低压电力线载波通信技术

点赞:32898 浏览:155037 近期更新时间:2024-02-09 作者:网友分享原创网站原创

摘 要:下行信道通信技术一直是“最后一公里”无法真正解决的难题,它阻碍着远程集中抄表的发展与应用.通过对低压电力线载波通信技术的特性、适用性进行分析研究,探讨其在供电企业远程集中抄表系统中的应用前景.

关 键 词:远程集中抄表低压电力线载波通信

中图分类号:TM73文献标识码:A文章编号:1007-9416(2012)03-0000-00

随着国家智能电网建设步伐的不断加快,供电企业对自身的供电质量和优质怎么写作也提出了更高的要求.由于传统的人工抄表方式不仅工作效率低、准确率低、时效性差,而且浪费了大量人力、物力和财力,已难以满足现代化企业管理模式.低压远程集中抄表利用先进的计算机技术和远程通信技术对电力客户各类用电信息进行自动采集、监测,确保电网合理、高效、经济运行,并为供电企业规范化、台区化、精细化管理提供依据,大大提高了供电企业的用电管理水平.

1.低压远程集中抄表系统概述

低压远程集中抄表系统主要由系统主站、数据采集设备、通信信道三部分组成,其中系统主站包括数据库及应用怎么写作器、采集怎么写作器等;数据采设备包括集中器、采集器、电能表;通信信道分为上、下行信道,系统主站和集中器之间为上行信道,集中器与采集终端之间为下行信道.

上行信道目前使用的通信技术主要有线、光纤、G/GPRS/CDMA无线公网等,其传输可靠性与技术已经十分成熟,不再是抄表应用中的主要问题.国内下行信道的通信技术研究起步较晚,远远落后于国外,加之我国电网结构复杂、环境恶劣,下行信道不稳定,一直阻碍着低压远程集中抄表系统的发展.目前,下行信道技术使用量较大的主要集中在专线方式(以RS-485总线为代表)、无线传输方式(以手持、车载抄表为代表)、租借信道方式(以有线电视网络为代表)、电力线载波方式[1]和无线自组网等.其中,由于无线传输由于成本原因,而租借信道普及面也存在其局限性,都无法被有效推广.国内主流的下行信道通信技术是RS-485总线、电力线载波和无线自组网.

2.电力线载波通信原理及特性

电力线载波通信是以电力线作为信息传输媒介,进行数据或语音传输的一种特殊通信方式,其工作原理为:将数据或语音调制在几十至几百KHz的载波频率上通过电力线发送出去,接收端将电力线上载有信号的载波接收下来进行解调还原出原来的数据或语音.

低压电力线信道具有以下特性:

(1)时变性,低压电力线是一根非均匀分布的传输线,各种不同性质的电力负载在低压配电网的任意位置随机投入或断开,使信道表现出很强的时变性.

(2)频率选择性,由于低压配网负荷情况非常复杂,各节点阻抗不匹配,故信号容易产生反射、驻波、谐振等现象,使得信号的衰减变得极其复杂,造成电力线载波信道具有很强的频率选择性.

(3)噪声干扰强而信号衰减大,电力线中的噪声干扰主要包括由传输电流发生的电磁场引起的背景噪声干扰,以及由于某些电磁波产生的脉冲噪声干扰两部分[2].

上述特点使得电力线载波通信在实际应用过程中一直面临着可用性与可靠性的考验.

3.调制技术

为了提高载波通信的可用性与可靠性,目前电力线载波通信主流的扩频技术主要有:直接序列扩频(DSSS)、线性调频(Chirp)和正交频分复用(OFDM)等.此外,跳频FH、跳时TH以及以上各种方式的组合扩频技术也较为常用.

(1)直接序列扩频,就是用高速率的扩频序列在发射端扩展信号的频谱,而在接收端用相同的扩频码序列进行解扩,把展开的扩频信号还原成原来的信号.它具有抗干扰性、抗多径干扰能力强、截获能力强、可同频工作、便于多址通信及速率高的特点.

(2)正交频分复用,实际上是多载波调制的一种.它将信道分成若干正交子信道,将高速串行数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到在每个子信道上进行传输.在接收端对并行数据流分别进行解调,再进行并串转化,从而得到原来的串行数据流.它能够有效地消除ISI及子载波间的串扰,有效地降低电力线的衰减特性对载波通信的影响.其缺陷是对频偏和相位噪声比较敏感,1%的频偏会使信噪比下降30dB;功率峰值与均值比(PAPR)大,降低了驱动放大电路的效率;接收机结构复杂,成本高,同时对瞬间干扰敏感.此外,对于电力线载波通信的安全性方面没有任何措施[3].

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(3)跳频,其工作原理是指收发双方传输信号的载波频率按照预定规律进行离散变化的通信方式.从通信技术的实现方式来说,“跳频”是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式.从时域上来看,跳频信号是一个多频率的频移键控信号;从频域上来看,跳频信号的频谱是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的.跳频通信具有较强的隐蔽性和抗干扰能力,能够适应电力线的强干扰环境.

4.结语

电力线载波最大的优势就是可以利用无所不在的配电网络作为通信媒介,它是世界上分布范围最为广泛的、最为现成的通信资源.随着电力载波通信物理层调制/解调与纠错技术的不断发展以及半导体集成规模的不断扩大,采用复杂数字信号处理技术的超大规模集成电路在电力载波通信中将发挥巨大作用.