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配电线载波通信的网络及其协议的研究与实现

吴逊斐  
【摘要】:电力线载波通信是电力通信网的常用的、重要的通信手段,特别是在10k伏的电力网中,电力线载波通信以其自身的独有的优点已经演化成当今主流的通信技术,在配负荷控制系统及电自动化系统中已经得到广泛的运用。在电力线载波通信之前,其通信设备很难保证数据在通信通道中的传输准确性和无法解决通信信道的分配难题。本文立足于此,研究了适用于配电网的通信体系结构。配电线载波通信技术是用现有的配电网络作为传输介质从而实现数据信息的传递和交换的技术,它具有见效快、高可靠性、高稳定性、低运营成本及投资少等优点。目前发展速度很快,当下,使用中压配电线的配电线载波技术已经得到了很好的应用。然而由于配电应用对可靠性和实时性要求较高,因此本文主要的工作是研发一组高效的通信协议以提高整个系统的性能。本文根据国际标准《IEC61334采用配电线载波的配电自动化》描述,将通信模型简化成三层结构:物理层、数据链路层和应用层;本文根据国内配电网络结构(链形组网、树形组网和环形组网)并参照数据的传输技术将配电网络划分成两类:点到点网络和点到多点网络;从而设计了两种模型下的通信协议。第一种点到点通信协议将设计为一个停止-等待的、自动重传的数据传输协议,第二种点到多点通信网络比较复杂,实现起来较困难,关键是解决如何在处理信道冲突的同时保证数据传输的实时性。本文采用三种方案解决:基于轮询、基于冲突避免及基于虚拟载波检测冲突。第一种方案实现起来较简单,可以保证实时性,缺点是效率低,也不能从根本上解决问题。后两种方案相对比较灵活,既能有效利用信道,又能提高数据的传输效率,但是实现起来较困难。本课题设计的配电线载波通信系统在实验室运行良好,整个系统已经具备实时性高、可靠性高和灵活性高的特点,能够满足配电网发展对载波通信的要求。


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