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一種基于配電網(wǎng)的跨變壓器臺(tái)區(qū)的電力通信技術(shù)

類型：	【軟件】	上傳：	2013-1-11 14:17:59	大小：	1111KB
說(shuō)明：	摘要：跨變壓器臺(tái)區(qū)電力通信信號(hào)的頻帶位于200～600Hz之間，該信號(hào)可自動(dòng)跨過(guò)配電變壓器通過(guò)電力線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。這種配電網(wǎng)通信方式采用過(guò)零調(diào)制發(fā)送及數(shù)字差分接收技術(shù)，具有信號(hào)調(diào)制功率小、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。介紹了跨變壓器臺(tái)區(qū)電力通信信號(hào)的定義、調(diào)制、解調(diào)方法及抗干擾措施。　　關(guān)鍵詞：過(guò)零調(diào)制差分接收相關(guān)技術(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 　　跨變壓器臺(tái)區(qū)電力通信技術(shù)是一種以配電網(wǎng)為媒介的新型數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。該技術(shù)解決了如何利用現(xiàn)有配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)中縫、無(wú)橋接設(shè)備的跨變壓器臺(tái)區(qū)在不同電壓等級(jí)之間的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題。如圖1所示，跨變壓器臺(tái)區(qū)電力通信系統(tǒng)由位于二次變電所的主站與位于用戶電能表的采集模塊組成，該系統(tǒng)完全以10kV/220V配電網(wǎng)為信息傳輸媒介，在用戶變壓器附近無(wú)需增加附屬設(shè)備。信號(hào)發(fā)送采用電壓過(guò)零調(diào)制的辦法，在電壓過(guò)零點(diǎn)附近可以用較小的調(diào)制功率實(shí)現(xiàn)信號(hào)的疊加，同時(shí)電壓附近可以用較小的調(diào)制功率實(shí)現(xiàn)信號(hào)的疊加，同時(shí)電壓過(guò)零點(diǎn)自然提供了通信過(guò)程中信號(hào)檢測(cè)的同步。信號(hào)的檢測(cè)采用差分接收技術(shù)可以從電網(wǎng)大噪聲背景中將微弱調(diào)制信號(hào)檢測(cè)出來(lái)。調(diào)制信號(hào)分為下行電壓信號(hào)與上行電流信號(hào)。下行電壓信號(hào)傳輸方向從主站到采集模塊，代表命令信息，以電壓過(guò)零點(diǎn)附近電壓的微弱畸變表示信息；上行電流信號(hào)傳輸方向從采集模塊到主站，代表用戶數(shù)據(jù)，用電壓過(guò)零點(diǎn)附近對(duì)應(yīng)電流的瞬間脈沖變化表示信息。調(diào)制信號(hào)的頻帶位于200～600Hz之間，能夠跨過(guò)配電變壓器沿電力配電網(wǎng)遠(yuǎn)距離傳輸。　　1 信號(hào)的定義　　下行電壓信號(hào)的調(diào)制工作在主站完成，調(diào)制電路通過(guò)位于變電所的調(diào)制變壓器進(jìn)行隔離和信號(hào)的耦合，調(diào)制變壓器可以是普通的用戶變壓器，也可以是特制的高阻抗變壓器。下行電壓信號(hào)調(diào)制等效電路如圖2所示。圖2中E為主站電壓，Li表示二次變電所主變漏感，Rc、Lc為調(diào)制變壓器二次側(cè)調(diào)制電路參數(shù)，ec可以取自不同的相當(dāng)于調(diào)制信號(hào)的調(diào)制位置。當(dāng)位于調(diào)制變壓器二次側(cè)可控硅開(kāi)關(guān)在過(guò)零點(diǎn)前30°導(dǎo)通時(shí)，導(dǎo)通電流ic必然導(dǎo)致調(diào)制變壓器一次側(cè)ic電流的形成，通過(guò)主變引起一個(gè)電壓降emod=-Li(d/dt)ic，此時(shí)的調(diào)制電壓疊加于電網(wǎng)電壓波形上，從而完成一次調(diào)制過(guò)程。根據(jù)調(diào)制變壓器和主站變壓器的內(nèi)部參數(shù)，可以通過(guò)調(diào)整Rc、Lc的值來(lái)得到需要的調(diào)制信號(hào)的強(qiáng)度及位置。　　上行電流信號(hào)的發(fā)送調(diào)制與下行電壓信號(hào)的調(diào)制原理基本相同，但是利用電流形變來(lái)攜帶信息，由用戶端調(diào)制設(shè)備來(lái)完成。　　3 信號(hào)的解調(diào) 　　d(t1)=F(t1)-F(t1-T) (1) 　　(2)式為跨變壓器臺(tái)區(qū)通信系數(shù)數(shù)字差分檢測(cè)不同算法提供了理論依據(jù)。