zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Báo cáo khoa học

Báo cáo nghiên cứu khoa học: " ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẢI PHỔ VÀO VIỆC TRUYỀN TIN TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Báo xấu

108
lượt xem 27
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài báo gi i th iệu công nghệ trải phổ và ứng dụng công nghệ này trong hệ thống đo ớ lường, giám sát, điều khiển phụ tải khi truyền tín hiệu trên đường dây điện lực. Cụ thể là xây dựng sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa sử dụng công nghệ trải phổ, phân tích quá trình điều biến trong việc truyền tín hiệu. Ngoài ra, công nghệ trải phổ được nghiên cứu và ứng dụng trong việc trải phổ các từ (word) trên khổ truyền sóng. Lợi ích của việc khai thác và đưa vào...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo nghiên cứu khoa học: " ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẢI PHỔ VÀO VIỆC TRUYỀN TIN TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN"

TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRẢI PHỔ VÀO VIỆC TRUYỀN TIN TRÊN ĐƯỜNG DÂY TẢI ĐIỆN APPLICATION OF SPREAD SPECTRUM TECHNOLOGY TO SIGNAL TRANSMISSION ON POWER LINES Nguyễn Thị Ngọc Minh Lê Kim Hùng Đại học Đà Nẵng Trường Cao đẳng Nghề Đà Nẵng TÓM T ẮT Bài báo gi i th iệu công nghệ trải phổ và ứng dụng công nghệ này trong hệ thống đo ớ lường, giám sát, điều khiển phụ tải khi truyền tín hiệu trên đường dây điện lực. Cụ thể là xây dựng sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa sử dụng công nghệ trải phổ, phân tích quá trình điều biến trong việc truyền tín hiệu. Ngoài ra, công nghệ trải phổ được nghiên cứu và ứng dụng trong việc trải phổ các từ (word) trên khổ truyền sóng. Lợi ích của việc khai thác và đưa vào ứng dụng công nghệ trải phổ trong quá trình truyền tín hiệu trên đường dây tải điện là khắc phục các dạng nhiễu và bảo mật thông tin trên đường truyền.Việc khắc phục nhiễu và bảo mật thông tin được thực hiện dựa trên cơ sở tín hiệu trải phổ giống như nhiễu, khó phát hiện và khó để chặn đứng nếu không có các 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 thế 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 vụ khách hàng, đem lại nhiều hiệu quả thiết thực cho ngành điện cũng như khách hàng mua điện. Tuy nhiên, việc truyền tin trên đường dây tải điện hạ thế là vấn đề khó khăn từ trước đến nay bởi tính chất đặc thù của lưới điện hạ thế là có kết cấu phức tạp, nhiều phụ tải gây nhiễu ảnh hưởng đến chất lượng truyền dẫn thông tin trên đường dây. Với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nhiều giải pháp đảm bảo độ tin cậy khi truyền tin trên đường dây tải điện đã được nghiên cứu[1]. Một trong những giải pháp đang được chú ý là công nghệ trải phổ [5], nó có khả năng khắc phục được nhiễu một cách mạnh mẽ, phù hợp với đặc điểm của lưới điện hạ thế. 59
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 2. Công nghệ trải phổ Công nghệ trải phổ đã được sử dụng trong kỹ thuật quân sự nhờ tính năng chống nhiễu và bảo mật. Các tính năng này có được nhờ giãn rộng phổ tín hiệu để không phân biệt được tạp âm nền. Hiện nay, kỹ thuật này được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực bưu chính viễn thông với hình thức phát triển là công nghệ CDMA (Code Detect Multiple Access). Có các phương pháp tr i phổ khác nhau, nhưng với sự phát triển mạnh mẽ của ả kỹ thuật số hóa và đi u khiển như hiện nay, kỹ thuật trải phổ trực tiếp (DSSS_Direct ề Sequence Spread Spectrum) đang được ứng dụng phổ biến. Với kỹ thuật DSSS, phổ của sóng mang được điều khiển bởi một mã giả ngẫu nhiên (PN_Pseudo Noise) tuần tự, mã này là một chuỗi tuần tự một cách ngẫu nhiên của các số nhị phân thu được qua bộ sinh mã (Generator). Mã PN được nhân với tín hiệu cơ bản (có tần số thấp), tín hiệu thu được sẽ được chuyển lên đường truyền. Tại bộ phận nhận tin, tín hiệu này lại được nhân một lần nữa với mã PN đã quy định để thu được tín hiệu gốc ban đầu [3]. 