双向工频通信信号的影响因素分析

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1、第25卷第7期电力科学与工程Vo1．25，No．72009年7月ElectricPowerScienceandEngineeringJu1．，2009双向工频通信信号的影响因素分析赵洁，刘涤尘，王静(武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072)摘要：双向工频通信技术(TWACS)是一种基于电力系统配电网的新型数字通信技术。本文根据双向工频通信的基本原理，建立了双向工频通信信号产生和在配电网中传输的仿真模型，提出了影响双向工频通信信号大小的诸多因素，并进行了理论分析和仿真实验。结果表明，调制阻抗对TWACS调制信号影响最大，配电变压器型号影响TWACS信号的传输效果，负荷和无功补

2、偿容量对TWACS信号的幅值和波形也有较大影响。关键词：双向工频通信；配电网；调制；影响因素中图分类号：TN915．853文章标识码：A子站传输数据，利用电流波形变化携带信息，其调0引言制信号称为上行信号瞄】。因调制信号的频率在200Hz到600Hz之间，等效波长远远大于馈线长度，随着我国电力配电网络的发展，在不改变现有波的反射、折射可以忽略，不存在载波通信所遇到网络的基础上加以高效的利用，如传输数据并进行的驻波和盲区问题，故可以采用集总参数模型来研自动控制成为日渐重视的课题。双向工频通信系统究信号在线路中的传输特性。(TwoWayAutomaticCommunicationS

3、ystem，图1是下行信号单相调制电路】。图中e为子TWACS)是一种基于配电网络的新型数字通信技站电压，厶表示变压器漏感。当在电压波形正过零术。它利用在电压过零处加入微弱的畸变来实现信点前30。处闭合晶闸管s，产生的瞬间电流f在调制号的调制，具有通信距离远，抗干扰性能强，设备变压器原端引起电流i，f在子站变压器漏。上引简单投资小等特点，与传统的电力载波通信相比有起电压降‰。。当电流过零时，晶闸管S反向偏置巨大的优势n。利用这一技术可实现远程抄表、状截止，完成一次调制。当电流fc到达零点时晶闸管态监测、负荷控制等功能，将极大地提高我国的配自动断开，此时的调制电压‰。a叠加于电网

4、电压波电自动化水平。形过零点处，从而完成一次调制过程，‰。a即为下本文根据双向工频通信的调制原理，指出了影行信号。响双向工频通信信号大小的诸多因素，建立了双向工频通信信号产生和在配电网中传输的模型，并在此基础上进行了理论分析和仿真实验。1双向工频通信信号的调制双向工频通信信号传输数据有两种方式：由配图1工频通信下行信号等效调制电路电子站向用户传输数据，它利用电压波形的微弱畸变携带信息，其调制信号称为下行信号；由用户向若不考虑负荷和无功补偿电容器等因素的影收稿日期：2009—04—11．作者简介：赵洁(1986一)，男，武汉大学电气工程学院博士研究生第7期赵洁，等双向工频通信信号

5、的影响因素分析35响，晶闸管触发导通后调制回路产生电流i由公式Rm=O，则=90。，∞，于是有(1)可得。=(一)f，一sin(tot+a-si刊eI÷由式(7)可以看出减小可以增大上行信号幅值。式中=畸，嗜。2TWACS信号的仿真模型在变压器一次侧感应出电流f=÷f(2)在MATLAB／Simulink中，建立如图3所示的配电网线路。其中，主变容量3150kVA，两式中k为变压器变比。条分支线，配电变压器容量1000kVA，低压侧有这一电流通过。，厶时产生电压功负荷500kW,无功负荷350kVar，无功补偿容Umoa=Rf+厶詈(3)量165kVar。上行信号调制阻抗=0．

6、003H，下行信号调制阻抗=0．1Q，三=1mH，可得到调制由式(1～3)得信号波形如图4所示。上行信号调制‰)ifIZ~Isin(co什)+尚(+皂风)sin(a-~o)e-t)式中前者为周期分量，后者为非周期分量。‰甜幅值受前者影响远大于后者。忽略后者变化，则‰oa幅值近似为：‰=IZll+尚+风)sin(150。刊(5)可看出，‰与调制阻抗凡，，R，L，大小和有关。减小风，三可以增大信号幅值，调整，的比值可以改变信号波形。图3双向工频通信的配电网模型上行信号的调制与下行信号的调制原理基本相同：利用电流畸变携带信息，由用户端调制设备来完成；同时由于处于低压端，故而无需降压作

7、用的调制变压器。图2是用户端上行信号单相调制电路。't／sV用户负荷(a)下行信号(放大100倍)T^躯享LSCo)上行信号(放大100倍)图2用户端上行信号单相调制电路图4信号波形fm。a幅值可近似为可看出，调制信号在暂态过程中的振荡频率比较高，一般在200Hz~600Hz，但持续时间不长，=一田一sin(150。一(6)不会超过一个工频周期，同时又因其幅值很小，故~rJi．与调制阻抗R，Lm大小及R，Lm比值有关。若对电网的电压电流影响非常小盯。电力科学与工程2009笠3变压器型号对TW