低压窄带电力载波通信阻抗特性及阻抗匹配研究

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1、低压窄带电力载波通信阻抗特性及阻抗匹配研究第一章绪论1.1引言智能电网代表着当今电网发展的主要方向，世界上主要国家和地区都在积极的推动智能电网的发展智能电网欧洲技术论坛在欧洲召开，并发布了《欧洲智能电网技术平台：欧洲未来电网的远景和策略》，以及《欧洲未来电网的战略研究议程》和《欧洲未来电网发展策略》3个文件，为欧洲智能电网的发展描绘了蓝图。早在2001年，美国的专家们便提出了智能电网（IntelliGrid)概念，此后，美国的许多机构也加入到了智能电网的研宄中来2009年，在美国商务部和能源部的主导下，关于智能电网建设第一批标准在美国发布了，这一批标准的发布也标志着美国智能电网的

2、建设正式开始?2009年，中国国家电网公司也首次向社会公布了智能电网的发展计划，发展计划中初步确立了建设坚强的智能电网的发展目标，标志着中国的智能电网建设也从理论验证向实际建设踏出了关键的一jK[11-13]{J/o智能电网的建立是一个复杂的、巨大的历史性工程，到目前为止很多复杂的关于智能电网的建设项目正在进行中，但是这种进度还是远远不够的。根据派克调查机构的报告，智能电网建设带来的市场规模将从2012年的330亿美元陡然增加到2020年的730亿美元西门子公司预测，欧洲智能电网2014年度市场规模将高达300亿欧元，公司预计如抢占20%市场份额，每年可接到订单60亿欧元。高级计

3、量架构（AMI)也是智能电网建设中的重要一环，结合中国的实际情况，测量系统方面的研究也在有序的展开，目前国内己有许多公司投入到这一建设中来、作为高级测量系统的重要一环，低压远程集中抄表系统的建设研宄也在有序的展开。目前低压集中抄表系统主要釆用两种通信方式，一种是基于微功率无线通信的方式，另一种是基于电力线载波通信的方式，而通过电力线载波通信方式是实现低压集抄的主要方式。.1.2课题研究的背景和意义在与供给电能的同一根导线上传输数据，从而可以有效利用房屋或汽车已经建设完成的电力基础设施用于数据传输，而不需要铺设新的信号线[23-27]。在全球在提倡节能减排的大环境下，PLC以其低廉

4、的通信成本促进了能源产生与能源消耗的设备之间的互相通讯。与无线解决方案相比，电力线通信是通过电力线来传播信号，因此只要电力线能到的地方信号也能到，不用受视线等的限制。图1.1为一个典型的电力线载波通信系统。如图所示，电力线载波通信系统一般包括四个主要部分：发射机、接收机、通讯介质和信号本身如前面提到的，在电力线通信的通讯介质是电力线，发射机调制信号并将调制后的信号发送到电力线。另一头的接收机解调信号并接收数据，在电力线上传播到达接收机时，信号被电力线的阻抗衰减，同时，加载到通信介质上的任何噪声都会破坏信号。在电力线载波通信系统中，电力线信道的环境复杂，并联有大量的用电设备，会对信

5、道产生复杂的干扰作用，由于电力线并非专门为高频信号的通信而设计，所以通信环境非常的恶劣但釆用载波通信方式有成本低的优点，釆用低压电力线作为信道的载体，无需重复的铺设通信电缆或光缆。全球在过去的认识以为PLC是解决最后一公里数据通信最佳方案，电力线的自身优点是任何其它通信不可比拟的，但十几年的研究结果发现它不是很好的信道，可以说是很差的信道或可以说比无线还要差的信道。其开放的线路环境、复杂网络结构和多变的负载特性，使得信道环境具有高噪声、高衰减和阻抗不匹配等特性。第二章低压电力线阻抗测量2.1引言低压电力线网络具有时变性大、常有负载接入切除，并且负载类型多样等特点，很难得出一个普

6、遍的电力线阻抗模型，因此本章从特定环境的低压电力线的实际阻抗值出发进行研究；依此思路，首先对特定环境的电力线阻抗值进行测量，而阻抗测量的基础是需要一个简单、高效且实用阻抗测量设备；阻抗测量的台区应选择为抄表成功率不高并且是釆用电力线载波通信方式的低压集抄台区，而且需要选择合适的阻抗测量点和测量时间才能测量数据更好的体现出台区的阻抗特性。..2.2电力线阻抗模型实际的电路中的阻抗元件都不是理想的，存在着如寄生电容、寄生电感和损耗等的影响，特别是在高频电路中，尤其需要考虑其引线电感和分布电容的影响。且实际的用电器中也存在着大量的电感或电容器件，这使得整个电路呈现出容性或者是感性。电阻

7、、电感和电容的理想和实际电路模型如表2.1所示。只有某些特定条件下，电阻、电容和电感才能看作理想元件，电路中的电流、电压、频率、温度等都会影响到阻抗元件的值的变化。在不同的测量条件下，元件阻抗的测量值也会有不同的值。在电路中传播的信号的频率不同时，在引线电感和分布电容的影响下或者是电路中实际存在的电感和电容的影响下，主要的寄生参数也会发生变化，同时，施加的测量电压信号也会对某些元件的测试结果产生影响，如测量信号电压对陶瓷电容器的影响，并且随着随陶瓷电容材料的介电常数值的变化而变化