收藏本站
《西安交通大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

10kV中压电力线信道宽带特性研究

杨晓宪  
【摘要】:随着电力改革的不断深入,对10kV中压配电网络的运行管理提出了越来越高的要求。配电自动化,远方抄表,用户负荷管理和需求侧管理等配电网管理系统正在逐步应用和工程实用化。制约配电网管理系统发展的技术上的瓶颈之一,是缺乏一种具有较高性能价格比的数据信息交换平台。电力线通信是以电力线作为传输信道,实现数据通信和信息交换的一种通信方式。10kV中压线路从变电站出发可以直接延伸到线路上的任何一个用户节点,由10kV电力网络构成的电力通信系统在传输信道的经济性、网络的覆盖面等方面存在着巨大的优势,是一种极具竞争力的配电网管理系统的信息交换平台。然而,电力网络以工频能量的传输、分配为目的,是一种典型的总线型结构。对于高频通信信号的传输而言,这种结构上的特点以及工频负荷的存在,导致电力线信道表现为非常恶劣的传输环境,使得电力线通信的研究具有较大的挑战性。 本文旨在研究10kV中压电力网络的信道特性。在基于两个具有一定代表性的10kV中压电力网络现场测量结果的基础上,结合实验室的有关实验,在40kHz-2MHz的频率范围内,对10kV中压电力网络信道的主要特性包括噪声、阻抗、传输等方面进行了初步探索,获得了一些具有一定普适意义的结论,建立了相应的信道模型。主要研究内容包括:⑴根据10kV电力线信道的拓扑结构和基本特征,提出了基于10kV电力线信道物理特征的基本信道模型,讨论了表征信道特性的主要参数和测量方法。其中利用电力环网线路直接测量信道传输函数H(f)的幅频响应和相频响应的新方法,解决了一直难以处理的长距离物理信道相频响应频域直接测量的问题。同时采用平移矢量网络分析仪的校准参考面的方法,这种方法可以有效地消除耦合器等辅助设备对实际信道测量参数的影响,提高测量效率和数据处理精度。 ⑵对噪声特性进行了较为深入和全面的研究,初步认识了10kV电力网络信道的噪声水平,噪声的各种分布特性,以及电网运行状态与噪声特性的关系。研究表明,10kV电力网络的噪声水平与电网的结构、容量和负荷等有关,一般高于低压电力网络。噪声功率谱通常呈指数衰减分布,当与高一级电网间存在着较多的交叉跨越时,分布规律将受到高一级电网噪声特性的影响。在10 kV电力线上,供电端(首端)的噪声水平略高于受电端(末端),但基本上可以看作是沿线均匀分布的。相相间耦合的差模噪声一般不大于与其相关的两相单独对地耦合时的共模噪声,甚至可能远低于后者。 ⑶建立了信道噪声中背景噪声统计模型,并通过Pearsonχ2检验验证了模型的适应性。在时域,10kV电力网络的背景噪声服从不同的统计规律。在低频较宽的频段内,与通常所推测的Gaussian分布不同,无论是有色噪声还是白噪声,都服从Nakagami-m分布。当频率达到数十兆赫兹数量级时,则服从Gaussian分布。在频域,不同的网络可能具有不同的噪声模型,但表征它们的变化参数仍然服从Nakagami-m分布。 ⑷研究了10kV电力网络的阻抗特性,为通信耦合设备阻抗参数的优化设计和信道的阻抗匹配提供了理论上的支持。研究表明,10kV电力线信道的阻抗特性与系统的结构和配置有关。在1MHz频段以下,输入阻抗的动态范围为数十至数百欧姆。随着频率的增加,动态范围逐渐减小,最后趋于数十欧数量级,且基本呈纯电阻性。网络各个节点处的输入阻抗有所不同,但特性阻抗基本上是相同的。10kV电力线信道的输入阻抗基本不随着工频负荷而变化。变电站10kV母线上的电容器组的投切对输入阻抗没有影响。差模耦合的特性阻抗略大于共模耦合,但输入阻抗的动态范围也大于共模耦合。 ⑸对10kV电力线信道的宽带传输特性作了初步研究,包括信道的幅频响应和相频响应特性,信道的频率色散和时间色散等主要涉及数字通信方式的信道参数。10kV电力线信道呈典型的多径传输特征,信道的频率响应是振荡衰减的。在发送端/接收端间无分支线路、配电变压器等设备的情况下,相地耦合时,每km的衰减功率为10-20dB。信道的相频响应基本上呈线性相位。信道的窄带衰落服从Nakagami-m分布,衰落深度为3-10dB。信道的时变性较弱。当通信速率达到kbps数量级及以上时,可以作为时不变信道处理。信道是时间色散的,信道的rms时延扩展和相干带宽均与具体的网络结构有关,大致是数十微秒和数十千赫兹数量级。 ⑹深入研究了10kV电力网络信道的传输路径损失,提出了信道传输路径损失模型。研究表明,对信道路径损失影响最大的是TX/RX间接入的电气元件,例如配电变压器、分支线等所引起的分流衰耗。网络其他部分对信道间路径损失的影响较小。变电站母线上的并联补偿电容器组对信道路径损失几乎没有影响。通过分支线接入信道的元件的等值阻抗将被分支线本身所“平滑”。当元件阻抗值较低时,这一“平滑”效应有利于降低其对信道产生的分流衰耗。相相耦合方式的传输路径损失较相地耦合大致低5-15dB。
