双向工频通信信号在配电网中的传输特性与性能分析

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1、第25卷第6期电力科学与工程Vo1．25，No．6242009年6月ElectricPowerScienceandEngineeringJun．，2009双向工频通信信号在配电网中的传输特性与性能分析刘盼，曹宇(1．武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072：2．中广核工程有限公司设备成套部，广东深圳518124)摘要：介绍了双向工频通信的基本原理，建立了工频信号调制模型。分析了配电网结构、变压器连接方式，以及负荷变化对工频信号的影响，证明了双向工频通信方式具有抗干扰能力强、不受线路状况和负荷变化制约的特点．关键词：双向工频自动通信；传输特性；调制中图分类号：TN915．83

2、5；TN911~254文献标识码：A号调制是子站端在电压过零点处叠加一个脉冲信号0引言到工频电压波上，利用相邻的两个电压正波调制信号有无的组合来实现信号传输。而入站信号主要是双向工频通信技术(TWACS，TwoWayAu-在用户端电压过零点处叠加一个脉冲信号到工频电tomaticCommunicationSystem)是近年来在北美流波上，利用相邻4个电流波调制信号的有无来实地区已应用的基于配电网的通信技术。该技术是以现信号传输。信号等效调制电路如图l所示。图1配电线路(10kV／220V)为通信信号的载体，在中，e为子站电压；变压器为调制变压器；。，电压过零点附近把信号叠加

3、在基波(50Hz)电压上n等效了主变二次侧漏阻抗；R，等效了调制或电流上。其独特的通信原理决定了其具有成本低回路阻抗。对于子站端，材是出站信号；对于用廉、实现简单、抗干扰能力强等优点[1-31。虽然双户端，f是入站信号。向工频通信技术在国外已经得到了成熟的应用，却Rl厶未必适用于我国配电网，主要原因是电网结构的差异。国外配电网是中性点直接接地系统，各相之间相互独立，因此工频通信主要采用相电压、相电流通道，实现三相独立通信。而我国中低压配电网各相之间的不独立，这使得信号存在耦合的情况，使信号的传输变得复杂。本文从工频通信技术的基本图1工频通信信号等效调制电路原理出发，结合我国配

4、电网的实际情况，讨论了配电网结构、变压器连接方式以及负荷变化对工频信设电压过零前30。(=150。)时晶闸管触发号的影响，以便寻求该技术适合于我国配电网的通导通，电路方程为：信方案。也訾=sin(co)(1)1TWACS的基本原理式中为变压器二次侧相电压最大值，解方程可得：双向工频通信的工作原理：利用工频电压基波过零调制的方法，实现信号的调制和解调。出站信=sin(o~t+a-争in(ooe2)收稿日期：2009—03-01．作者简介：刘盼(1985一)，女，武汉大学电气工程学院研究生第6期刘盼，等双向工频通信信号在配电网中的传输特性与性能分析25^／馨以出站信号调制在AB线

5、电压上为例来分析其式中=、，卿普，嗉。202传输特性。变压器一次侧感应出电流：2．1．1通过联接组别为Yyo0配电变压器=÷t(3)出站信号通过联接组别为Yy．0配电变压器时，相位不发生变化。计算可得在低压侧各相电压中检k为调制变压器变比。这一电流通过R。，L时产生测到调制信号为：电压mod。△．1乜一百di．(4)‰“甜-1Aub=一m耐(6)综合(1)～(4)式Au~=O‰zIsin(oJt-I-a-)+u-k为配电变压器变比。在AB线电压上加调制．JLR。+)sin(一(5)信号后，用户端所检测到的信号波形如图3所示。式中zl=橱，tan。在a，6相中可检测到调制信号，

6、其大小相等，相位相反。口相中调制信号以反相的形式出现，中心在a调制信号的频率与幅值不仅取决于晶闸管由导相电压正过零点前30。，鲥目调制信号中心在b相电通到截止的时间，也会随R，L的大小而改变。压负过零点前3O。。从式(5)中可以看出，减小R，L可以增大信号幅值，调整R，L的比值可以改变信号的波形。400信号波形如图2所示。调制信号的频率在0到600之。Hz之间，其等效波长远远大于线路长度，波的反馨射、折射可以忽略，不存在载波通信所遇到的驻波一4oo0Olo．02o．03和盲区问题。r／s(a)A相接收到的信号波形400之趔。馨00．0lO．020．03～40000．O10．0

7、20．03t／st／s(B)出站信号的波形(b)c相接收到的信号波形40o0400《迥。§。馨馨一4OooOO．Ol0．020．O3o．04t／s(b)入站信号的波形(c)B相援收判的佰号坡彤图2m频通信信号波形图3通过Vy．0配电变压器的出站信号波形2工频信号通过变压器时的传输特性2．1．2通过联接组别为Dy11配电变压器对于Dyl1配电变压器，计算可得在低压侧各目前在我国中低压配电网中，配电变压器常用相电压中检测到调制信号为：的联结组别有Yy0和Dyl1两种[4-4]o本文就针对1这两种类型的配电变