低压电力线载波在电能抄表系统中的研究与应用.doc

低压电力线载波在电能抄表系统中的研究与应用低压电力线载波通信是利用现有的配电线路传输通信信号,无需投资建设专门的通信通道,具有机械强度高、可靠性好、免维护等优点。随着国家电网“三集五大”战略体系的建设和“一户一表,抄表到户”制度的推广,以电力线载波为主要通信载体的智能抄表技术得到了广泛的应用,大大提高了电力公司服务质量,降低了线损,产生了巨大的社会效益和经济效益。不过电力线本身是按照实现低损耗传输50Hz或60Hz交流电来设计的,并不具备满足理想通信信道的对称性和均匀性等必要条件,同时电力线信道作为开放信道,各种电气设备的随机接入、断开所产生的接收端阻抗失配、噪声干扰、电磁干扰问题非常严重,造成信号衰减幅度比较大。在电力线上,不同频率信号的传输,衰减程度也不同,信道呈现出明显的频率选择特性。随着负荷情况的不同,电力线信道呈现明显的时变性,增加了通信环境的复杂度。为此,深入分析和研究低压配电线路的信道特性,是提高低压电力线通信质量的关键。本文的主要研究了高频(1MHz~30MHz)电力线信道的输入阻抗特性、信道衰减特性、噪声特性三方面。(1)介绍了影响低压配电网结构的影响因素和电路元器件高频阻抗变化特性,分析了线路阻抗和输入阻抗,并根据传输线理论建立低压配电网输入阻抗特性模型,然后选取实验室和居民小区进行了输入阻抗的实际测量,模拟不同的配电线路结合MATLAB进行仿真,通过配电线路参数的实测数据和理论模拟数据对比分析输入阻抗特性。(2)通过传输线理论分析高频信号下的电流行波、电压行波的空间变化,以此理论基础建立了配电网高频信号的时域模型和频域模型,选取具有代表性的不同配电网环境测量信号衰减程度,并对测量结果进行实验室模拟验证分析。(3)按照噪声的来源分类归纳并介绍其特点,根据噪声的循环特性分类建模,通过对配电线路噪声的实际测量,现场环境下的复杂噪声可以利用多种基本噪声叠加模拟实现,利用计算机仿真分析低压电力线上的噪声对通信系统的影响。最后介绍了电力线载波抄表系统的组织结构与功能拓展,并简单分析其系统优势和特点。