3. Ứng dụng công nghệ trải phổ trong hệ thống đo lường, giám sát, điều khiển khi truyền tin trên đường dây điện lực 3.1 Hệ thống truyền thông tin trên đường dây điện lực. Hệ thống gồm 6 khối chính thể hiện trên hình 1. Traûm biãún aïp Vàn phoìng dëch vuû khaïch haìng FCB(1~6) Tr 1B (Chè coï doìng âiãûn naûp) CB 110KV/22KV Hãû thäúng så âäö Maïy tênh FCB 1 Cáöu dao gàõn trãn cäüt Tr 2B FCB 2 (Chè coï doìng âiãûn 110KV/22KV naûp) CB Säú traûm 22KV 22KV /0.4KV /0.4KV (*2)Âiãûn aïp naûp (4) (1)Baìn phêm thao (5) Baíng â/k mbd RTU taïc (traûm chênh) Bãn Âæåìng báûc ba cao aïp (3) cao aïp Bäü näúi âiãûn Bäü näúi âiãûn ngoaìi bäø tråü (*3) (*1)caïp D/âiãûn liãn laûc naûp keïp 1SS T/bë baío vãû T/bë baío vãû (2) tr/taíi Â/khiãøn (6)nháûn t/h Caïp quang 2 loîi 2SS 6SS Hình 1. Sơ đồ hệ thống điều khiển từ xa sử dụng kỹ thuật trải phổ 60
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG 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 của trạm: 0,3 đến 0,5% điện áp định mức (*3): Mức dòng điện nạp của RTU Chức năng của các khối được thể hiện trên bảng 1. Bảng 1. Chức năng của các khối Sự diễn tả STT Tên Phát tín hiệu chỉ dẫn để thao tác cầu dao,.v.v.. (1) Bàn phím thao tác Khối điều khiển truyền tín Chấp hành mệnh lệnh nhận tín hiệu từ bàn phím thao tác và gởi tới (2) hiệu phần tử ghép (bộ nối). Nó gửi tất cả số liệu nhận được từ bàn phím thao tác. Bộ ghép (bộ nối) điện áp Nạp tín hiệu có âm thanh nhỏ vào đường dây phân phối nhằm (3) truyền tín hiệu để chỉ đạo sự vận hành của RTU. cao Bộ đầu cuối được điều Giải (mã) tín hiệu được nạp có âm thanh nhỏ của đường dây phân (4) khiển từ xa phối để điều khiển cầu dao. Thiết bị này cũng biến đổi kết quả điều khiển thành tín hiệu có âm thanh nhỏ và nạp vào đường dây phân phối. Pano máy bi n dòng bổ trợ Thu hút tín hi (tín hiệu có âm thanh nhỏ) nạp vào đường dây ế ệu (5) cho đường dây phân phối phân phối. Máy biến dòng bổ trợ thực hiện giải (mã) các tín hiệu thu được từ (6) Máy thu đường dây phân phối rồi gửi tới thiết bị phát. 3.2 Nguyên lý vận hành hệ thống Tín hi ệu vào 1 [W] Tín hi ệu vào Năng lượng tín hiệu vào của một Tần số thông tin là 1 [W] Sự phát triển theo bề rộng Trải phổ Ấn định tín hiệu vào 1[W] được chia thành 1-10 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Sự giảm năng lương trên một đơn vị Hz Tiếng ồn làm thay đổi đường đặc tính của đường truyền Sự nhiễu loạn Do ồn, tín hiệu thứ 4 và thứ 7 bị mất 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Sự tụ tập của tín hiệu Tập hợp lại Tín hi ệu đầu ra Tín hi ệu đầu ra 0,8 [W] Sự tập hợp 1-10 tín hi ệu đảm bảo băng lượng tín hiệu đầu ra 0,8 [W] Khi tín hi ệu căng ra qua dải rộng, tín hiệu gốc Hình 2. Kỹ thuật trải phổ có th ể được khôi phục lại dù là có một phần bị thất lạc 61
