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

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【軟件】 上傳： 2013-1-11 14:17:59 大�。� 1111KB
說明： 摘要：跨變壓器臺區(qū)電力通信信號的頻帶位于200～600Hz之間，該信號可自動跨過配電變壓器通過電力線實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。這種配電網(wǎng)通信方式采用過零調(diào)制發(fā)送及數(shù)字差分接收技術(shù)，具有信號調(diào)制功率小、抗干擾能力強、傳輸距離遠的特點。介紹了跨變壓器臺區(qū)電力通信信號的定義、調(diào)制、解調(diào)方法及抗干擾措施。 　　關(guān)鍵詞：過零調(diào)制 差分接收 相關(guān)技術(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡 　　跨變壓器臺區(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)實現(xiàn)無中縫、無橋接設備的跨變壓器臺區(qū)在不同電壓等級之間的數(shù)據(jù)交換問題。如圖1所示，跨變壓器臺區(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需增加附屬設備。信號發(fā)送采用電壓過零調(diào)制的辦法，在電壓過零點附近可以用較小的調(diào)制功率實現(xiàn)信號的疊加，同時電壓附近可以用較小的調(diào)制功率實現(xiàn)信號的疊加，同時電壓過零點自然提供了通信過程中信號檢測的同步。信號的檢測采用差分接收技術(shù)可以從電網(wǎng)大噪聲背景中將微弱調(diào)制信號檢測出來。調(diào)制信號分為下行電壓信號與上行電流信號。下行電壓信號傳輸方向從主站到采集模塊，代表命令信息，以電壓過零點附近電壓的微弱畸變表示信息；上行電流信號傳輸方向從采集模塊到主站，代表用戶數(shù)據(jù)，用電壓過零點附近對應電流的瞬間脈沖變化表示信息。調(diào)制信號的頻帶位于200～600Hz之間，能夠跨過配電變壓器沿電力配電網(wǎng)遠距離傳輸。 　　1 信號的定義 　　下行電壓信號的調(diào)制工作在主站完成，調(diào)制電路通過位于變電所的調(diào)制變壓器進行隔離和信號的耦合，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于調(diào)制信號的調(diào)制位置。當位于調(diào)制變壓器二次側(cè)可控硅開關(guān)在過零點前30°導通時，導通電流ic必然導致調(diào)制變壓器一次側(cè)ic電流的形成，通過主變引起一個電壓降emod=-Li(d/dt)ic，此時的調(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)，可以通過調(diào)整Rc、Lc的值來得到需要的調(diào)制信號的強度及位置。 　　上行電流信號的發(fā)送調(diào)制與下行電壓信號的調(diào)制原理基本相同，但是利用電流形變來攜帶信息，由用戶端調(diào)制設備來完成。 　　3 信號的解調(diào) 　　d(t1)=F(t1)-F(t1-T) (1) 　　(2)式為跨變壓器臺區(qū)通信系數(shù)數(shù)字差分檢測不同算法提供了理論依據(jù)。實踐證明，數(shù)字差分技術(shù)對電網(wǎng)的整次諧波有很強的抑制能力。 　　上行電流信號的檢測：為了削弱背景電流的影響，在主站接收端對三相電流進行移相疊加，去除大背景信號的影響，然后利用相鄰波形進行特征檢測。根據(jù)采集模塊利用電壓波形過零區(qū)域調(diào)制的特性，主站接收端只需在電壓過零附近設置檢測窗口，然后利用相應的正交驗測矩陣判斷當前電流調(diào)制波形所攜帶的信息。 　　4 信號檢測過程中的抗干擾技術(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區(qū)通信的信號檢測。相關(guān)原理、神經(jīng)網(wǎng)絡信號辨識及糾錯碼技術(shù)均可用于配電網(wǎng)跨變壓器臺區(qū)電力通信的信號檢測以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。 　　相關(guān)原理可用于確定信號的檢測。由于本通信系統(tǒng)中主站及采集模塊信號的波形均是確定的，所以信號接收時可通過相關(guān)函數(shù)的計算來度量所接收的信號與發(fā)送信息波形之間的相似程度，從而判定在接收的信號中是否含有調(diào)制信號，已達到從受干擾的波形中檢測出有用信號目的。相關(guān)信號檢測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)絡很容易實現(xiàn)兩個集合的非線性映射。本系統(tǒng)干擾信號識別中采用徑向基函數(shù)(RBF)神經(jīng)網(wǎng)絡，它局部逼近神經(jīng)網(wǎng)絡，具有較強的逼近能力、分類能力及學習速度�？梢杂脦Ц蓴_(發(fā)電機啟動)的信號樣本去訓練神經(jīng)網(wǎng)絡，樣本的選擇很重要。 　　此外，采用糾錯編碼也是一種很好的抗干擾方法。所謂糾錯編碼，即將一個具體碼字經(jīng)過一定的數(shù)學運算，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)成一個待發(fā)的碼字。在接收端再按解碼矩陣進行解碼，達到譯碼的目的。常見的糾錯碼有漢明碼，本通信系統(tǒng)采用內(nèi)嵌校驗和的(63，51)BCH碼，形成CRC檢測與檢測和檢測的雙層“過濾”，再加上BCH碼本身的糾錯功能，從而使該碼具有較強的抗干擾能力。該BCH碼可以糾正數(shù)據(jù)傳輸過程中的1位及兩位錯誤，同時對于3位及3位以上的錯誤能夠出錯誤標志。 　　基于配電網(wǎng)的跨變壓器臺區(qū)電力通信技術(shù)是一種實用的配電網(wǎng)通信技術(shù)，相對于配電網(wǎng)載波通信技術(shù)而言，它具有信號衰減小、抗干擾強、傳輸距離遠、自動跨變壓器臺區(qū)的特點，該技術(shù)適用于數(shù)據(jù)傳輸速度要求不高的遠程抄表、遠程負荷控制等。目前，該系統(tǒng)已實際應用在配電網(wǎng)跨臺區(qū)遠程抄表，經(jīng)過實際運行，該系統(tǒng)的跨臺區(qū)通信距離達40km以上，效果良好，適合中國電網(wǎng)環(huán)境。http://www.whtlhgdq.com/product/
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