低压电力载波技术及其在抄表系统中的应用

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1、低压电力载波技术及其在抄表系统中的应用（国网辽宁营口供电公司辽宁营口115000）摘要：低压配电网是一个用户多、分布广、用户必不可少的动力能源传输网络，同时也是一个H益被看好的，将来可以随时使用的高速数字通信网络。低压配电网被认为是不久的将来“最后一公里”互联网接入的理想解决方案，也是未来智能电网必不可少的组成部分。木文将对低压电力载波技术及其在抄表系统中的应用进行论述。关键词：电力载波；自动抄表；调制；载波随着我国电网改造及电力商业化运营，国家电力公司明确指出要为开放居民生活用电市场作准备，并且确立了“一户一表、集中抄表、银行联网”的长远目标，这使得自

2、动抄表系统的建立变得更为迫切。随着计算机技术、通信技术及智能仪器仪表技术的发展，出现了多种抄表方式并存的格局。其中，低压电力线载波方式由于其自身的特点而受到广泛的重视。已入网试运行的低压电力用户抄表系统产品中80%为低压电力线载波方式。1电力线载波通信种类与新技术1.1电力线载波通信种类从使用的带宽角度来说，电力线载波通信分为宽带电力线载波通信和窄带电力线载波通信。所谓电力线宽带（BroadbandoverPowerLine，BPL）通信技术就是指带宽限定在2-30MHZ之间、通信速率通常在IMbit/s以上的电力线载波通信技术，它多釆用各种扩频通信技术

3、，是目前研宄四网（宽带数据网、电话网、有线电视网和低压配电网）融合的关键技术之一。所谓窄带电力线载波通信技术就是指带宽限定3—500kHz、通信速率小于IMbit/s的电力线载波通信技术，它多釆用普通的PSK、FSK技术、DSSS技术和线性调频Chirp技术等。从技术发展的角度来说，Communication,SSC）技术：所谓频带传•输就是用载波调制的方法将携带信息的数字信号的频谱搬移到较高的载波频率上。1.2电力线载波通信新技术1.2.1正交频分复用正交频分复用（OFDM＞是一种被电力载波通信行业普遍看好的高效多载波宽带数字凋制技术，采用一组相互正交

4、的子载波构成信道来传输数据流，这些载波在频率上等间隔地分布，载波间隔一般取码元周期的倒数。1.2.2跳频跳频（FH）是一种无线通信中最常用的扩频方式。工作原理足收发双方传输信号的载波频率按照预定规律（一组伪随机码PN，Pseudo—Noise）进行离散变化，通信中使用的载波频率受伪随机码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说，跳频是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式；从吋域上来看，跳频信号是一个多频率的频移键控信号；从频域上来看，跳频信号是一个在很宽频带上以不等问隔随机跳变的信号。跳频技术在低压配电网电力线载波通信中的应用不仅是新的技术增长点，而

5、H在网络安全日益重要的今天.该技术将起到不可替代的作用。1.2.3混沌混沌冇很多种定义，其本质特征在于描述事物对“初始条件高度敏感（蝴蝶效应）”的高度非线性特性，它揭示了“在看似无序的事物中蕴含着有序”的道理。1.2.4网络自组与重构由于低压配电网物理网络拓扑结构会经常发生变化，且逻辑拓扑随信道质鼍而变化，因此，电力载波通信在多点组成网络吋，具奋与无线移动通信相类似的特征。2低压电力线传输特性分析2.1低压电力线载波通信信道传输特性分析低压配电线是为传输50Hz（50Hz交流电场谈认为是静电场，无电磁辐射现象）电力而设计。从理论上讲，配电线是一种非均匀特

6、性阻抗的传输线（分支和负载影响），呈电感特性（即感性）。因此，配电线对高频信号有衰减作用（z=wL）,通常，频率越高，衰减越大。由于低压电网连接着众多的用电设备，每种用电设备都对电网奋不冋程度的噪声污染（谐波、脉冲等），特别是一些开关电源设备、非线性用电设备和大功率变频设备等。2.2输入阻抗及其变化输入阻抗是表征低压电力线传输特性的重要参数。研究输入阻抗，对于提高发送机的效率，增加网络的输入功率有重大意义。研宄与实践表明：低压电力线上的输入阻抗与传输的信号频率密切相关。在理想情况下，当没有负载时电力线相当于一根均匀分布的传输线。由于分布电感和分布电容的影

7、响，输入阻抗会随着频率的增大减小。当在电力线上有负载时,所有频率的输入阻抗都会减小。但是，由于负载类型的不同，使不冋频率的阻抗变化也不同，所以实际情况非常复杂，甚至使输入阻抗的变化不可预测。图1用对数图绘出来实测出的输入阻抗与频率的关系数据。图1输入阻抗一频率关系图从图1中可以看出，低压配电网络线路上的输入阻抗随着频率的变化剧烈变化，可以从O.lΩ变到大于lOOΩ，变化范围超过了1000倍!而且，在实践应用研究中所测的输入阻抗随频率的变化并不符合一般想象下随频率的增大而减小的变化频率，甚至与此相反。为了解释这一现象，我们将电力线假

8、想成一根传输线，上面连接有各种复杂的负载。这些负载以及电力线本身组合成许多共振电