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 Kỹ thuật trải phổ là một phương pháp có năng lượng tín hiệu phát đi trên một diện rộng, dải tần số rộng hơn bề rộng dải tần số gốc của chính bản thân tín hiệu mà nó đã có. Vì lý do này, mà ăng lượng được tính tr ên một đơn vị tần số giảm đi. So sánh với hệ n thống liên lạc khác, yêu cầu điện năng cung cấp sẽ giảm đi khi tiến hành nạp tín hiệu vào đường dây. Hơn nữa, nó ít bị ảnh hưởng nhiễu trong quá trình liên lạc. Khi có một số ít tín hiệu bị thất lạc do nguyên nhân ồn hoặc do nhân tố khác gây nên, quá trình trải phổ tín hiệu sẽ khôi phục lại dạng tín hiệu gốc ban đầu (hình 2). Qua hình 2 cho ta thấy kết quả của việc khôi phục lại tín hiệu gốc do nhiễu gây ra trên đường truyền: giả sử tín hiệu thứ 4 và tín hiệu thứ 7 trong số 10 tín hiệu bị mất đi do nhiễu âm thanh gây nên, thì tín hiệu đầu ra vẫn đảm bảo. 3.3 Bộ điều biến truyền tín hiệu (Traûm chênh) Âæåìng dáy phán phäúi RTU 3 3' 4' 5' 6' 5 6 4 Bäü loüc kiãøu T/bë doì Bäü loüc kiãøu Thiãút bë doì Khäúi âiãöu Cáöu dao ràng cæa tên hiãûu ràng cæa tên hiãûu khiãøn Thiãút bë Maïy tênh 1' gheïp Thiãút bë T/bë truyãön Phaït t/h coï Phaït t/h coï T/bë truyãön gheïp tên hiãûu ám nhoí ám nhoí t/hiãûu Baìn phêm 1 2 2' thao taïc Tên hiãûu hæåïng âi lãn Tên hiãûu hæåïng âi xuäúng 5 2 3 5' 1 4 2' 3' 1' 4' 6 6' Nguäön âiãûn táön säú cäng nghiãûp 50 Hz 1 Tên hiãûu logic 0 0 1 1 1 2 Tên hiãûu ám thanh nhoí (phêa âáöu vaìo) 3 Naûp tên hiãûu vaìo âæåìng dáy f = 50 Hz 4 A Tên hiãûu nháûn tæì phêa RTU B Tên hiãûu laìm viãûc trç hoaîn våïi thåìi gian 1/ 60 giáy Daûng soïng A Tên hiãûu nháûn cuía chênh noï Nháûn tên hiãûu Tên hiãûu nháûn laìm viãûc trç hoaîn våïi thåìi gian 1/ 60 giáy (1 chu trçnh) B Daûng soïng 5 Pheïp træì tên hiãûu âãø doì tçm "1" hoàûc "2" B A 6 Pháön nháûn âæåüc laì tên 0 0 1 1 1 hiãûu logic Hình 3. Bộ điều biến sóng truyền tín hiệu có âm thanh nhỏ. 62
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 thanh nhỏ được sử dụng để thu phát tín hiệu. Bộ điều biến truyền tín hiệu có chức năng so sánh và t ổng hợp tín hiệu dưới tác động của nhiễu để đảm bảo tín hiệu ban đầu (hình 3). 3.4. Khổ truyền sóng Khổ truyền sóng là sự sắp xếp có thứ tự những tín hiệu gửi từ trạm phát. Việc sắp xếp các tín hiệu theo thứ tự tạo điều kiện thuận lợi cho việc quản lý thông tin. Cấu trúc của khổ truyền sóng bao gồm 28 từ (word), mỗi từ bao gồm 44 bit với tốc độ truyền là 200bit/s. Quá trình truyền sóng được thực hiện theo hai chiều, bao gồm quá trình gửi tín hiệu xuống và quá trình gửi tín hiệu lên. 3.4.1.Khổ truyền sóng gửi xuống từ trạm chính đến RTU 11 bit x 12 từ = 132 bit (0,11 giây) Khổ truyền sóng gửi xuống được thể hiện trong bảng 2. Bảng 2. Khổ truyền sóng gửi xuống từ trạm chính đến RTU 1W 2W 3W 4W 5W 6W 7W 8W 9W 10W 11W 12W Số nhóm Địa chỉ của RTU Thực Thông số Số hiện chỉ ETX BCC STX trạm 101 100 102 101 100 101 100 huy Mã ASCII Mã ASCII Hình dạng của từ thứ 8 ( Thực hiện chỉ huy) Diễn tả D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 Sự lựa chọn riêng 1 0 1 1 0 0 1 0 Loại bỏ sự lựa chọn riêng 1 0 1 0 1 0 1 0 Cho phép điều khiển riêng 1 0 0 1 1 0 1 0 Không cho phép điều khiển riêng 1 0 1 0 0 1 1 0 Khóa điều khiển từ xa 1 0 0 1 0 0 1 1 Mở khóa điều khiển từ xa 1 0 1 0 0 0 1 1 Điều khiển trực tiếp DM nguồn cung cấp phía “C” 1 0 0 0 1 0 1 1 Điều khiển trực tiếp DM nguồn cung cấp phía “A” 1 0 0 0 0 1 1 1 Cho phép điều khiển chức năng của DM 1 0 0 0 1 1 0 1 Không cho phép điều khiển chức năng của DM 1 0 0 1 0 1 0 1 Thời gian đặt DM 1 0 1 0 0 1 0 1 Yêu cầu sự giám sát từ xa thiết bị đo 1 (điện áp) 1 0 1 1 0 1 0 0 63
