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面向10kV配电网运行监测的电力线通信关键技术研究

谢志远  
【摘要】: 通信技术在配电网运行监测领域起着非常重要的作用。基于电力线通信技术实现对配电网的运行监测与控制,具有一定的优势,它可以充分利用配电网现成的物理网络进行通信和数据传输。然而,由于配电网线路存在严重的电磁干扰、信道衰减等问题,影响了电力线通信的可靠性。本文针对电力线通信的关键技术在理论上进行了深入研究,并结合我国10kV配电网特点,研制了适合于我国配电网应用的电力线通信系统,并实现了对配电网运行的监测。论文的主要工作及成果如下: 通过对10kV配电网线路进行实际测量,详细分析了10kV配电网电力线信道的衰减特性和噪声特性,以及对电力线通信的影响;在此基础上,提出了采用窄带多载波正交频分复用技术,作为10kV配电网电力线通信调制技术的方法。在分析了该技术原理、特点和实现方法的基础上,设计了基于ARM和FPGA的专用OFDM调制解调器单元。 根据电力线信道的特点,提出了基于判决反馈的信道估计方法,这种方法使用前一个OFDM符号计算得到的信道估计值去均衡下一个接收符号,形成一个集判决,反馈,信道估计为一体的回路。该方法能够较好地跟踪信道的变化,计算量小、实时性高、容易实现。它不需要加入导频符号,能够进行连续信道估计,大大提高了系统传输效率。将该信道估计方法用于电力线通信系统中,取得了较好的效果。此外,针对PLC信道存在强突发性干扰和衰落,本文还提出了有效对抗信道频率衰落的自适应信道估计方法,通过采取信道估计,提高了OFDM通信解调的可靠性。 针对实际10kV配电网电力线信道噪声的特点,以及对电力线通信性能的影响,提出了一种适合10kV配电网电力线通信的信道编码方法,通过将改进的BCH码与改进的随机分组交织编码相结合,有效地降低了电力线通信的误码率,采用该方法可以连续纠错64bit突发错误。基于ARM微处理器,用软件方法实现了包括纠错编码、交织编码在内的信道编码。 在深入研究了10kV配电网电力线通信的若干关键技术的基础上,研制了适用于10kV配电网运行监测的电力线通信系统。以此为通信平台构建了10kV配电网运行监测系统。本论文所研制的“电力线通信测控系统”和“一体化载波通信智能开关”已经申请国家发明专利。 在深入分析10kV配电网线路的典型干扰及其对监测设备影响的基础上,采取了行之有效的硬件和软件抗干扰措施,提高了整个系统的运行可靠性。 对所研制的10kV配电网运行监测系统,依据《中华人民共和国电力行业标准》DL/T 790和DL/T 721的要求,进行了测试和现场试验。设计的系统经过1年来的现场实际运行,证明通信可靠,监测准确,达到了对10kV配电网运行监测的要求。


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