【学位授予单位】:西安交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM73

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 焦邵华,刘万顺,郑卫文,矫坚,杨奇逊;配电网载波通信的衰耗分析[J];电力系统自动化;2000年08期
2 王赞基,郭静波;电力线扩频载波通信技术及其应用[J];电力系统自动化;2000年21期
3 施慎行,董新洲,刘建政,薄志谦;配电线路无通道保护研究[J];电力系统自动化;2001年06期
4 赵学增,吴斌,张绍卿;基于匹配滤波器的跨变压器台区工频电力通信[J];电力系统自动化;2002年06期
5 刘建凯,董新洲,薄志谦;有分支配电线路无通道保护研究[J];电力系统自动化;2003年01期
6 吴斌,赵学增,滕志军;基于自适应陷波器的工频电力通信信号检测[J];电力系统自动化;2003年20期
7 李艳龙,陈维千;在城市10kV配网上实现载波通信[J];电力系统通信;2001年03期
8 周世炜,张绍卿;配电网络双向工频通信的原理与实现[J];电网技术;1999年10期
9 张恺,李祥珍,张晶,郝为民;自动抄表系统应用模式的探讨[J];电网技术;2001年05期
10 郑涛,杨晓宪,张保会;低压电网在1~30MHz频段的阻抗测量与特性分析[J];电网技术;2005年19期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭丙华;;基于计算机网络的智能可视对讲监控系统设计[J];安防科技;2006年12期
2 章望珠;;加密技术在电力远程抄表系统中的应用分析[J];安防科技;2011年09期
3 屈励,姚虹,郭文华;电力线载波通讯火灾报警网络系统的研究开发[J];安徽机电学院学报(自然科学版);1998年04期
4 丁文彦;李嘉强;田婉华;;农村电网配电自动化系统通信方式的探讨[J];安徽农学通报;2007年05期
5 张楠;张振国;;电力线通信技术在农业信息化中的应用[J];安徽农业科学;2006年11期
6 车明亮;聂宜民;姚继兰;;J2ME技术在农业氮素平衡施肥中的应用研究[J];安徽农业科学;2010年03期
7 张娴;吴燎兰;徐胜;陆敏华;;用IEC 61000-4-20评定GTEM cell场均匀性的研究[J];安全与电磁兼容;2008年04期
8 丁一夫;王昌文;高明秋;周克生;;车外源辐射抗扰性试验中功率放大器的选择[J];安全与电磁兼容;2009年01期
9 曹斌;汤仕平;万海军;蔡明娟;;高空核电磁脉冲海面散射的仿真研究[J];安全与电磁兼容;2010年04期
10 肖遥;干喆渊;常安;周海滨;陈玉龙;;±800kV UHVDC输电系统高频PLC噪声测量与研究[J];安全与电磁兼容;2012年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘旺锋;王硕;;基于FPGA的水下传感节点QPSK调制解调模块设计与实现[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 杨春雨;王路宾;;关于昆明地区10kV配电网合环调电的思考[A];2010年云南电力技术论坛论文集(文摘部分)[C];2010年
3 哈聪颖;闫兆文;胡国英;王祖林;;通信网络工程实验系统二次开发实验探索与实践[A];北京高教学会实验室工作研究会2007年学术研讨会论文集[C];2007年
4 常振;彭湃;;基于光纤同轴混合网的自动抄表系统[A];2003中国电机工程学会电力系统自动化专委会供用电管理自动化分专业委员会成立暨第一届学术交流会议论文集[C];2003年
5 冯侃;吴斌;王俊芳;殷树刚;;超窄带载波抄表系统在低压电网信息采集系统中的应用[A];2005中国电机工程学会电力系统自动化专委会全国供用电管理自动化学术交流暨供用电管理自动化学科组第二届年会论文集[C];2005年
6 胡玫;马胜前;;SystemView辅助电子信息类课程教学探讨[A];电子高等教育学会2008年学术年会论文集[C];2008年
