực
huy
Thông số
ETX BCC
101 100 102 101 100 101 100
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Diễn tả
1 1 0 Sự lựa chọn riêng
1 1 Loại bỏ lựa chọn riêng
1 0 1 Cho phép điều khiển riêng
1 0 1 Không cho phép điều khiển riêng
1 0 0 1 Khóa điều khiển từ xa
1 0 1 Mở khóa điều khiển từ xa
1 0 1 Điều khiển trực tiếp DM nguồn cung cấp phía “C”
1 0 0 1 Điều khiển trực tiếp DM nguồn cung cấp phía “A”
1 0 1 Cho phép điều khiển chức DM
1 0 1 Không cho phép điều khiển chức DM
1 0 1 Thời gian đặt DM
1 1 0 Yêu cầu giám sát từ xa thiết bị đo (điện áp)
Mã ASCII Mã ASCII
(6)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 1 1 0 Yêu cầu giám sát thiết bị đo (dòng điện) 0 1 0 Yêu cầu giám sát thiết bị đo (riêng) 0 1 Yêu cầu chứa
1 0 1 0 Bộ chứa chưa đầy
1 1 0 Bộ chứa bị loại bỏ
1 1 0 Trạng thái xem xét (Yêu cầu thiết bị giám sát)
1 0 1 Điều khiển đồng thời
1 0 1 1 Chuyển đồi điều khiển
Ví dụ: Thực trải phổ lệnh: "Mở khoá điều khiển từ xa" có mã nhị phân 10100011 có sơ đồ khối thể hình
Xét đa thức dãy ghi dịch: g(x) = x8
+ x4 + x3 + x2 + Ta có điều kiện hồi quy dãy ra: ci+8 = ci+4 + ci+3 + ci+2 + ci Vì bậc g(x) m = nên có đơn vị nhớ mạch có chu kỳ N = 28-1 [5]
Hình Sơ đồ khối ghi dịch
Xung đồng hồ I Trạng thái Xung đồng hồ Trạng thái
0 10100011 00110101
1 01010001 10011010
2 10101000 11001101
3 11010100 01100110
4 01101010 … …
Vậy dãy cột cuối trạng thái: 10001010…
Thực mô trải phổ lệnh điều khiển phần mềm Matlab cho kết lỗi 1/101 thể hình
(7)TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009
Hình Kết xác định lỗi mơ Matlab
3.4.2 Khổ truyền sóng gửi lên từ RTU đến trạm chính
11 bit x 13 từ = 143 bit (0,12 giây) Khổ truyền sóng gửi lên thể bảng
Bảng 3: Khổ truyền sóng gửi lên từ RTU đến trạm chính
3.4.3 Nhận xét
Qua kết mô thực trải phổ lệnh huy trình gửi tín hiệu xuống từ trạm chínhđến RTU cho ta thấy xác suất lỗi 1/101 thấp Tương tự ta thực trãi phổ cho tất lệnh khổ truyền sóng q trình truyền tín hiệu Như vậy, việc ứng dụng cơng nghệ trải phổ giải việc khơi phục lại tín hiệu ban đầu tác dụng loại nhiễu
1W 2W 3W 4W 5W 6W 7W 8W 9W 10W 11W 12W 13W
STX Số trạm
Số nhóm Địa RTU
Cờ hiệu
Số liệu giám sát
Số liệu giám sát
Số liệu giám sát