實(shí)踐證明，數(shù)字差分技術(shù)對(duì)電網(wǎng)的整次諧波有很強(qiáng)的抑制能力。　　上行電流信號(hào)的檢測(cè)：為了削弱背景電流的影響，在主站接收端對(duì)三相電流進(jìn)行移相疊加，去除大背景信號(hào)的影響，然后利用相鄰波形進(jìn)行特征檢測(cè)。根據(jù)采集模塊利用電壓波形過(guò)零區(qū)域調(diào)制的特性，主站接收端只需在電壓過(guò)零附近設(shè)置檢測(cè)窗口，然后利用相應(yīng)的正交驗(yàn)測(cè)矩陣判斷當(dāng)前電流調(diào)制波形所攜帶的信息。　　4 信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的抗干擾技術(shù) 　　配電網(wǎng)并不是理想的通信媒介，從前面的原理可以看出，采用差分技術(shù)解調(diào)能夠去聊電網(wǎng)整次諧波的干擾，但電網(wǎng)的非整次諧波有可能干擾跨變壓器臺(tái)區(qū)通信的信號(hào)檢測(cè)。相關(guān)原理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)辨識(shí)及糾錯(cuò)碼技術(shù)均可用于配電網(wǎng)跨變壓器臺(tái)區(qū)電力通信的信號(hào)檢測(cè)以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。　　相關(guān)原理可用于確定信號(hào)的檢測(cè)。由于本通信系統(tǒng)中主站及采集模塊信號(hào)的波形均是確定的，所以信號(hào)接收時(shí)可通過(guò)相關(guān)函數(shù)的計(jì)算來(lái)度量所接收的信號(hào)與發(fā)送信息波形之間的相似程度，從而判定在接收的信號(hào)中是否含有調(diào)制信號(hào)，已達(dá)到從受干擾的波形中檢測(cè)出有用信號(hào)目的。相關(guān)信號(hào)檢測(cè)從濾波器角度等同于具有最佳信噪比的匹配濾波器。　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)很容易實(shí)現(xiàn)兩個(gè)集合的非線性映射。本系統(tǒng)干擾信號(hào)識(shí)別中采用徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，它局部逼近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，具有較強(qiáng)的逼近能力、分類能力及學(xué)習(xí)速度。可以用帶干擾(發(fā)電機(jī)啟動(dòng))的信號(hào)樣本去訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，樣本的選擇很重要。　　此外，采用糾錯(cuò)編碼也是一種很好的抗干擾方法。所謂糾錯(cuò)編碼，即將一個(gè)具體碼字經(jīng)過(guò)一定的數(shù)學(xué)運(yùn)算，使碼內(nèi)數(shù)據(jù)具有相關(guān)性，在碼字中或碼字后加額外的冗余位，從而構(gòu)成一個(gè)待發(fā)的碼字。在接收端再按解碼矩陣進(jìn)行解碼，達(dá)到譯碼的目的。常見(jiàn)的糾錯(cuò)碼有漢明碼，本通信系統(tǒng)采用內(nèi)嵌校驗(yàn)和的(63，51)BCH碼，形成CRC檢測(cè)與檢測(cè)和檢測(cè)的雙層“過(guò)濾”，再加上BCH碼本身的糾錯(cuò)功能，從而使該碼具有較強(qiáng)的抗干擾能力。該BCH碼可以糾正數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中的1位及兩位錯(cuò)誤，同時(shí)對(duì)于3位及3位以上的錯(cuò)誤能夠出錯(cuò)誤標(biāo)志。　　基于配電網(wǎng)的跨變壓器臺(tái)區(qū)電力通信技術(shù)是一種實(shí)用的配電網(wǎng)通信技術(shù)，相對(duì)于配電網(wǎng)載波通信技術(shù)而言，它具有信號(hào)衰減小、抗干擾強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、自動(dòng)跨變壓器臺(tái)區(qū)的特點(diǎn)，該技術(shù)適用于數(shù)據(jù)傳輸速度要求不高的遠(yuǎn)程抄表、遠(yuǎn)程負(fù)荷控制等。目前，該系統(tǒng)已實(shí)際應(yīng)用在配電網(wǎng)跨臺(tái)區(qū)遠(yuǎn)程抄表，經(jīng)過(guò)實(shí)際運(yùn)行，該系統(tǒng)的跨臺(tái)區(qū)通信距離達(dá)40km以上，效果良好，適合中國(guó)電網(wǎng)環(huán)境。http://www.whtlhgdq.com/product/

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