双向工频通信信号在配电网中传输特性的仿真分析

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第34卷第11期继电器Vo1．34No．11402006年6月1日RELAYJun．1，2006双向工频通信信号在配电网中传输特性的仿真分析陈晓辉，杨凌霄(河南理工大学电气工程与自动化学院，河南焦作454003)摘要：双向工频通信技术(TWACS)是一种基于电力配电网的新型数字通信技术。该文介绍了双向工频通信的基本原理，建立了工频通信的仿真模型，说明了调制信号产生的机理、推导了信号在线路中传播以及通过变压器时的传输特性，并应用小波变换对通信信号进行

2、时频分析以服务于信号提取。关键词：双向工频通信；传输特性；配电网；仿真中图分类号：TM73文献标识码：A文章编号：1003-4897(2006)11-0040-040引言双向工频通信技术TWACS(TwoWayAutomaticCommunicationSystem)是一种在国外新兴的电力配电网双向数字通信技术。它利用在电压过零处加入一微弱的畸变来实现信号的调制，具有通信距离远，调制回路配电变压器图1双向工频通信的结构示意图抗干扰性能强，设备简单投资小的特点，与传统的电Fig．1Schemati

3、cdia~amofTWACS力载波相比最大的优势在于能够直接进行跨变压器台区的通信，无需中继装置。由DCSI公司开发的始点作为基准点，调制信号在基准点后的第一个负基于工频通信技术的系列产品，是美国能源部2004过零处表示信息“0”，在基准点后的第二个负过零年推荐的低压配电网通信设备之一。利用这一处表示信息“1”。技术实现远程抄表、状态监测、负荷控制等功能，必2工频通信信号在线路中的传输特性分析将极大地提高我国的配电自动化水平。本文建立了双向工频通信信号产生和在配电网2．1调制信号的产生中传输的数

4、学模型，并在此基础上进行了理论分析信号等效调制电路如图2所示。和仿真实验，利用小波变换对信号进行时频分析以服务于信息提取。1双向工频通信的基本原理图1为双向工频通信的结构示意图。当变电站图2工频通信信号等效调制电路Fig．2EquivalentmodulationcircuitforTWACSsignal母线电压接近零点处，调制变压器二次侧晶闸管触发导通，使电网电压产生一个微弱的畸变，这一信号晶闸管在O／=155。时触发导通，调制回路产生可以跨越变压器台区被用户端接收，称之为出站信电流i，并在调

5、制变压器一次侧感应出电流i，号(outboundsigna1)；与此相类似在配电变压器的L。mod在变压器的漏感。和电阻R。上产生压降u。0．4kV侧也可以调制出一个微弱的畸变电流，被变对于变电站u是出站信号，对于终端imod是入站信电站的信号检测装置所接收，称之为人站信号(in—号。降低调制变压器变比或减小R、可以增大boundsigna1)。出站信号与入站信号的调制方法是信号幅值，调整R、的比值可以改变信号的波一样的，只是接收装置分别检测电压和电流信号。形。一种常用的编码方法是以调制信号的相

6、对的位2．2调制信号在单相线路中的传播置来表示信息⋯0’和信息“1”，以出站信号为例，每调制信号的频率在200Hz到600Hz之间，等两个周波定义为一个信息单元，每个信息单元的起效波长远远大于馈线长度，波的反射、折射可以忽维普资讯http://www.cqvip.com陈晓辉，等双向工频通信信号在配电网中传输特性的仿真分析41略，不存在载波通信所遇到的驻波和盲区问题，可以取决于晶闸管由导通到截止的时间。采用集总参数模型来研究信号在线路中的传输特性(2)t以后是系统恢复过程，这一时段的电路如图3所

7、示。暂态响应可以等效于二阶RLC电路的零输入响应，——■振荡频率√壶一()，衰减时间常数丁=2L／R，式中R=R．1l(R3+R)，L=Llll(L3+)。对于实际系统，R。、．等效系统阻抗，R+R、+图3工频通信信号传输模型等效负荷阻抗，由于R．<t)的振荡频率和衰减速度取决于系统阻图中R、是R、折算到调制变压器一次抗，图4(a)和4(b)分别给出wL。／R。=8．8和／侧的等效值，c为补

8、偿电容，R、为线路阻抗，R、R=4．4时u。的暂态波形，为方便辨认将幅值作为负荷阻抗(包括配变的等效阻抗)，用开关S等了放大，并画出系统电压作参考。效晶闸管。设t=0时刻(=155。)，晶闸管触发导4O一2n，Ir、，n，、一r通，S闭合；￡=t。时刻imod过零，晶闸管截止，S断开。每≠矗≯毒毒一一20rI、、根据S的闭合与断开将调制过程分为三个阶段：。l_—百旋—广———0-—了—雨—百__(1)t≤0时，利用正弦电路的稳态分析法求解，()L／8·840求出u(0一)，i(0一)，(0一)作