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 Yêu cầu sự giám sát thiết bị đo 2 (dòng điện) 1 0 1 0 1 1 0 0 Yêu cầu sự giám sát thiết bị đo 3 (riêng) 1 0 0 1 1 1 0 0 Yêu cầu đối với bộ chứa 1 0 0 0 1 1 1 0 Bộ chứa chưa đầy 1 0 0 1 1 0 0 1 Bộ chứa bị loại bỏ 1 0 1 0 1 0 0 1 Trạng thái xem xét (Yêu cầu đối với thiết bị giám sát) 1 0 1 1 1 0 0 0 Điều khiển đồng thời 1 0 0 1 0 1 1 0 Chuyển đồi điều khiển 1 0 0 0 1 1 1 1 Ví dụ: Thực hiện trải phổ lệnh: "Mở khoá điều khiển từ xa" có mã nh phân là ị 10100011 có sơ đồ khối được thể hiện trên hình 4. Xét đa thức dãy ghi dịch: g(x) = x 8 + x4 + x3 + x2 + 1. Ta có đi u kiện hồi quy ề dãy ra: c i+8 = c i+4 + c i+3 + c i+2 + c i . Vì bậc của g(x) là m = 8 nên có 8 đơn vị nhớ trong mạch và có chu kỳ N = 28-1 [5]. x8 x7 x6 x2 x1 x0 x5 x4 x3 Hình 4. Sơ đồ khối thanh ghi dịch Xung đồng hồ I Trạng thái Xung đồng hồ Trạng thái 0 10100011 5 00110101 1 01010001 6 10011010 2 10101000 7 11001101 3 11010100 8 01100110 4 01101010 … … Vậy dãy ra là cột cuối cùng của trạng thái: 10001010… Thực hiện mô phỏng trải phổ lệnh điều khiển bằng phần mềm Matlab cho kết quả lỗi là 1/101 được thể hiện ở hình 5. 64
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 Hình 5. Kết quả xác định lỗi bằng mô phỏng 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 được thể hiện trong bảng 3. Bảng 3: Khổ truyền sóng gửi lên từ RTU đến trạm chính 1W 2W 3W 4W 5W 6W 7W 8W 9W 10W 11W 12W 13W Số nhóm Địa chỉ của RTU Số Số Số Số Cờ liệu liệu liệu STX ETX BCC trạm hiệu giám giám giám 101 100 102 101 102 sát 1 sát 2 sát 3 3.4.3. Nhận xét Qua kết quả mô phỏng thực hiện trải phổ lệnh chỉ huy trong quá trình gửi tín hiệu xuống từ trạm chính đến RTU cho ta thấy xác suất lỗi 1/101 là rất thấp. Tương tự ta có thể thực hiện trãi phổ cho tất cả các lệnh trong các khổ truyền sóng trong quá trình truyền tín hiệu. Như vậy, việc ứng dụng công nghệ trải phổ đã giải quyết được việc khôi phục lại tín hiệu ban đầu dưới tác dụng của các loại nhiễu. 65
TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ, ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG - SỐ 5(34).2009 4. Kết luận Bài báo nghiên cứu các khả năng ứng dụng công nghệ trải phổ vào việc truyền thông tin trên đường dây tải điện. Các ứng dụng trải phổ được phân thành những phạm vi ứng dụng khác nhau với nhiều ưu điểm. Khả năng chống nhiễu cao với các nhiễu cố ý hoặc không cố ý, khả năng chống nhiễu của công nghệ này tỷ lệ với hệ số trải phổ. Khả năng tín hiệu bị phát hiện bởi máy thu không chủ định thấp, khả năng này giảm khi hệ số trải phổ tăng. Ngoài ra công nghệ trải phổ còn có khả năng đa truy nhập với số lượng lớn các đối tượng sử dụng đồng thời, liên quan tới việc dùng chung một băng tần và ở trong cùng một khu vực địa lý. Kết quả nghiên cứu của bài báo mở ra nhiều ứng dụng của công nghệ trải phổ trong việc tru yền tin trên đường dây tải điện cho tương lai. Đó là việc khai thác các chức năng thu thập dữ liệu về tình trạng thiết bị, điều khiển các thiết bị đầu cuối, giám sát phụ tải, giám sát tình trạng lưới điện… TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Mohammad Shariwa - A Direct Sequence - Spread Spectrum Modulator/ Demodulator Design - Princess Sumaya University. [2] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ và đa truy nhập vô tuyến, NXB Bưu điện, 2006. [3] Nguyễn Phạm Anh Dũng, Lý thuyết trải phổ và ứng dụng, NXB Bưu điện, 2000. [4] Nguyễn Hồng Sơn, Kỹ thuật truyền số liệu, Nhà Xuất bản Lao động, 2006. [5] Đỗ Quốc Trinh, Vũ Thanh Hải, Kỹ thuật trải phổ và ứng dụng, NXB Bưu điện, 2006. 66

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.11: Bộ Luận Văn Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Tài Chính Ngân Hàng

172 tài liệu

837 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.