配电网工频通信信道模型建立及传输特性仿真分析

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1、配电网工频通信信道模型建立及传输特性仿真分析于翠翠[1]汪峰[2]杨英杰[3]（[1][2]东北电力大学研究生部，[3]东北电力大学信息工程学院，吉林吉林市132012）摘要工频通信技术是一种以配电网为传输载体的通信技术。该技术在国外已大面积推广，由于国内配电网结构复杂，该技术尚未市场化。针对国内配电网的实际情况，提出建立配电网工频通信信道模型的方法，建立配电网工频通信模型，并对信道的传输特性进行了多方面的研究，为工频通信系统的开发提供可行的建议。关键词配电网；信道特性；仿真；工频通信Powerfrequencycommunication

2、SystemchannelmodelestablishandsignaltransmissioncharacteristicanalysisbysimulationAbstractPowerfrequencycommunicationtechniqueisoneofcommunicationtechnologiesbasedonthedistributionnetwork.Thetechnologyhasbeenwidelydisseminatedabroad.Butthedomesticdistributionnetworkiscomp

3、lexandthetechnologyhasnotbeencommercialized.Basedontheactualsituationofthedomesticdistribution,thispaperpresentsthePowerfrequencycommunicationchannelmodelandstudiesforthetransmissionchannelcharacteristicsofthePowerfrequencycommunicationsystem.Alsopracticalrecommendationsf

4、orthedevelopmentofPowerfrequencycommunicationsystemhasbeenprovided.Keywordsdistributionnetwork;characteristicsofchannel;simulation;Powerfrequencycommunication引言配电网覆盖范围广泛，采用电力线作为传输介质既可节省线路铺设费用，又可实现最后一公里，达到传输到户，具有实际的意义。目前，电力线载波通信技术比较成熟，而工频通信技术与之相比有信号在传输过程中衰减小,不需要滤波器和阻波器，可以实

5、现跨台区通讯,不用在变压器上增加设备、无泄漏和旁路等很多优点[1]。工频通信技术是以50Hz工频信号的电压或电流做“载体”，在电压过零点附近对电压和电流按照一定的定义进行调制。其调制信号的频率通常在1kHz以下，所以工频通信技术与电力线载波通信技术的传输信道具有很大的不同。对配电网工频通信信道的研究可为工频通信系统的设计提供试验依据，同时填补国内外学者在此处研究的空白。1工频通信技术的基本原理工频通信技术是利用电网基波波形的微小畸变来携带信息。从子站向用户端传送信号的过程称为下行，采用电压调制。从用户端向子站传送信号的过程称为上行，采用电

6、流调制。作者简介：于翠翠（1981—），女，硕士研究生，研究方向为电力系统通信。Email：leyu0451@126.com.cn电话：13810272947调制的方法是在基波电压过零点的附近（通常是过零点前30°左右），通过控制可控硅的闭合，使电压（电流）产生微小的畸变，相邻波形调制的位置不同代表不同的信号，从而使工频电压（电流）携带信息[2]。工频通信系统一般由三部分组成，即中央控制单元、主站功能设备和远程用户传输单元。中央控制单元属于管理部分，用于数据存储和通信控制；主站功能设备负责发送控制信号和接收远程信息，位于二次变电站处；远程

7、控制单元负责接收控制命令并完成相应动作或返回用户信息，位于用户设备端。主站和用户端都设置调制和解调单元，以实现信号的双向传递。如图1所示,系统设备只存在于子站和用户端,对配电网络没有任何改动。图1工频通信系统组成框图2信道传输模型的建立工频通信技术采用的调制信号的频率小于1000HZ，若按1000HZ计算，米，中低压配电网的线路长度远远小于波长，所以满足集中化条件[3]。所以配电网工频通信信道的建模可采用集中参数电路的方式进行研究。根据工频通信技术的原理，建立工频通信信号在配电网中的等效模型[4]，如图2（a）、2（b）所示。针对我国配电

8、网结构的实际情况，为反映出工频通信信道的一般特性，由简入繁，先建立一条单相线路在无支路、无噪声情况下的传输模型。图2（a）工频通信上行信号在配电网中的等效模型图2（b）工频通信下行信号在配电网