7 黄兴鑫;薛云红;;一种基于电力线载波通信的数字宿舍系统方案[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集(下)[C];2006年
8 吴俭;邵玉斌;刘小洋;;基带传输系统的DSP+FPGA硬件实现[A];2009年研究生学术交流会通信与信息技术论文集[C];2009年
9 李燕斌;;AM调制度判别原理及其在话音静噪处理中的应用[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
10 张敬如;赵风利;裴士伦;;S-Band 3dB定向耦合器的优化设计及应用[A];第三届全国粒子加速器技术学术交流会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周俐娜;高Q值微波光子学滤波器的理论和实验研究[D];华中科技大学;2010年
2 张旭辉;基于自适应OFDM的电力线高速数据通信关键技术研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
3 田焜;水泥基电磁防护吸波多功能复合材料的研究[D];武汉理工大学;2010年
4 李东铭;雷电电磁场以及架空导线雷电感应过电压计算分析[D];华中科技大学;2011年
5 潘文宇;一种新型MRI谱仪的设计及关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 翁玮文;基于DCT的OFDM编码调制技术研究[D];北京邮电大学;2011年
7 薛凯峰;微机电系统多维无线能量传输技术的研究与应用[D];华南理工大学;2011年
8 侯建强;小型天线与金属腔体及人体头颅的耦合谐振分析及应用研究[D];西安电子科技大学;2010年
9 刘健;信道编码的盲识别技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
10 王新稳;复解析保角变换在电磁工程中的应用研究[D];西安电子科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘兴鹏;基于微波同轴谐振腔物料密度测量技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 解恺;基于多载波直扩码分多址的水声通信技术研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 刘文飞;改进的高频RFID识读器设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李海燕;基于EMD的直扩通信窄带干扰自适应抑制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张海艳;低压电力线载波通信系统的实现及性能测试[D];辽宁工程技术大学;2009年
6 苏新明;Turbo码译码算法与交织器的研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
7 周诚;突发事件应急指挥视频会议系统的研究与实现[D];中国海洋大学;2010年
8 张文兵;电子不停车收费系统智能电源的设计[D];苏州大学;2010年
9 夏斌;OFDM通信系统调制解调器的研究及其FPGA实现[D];苏州大学;2010年
10 张冬霞;异步电动机转子断条故障诊断研究[D];河南理工大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴斌,赵学增,张绍卿,孙永顺;基于配电网的自动抄表技术[J];电测与仪表;2001年04期
2 施慎行,董新洲,刘建政,薄志谦;配电线路无通道保护研究[J];电力系统自动化;2001年06期
3 赵学增,吴斌,张绍卿;基于匹配滤波器的跨变压器台区工频电力通信[J];电力系统自动化;2002年06期
4 甘忠,董新洲,薄志谦;输电线路自适应无通道保护(一) 故障分析与保护原理[J];电力系统自动化;2002年07期
5 甘忠,董新洲,薄志谦;输电线路自适应无通道保护(二)——构成方案与仿真试验[J];电力系统自动化;2002年08期
6 丁道齐;把握世界通信发展趋势 确立电力通信发展战略[J];电力系统自动化;1999年12期
7 丁道齐;把握世界通信发展趋势 确立电力通信发展战略(续完)[J];电力系统自动化;1999年13期
8 李祥珍,王瑞敏,汪懋华;一种基于LM1893的低压电网自动抄表系统[J];电力系统通信;1997年06期
