低压电力线多模式融合通信技术研究

发布时间：2020-07-05 11:27

【摘要】：以电力线为媒介传输信息能够有效利用电力系统自身的资源,在国家大力发展能源互联网的背景下,有广阔的应用空间。电力线载波通信(PLC)和电力线工频通信(TWACS)是两种研究较多的电力线通信技术,对于配电变压器低压侧的电力线通信而言,PLC通信速率快,但抗干扰、衰减能力差,TWACS正好相反。针对此,本文设计了低压电力线载波与工频融合通信方案,并研制了基于MCU软件运算实现信号调制解调的融合通信模块。采用PLC技术进行主要信息的传输。基于工频通信技术可靠地传输路径搜索指令的方案有力地提升载波中继路径寻优性能和效率,从而在配电网恶劣的信道环境中保证数据传输的速率和可靠性。论文的主要工作在于：1)建立了配电变压器低压侧的电力线工频通信模型,仿真分析了电压畸变信号的调制、传输特性、信号收发端的电压相位差、畸变信号幅值与时间对应关系,在此基础上设计了通过幅值／时间转换结合阀值比较运算实现的工频通信信号检测方案。2)在课题组原有低压电力线载波通信研究成果的基础上,结合经过仿真验证的台区内工频通信信号检测方案,研制了基于ATmega88运算同时实现载波信号和电压畸变信号解调的融合通信模块,并且测试、验证了台区内的电力线工频通信的性能。3)针对电力线载波通信中继接力路径寻优的需求,设计了基于工频通信可靠传输下行中继指令结合载波信道状况监测的路径寻优方案,能够大大提升载波接力传输性能,并且进一步分析通过双向工频与载波融合通信方式解决“通信孤岛”难题的方案。本文的研究内容为国家电网公司科技攻关项目的子课题,由于通过廉价的MCU运算实现电力线工频与载波融合通信,为该技术在远程抄表、分布式电源监测、企业能效监控平台等领域的规模化应用创造了有利条件。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN913.6
【图文】：

模型图,电力线信道,模型,窄带干扰

耗参数有关；ｎ表示路径ｉ的延时。式（２－１）给出的数学模型比较准确，但是实际逡逑中测量这些参数非常困难，因此应用较少。为了更简便的说明问题，将信道所有逡逑衰减看做一个整体分析，简化之后的信道模型如图２－１所示。逡逑高斯噪声！逡逑Ｎａ（ｔ）邋Ｉ逡逑ｉ逦邋ｉ逦逦逡逑Ｉ邋＂ｗ，－｜逦窄带干扰模逦辛、邋、逡逑ｉ邋Ｓ（ｔ）邋＾艾）逦＾型Ｎｂ的逦１邋ＰＷ逡逑Ｉ逦邋邋邋ｉ逦，逡逑衰减Ｍｔ）：逦其＇他声声逡逑逦＇逦Ｎ邋（ｔ）逡逑图２－１电力线信道模型逡逑７逡逑

信码,扩频系统,伪随机码,调制器

电为线载波通信通常采用直接序列扩频技术，该技术是用一个伪随机序列表逡逑示一位＂０＂或＂１＂，采用相移键控的方式去调制载波。直接序列扩频通信系统逡逑原理框图如图２－２所示。图中，二进制信码对载波进行反相监控。这个过程可（＾逡逑用相乘电路或平衡调制器实现。己调信号随机进行第二次调制。此时用发送设备逡逑中产生的一个编（伪）码序列再次进行反相键控。此伪码序列的速率远高于信码逡逑速率。这次调制就起着扩频的作用。由于信码和扩频用的伪码都是二进制序列，逡逑而且是对同一个载波进行反相键控，所Ｗ调制器实际上可Ｗ简化如图２－３所示，逡逑即先将两路编码序列模２加，然后再去进行反相键控。己调信号可Ｗ直接传输或逡逑经过向上变频再送入信道传输。逡逑在接收端，先用与发送端同步的相同伪码序列去反相搖控本地振荡器，然后逡逑再用已调本振去混频，就得到窄带的仅仅受信码调制的中频信号。它经过中频放逡逑大后就可Ｗ进入普通的相移键控信号解调器解调出信码。逡逑＼／邋＼／逡逑载波邋ｔ邋Ｘ邋邋Ｗ邋Ｘ邋逦邋—邋混频邋逦邋姑、网邋逦邋化逡逑Ａｏｏｓ邸１－－＾逦１．，邋ｉ邋Ｉ己扩展倍＾逦中１放邋Ｉ邋■逦＞输出逡逑＇邋Ｉ逦ＩＩＺ邋逦逡逑信码逦＾码府ｄ产逦Ｌ逦伪产逡逑品ｒ逦Ｌ—生器逡逑本振逡逑图２－２直接序列扩频系统框图逡逑载波逦Ｉ已扩展信号逡逑逦？邋Ｘ邋逦？逡逑ＡｏｏｓｃｏＪ邋逦＾逦逡逑信码＊邋Ａ邋

【参考文献】