電力線核相系統研究(武漢天立華高電氣設備有限公司)
本核相系統利用電話網絡將參考端所測量的帶有相位信息的數據傳送至測量端，這種傳輸方式充分利用現有的電話網絡資源，方便快捷、覆蓋面廣，但存在不 定的傳輸延遲。為了有效解決這一問題，系統引進GPS授時技術，在參考端和測量端各放置一個GPS接收機，它作為授時系統以及精確定位的儀器，能通過串行 接口提供自身地理位置及時間等信息，并能提供時間精度為1μs的秒脈沖信號（1PPS）。
參考端設備一般采用固定安裝，故各模塊之間采用有線傳輸方式。參考端主機從高壓電力線接收得50Hz／60Hz電力線信號T1，T1是電力線信號經過 過零比較后得到的信號，占空比為1：1.參考端主機同時從GPS接收機收到秒脈沖信號（1PPS）。T1以1PPS的上升沿為基準，得到兩路信號的時間差 值Δt1.帶有Δt1數值的信號經過數字成幀處理和調制，便可通過電話網絡向測量端的移動電話發送。
測量端設備一般放置于野外作業，故各模塊之間大多采用無線傳輸方式。測量端的GPS接收機把1PPS調制到射頻上以無線方式發送給測量端通信主機，同 時測量端通信主機通過移動電話接收來自參考端的相對相位信息（Δt1）。測量端也以1PPS為基準，根據Δt1恢復出參考端的電力線信號，標識為T1＇， 實現了參考端電力線信號T1的遠距離傳輸和精確恢復。接著，測量端通信主機將T1＇信號調制到射頻上向手持機發送，與此同時，移動探測器檢測測量端的電力 線信號T2，并將T2信號也調制到射頻上向手持機發送。
手持機同時對包含T1＇和T2的射頻信號進行接收和解調，以T1＇信號作為判決基準，測量T2信號與T1＇信號的時間差Δt2，然后根據公式（1）把 時間差值換算為相位差值，再把相位差值和系統的相位差門限進行比較，做出是否同相的判決。最后把測試的結果顯示在手持機的液晶屏上，就實現了相位差值的遠 程測量。
整個核相系統的工作是由測量端利用移動電話發起的，移動電話呼叫參考端設備得到應答從而建立通信鏈路，開始核相。參考端主機、測量端通信主機，手持機 是三個主要模塊，參考端主機完成時間差值Δt1的測量，測量端通信主機實現參考端電力線信號T1的恢復處理，手持機完成兩地電力線信號T1和T2是否同相 的判決。
系統在硬件設計時應充分考慮準確度、功耗、可靠性及可操作性。由于參考端的GPS接收機放置在室外，還要求GPS接收機具有一定的防水性能。參考端主 機采用MCS51系列單片機為主控芯片，外圍電路有GPS接口模塊，電力線接口電路、調制解調電路、電話接口電路、光指示電路和電源。參考端主機與GPS 接收機之間采用RS485總線方式通信。
GPS接口模塊一端與GPS接收機相連，另一端與單片機的串口相連，通過電平轉換芯片實現RS485與TTL電平的轉換。電力線接口電路采用光電耦合 器等器件將220V、50Hz的強電信號轉換成TTL電平信號輸入到單片機。調制解調電路將單片機輸出的數字信號以FSK的方式調制到音頻信號上，通過電 話接口電路并經電話網絡傳送到測試端。調制解調電路采用半雙工的波特率為1200bit／s的MODEM芯片。
GPS接收機最多可同時跟蹤12顆衛星，如果跟蹤到的衛星個數大于等于3，此時才認為信息是同步的，否則信息是無效的。故一直等到同步才能進行核相工 作。系統所用的單片機有3個計數器／定時器，定時器0作為定時中斷，所有不同時間間隔的定時均由它產生。定時器1以計時方式測量Δt1，并隨著1PPS的 到來1秒鐘更新一次。定時器2作為發送和接收波特率發生器，接收GPS接收機所發送的數據時設置為9600bit／s，收發測量端的數據時設置為 600bit／s.秒脈沖信號與電力線信號分別送到單片機的兩個外部引腳口，軟件設定為下降沿觸發中斷方式。電話振鈴信號輸入到單片機的I／O口，利用定 時器0產生中斷來定時進行采樣檢測。為了防止呼叫超時情況，單片機定時對呼叫時間和相應的振鈴次數進行跟蹤，避免長時間等待呼叫而占用通信鏈路。
系統采用電話網絡作為遠程傳輸媒介，省去了架設通信網的繁復，現場工程安裝與維護工作十分簡單。測試端設備便于攜帶，操作簡單方便。由于系統基于 GPS，因而其測量精度高，抗干擾能力強，適合在野外環境工作。系統除了能精確地實現核相的基本功能外，利用GPS的定位技術還能獲取被核相電力線的準確 的地理位置信息。
——電力線核相系統研究(武漢天立華高電氣設備有限公司)