9 邱玉春,徐平平;低压电力线载波信道特性分析[J];电力系统通信;1999年06期
10 RaulGargiuli,陈警众;采用新遥信技术的配电自动化系统[J];供用电;1997年02期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田新成;刘献伟;黄霞;尹秀艳;;基于HomePlug AV标准的自适应电力线modem设计[J];电力系统通信;2007年12期
2 甄翔宇;杨庆庆;周晓方;陈建霖;;室内低压电力线信道噪声分析与建模[J];电路与系统学报;2011年04期
3 季建玲;刘宏立;;FH-OFDM技术在低压电力线通信中的应用[J];电力建设;2011年08期
4 赵庆杞;杨东升;张化光;孟子怡;;电力线通信中信道估计和模糊滤波技术研究[J];电网技术;2007年22期
5 吕海峰,王赞基,郭静波;电力线正交频分复用通信的实时信道估计[J];电力系统自动化;2003年09期
6 许莉;基于电力线信道的正交频分复用仿真系统[J];电力系统自动化;2003年10期
7 沈斌;;电力线通信及其发展分析[J];电气技术;2007年06期
8 张竞秋;;基于OFDM的低压电力线通信系统仿真分析[J];科技创新导报;2010年29期
9 王学伟;陈雷;;OFDM在住宅小区自动抄表系统中的应用[J];中国住宅设施;2008年10期
10 张璐雅;王甲;;论电力线信道的特性及低频甚窄带技术的应对策略[J];信息与电脑(理论版);2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前5条
1 渠晓峰;李建岐;王立城;王智慧;赵涛;;低压电力线载波通信自适应控制技术分析[A];2011电力通信管理暨智能电网通信技术论坛论文集[C];2011年
2 银花;龙彬发;;基于电力载波的物联网技术研究[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
3 刘旭东;王巍;;基于电力线载波通信的LED路灯能源监控网研究[A];全国第五届信号和智能信息处理与应用学术会议专刊(第一册)[C];2011年
4 倪宝龙;于洋;;基于RISE3201芯片的低压电力线载波通信方法研究[A];科学发展与社会责任(A卷)——第五届沈阳科学学术年会文集[C];2008年
5 刘洋;;基于OFDM频谱感知在电力线载波通信中的应用[A];科技创新与产业发展(A卷)——第七届沈阳科学学术年会暨浑南高新技术产业发展论坛文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 主持人 赵艳秋;电力载波面临复杂环境 市场发展即将提速[N];中国电子报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 杨晓宪;10kV中压电力线信道宽带特性研究[D];西安交通大学;2006年
2 徐志强;宽带电力线通信系统的资源分配研究[D];华北电力大学(北京);2010年
3 卢文冰;用于电机群远程监控的电力线通信关键技术研究[D];华北电力大学;2011年
4 马永涛;通信信道建模的神经网络优化技术研究[D];天津大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 章学猛;电力线信道噪声特性分析及仿真建模研究[D];北京邮电大学;2013年
2 刘倩;基于多导体传输线的中压电力线信道传输特性研究[D];华北电力大学;2012年
3 刘伟;基于G.hn的家庭网络物理层关键技术研究[D];电子科技大学;2012年
4 赵振华;基于FPGA的低压电力线信道实时仿真器的设计与实现[D];浙江工业大学;2011年
5 程忠良;基于电力线信道的小波去噪及OFDM同步技术研究[D];新疆大学;2010年
6 吴晓猛;G3-PLC发射机基带信号处理方法的研究[D];湖南大学;2013年
7 张春艳;基于OFDM技术的电力线通信系统研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 王勇;基于OFDM的电力线通信中的部分关键技术研究[D];电子科技大学;2007年
9 冯西;电力线通信的信道与噪声建模研究与优化[D];北京邮电大学;2013年
10 赵亮;电力线通信系统中若干算法研究[D];大连理工大学;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026