低压集抄系统中的电力载波技术应用研究

摘要

随着智能电网的建设，传统的人工抄表方式因为其存在工作量大，效率低等缺点，愈发不能满足电力系统的发展需求。因此，具有效率高，可实时传输等诸多优点的低压电力线载波的集中抄表系统，逐渐成为电力系统抄表技术的主要发展方向。
　　为提高集中抄表系统的工作可靠性，本文首先基于低压电力线传播信号的原理，建立了低压电力线传输模型，研究了低压电力线载波的信道特性。随后根据220V低压电力线的结构参数，对低压电力线传输模型进行仿真分析。仿真结果表明当信号频率低于24.6MHz时，能够在220V低压电力线上无损传播。通过在广东省河源市实测低压电力线上的干扰波形，实测结果表明低压电力线上存在周期性地干扰和非周期性地干扰，对于周期性干扰，可以使用滤波器进行滤除。
　　随后本文研究了当前低压电力线载波的几种主要调制技术：窄带调制技术，扩频调制技术和正交频分复用调制技术。研究结果表明：窄带调制技术在复杂干扰环境下难以可靠稳定地工作，当前已经不适用于数据传输。扩频调制技术具有很好的抗干扰性，且发射功率低。正交频分复用调制技术的数据传输的抗干扰性较差，但是传输速率高。结合低压电力线载波集中抄表系统在数据传输过程中，面临干扰大的实际情况，抗干扰性强，成本较低的扩频调制技术，能够较好地满足低压电力线载波集中抄表系统对调制方式的要求。
　　最后，本文基于扩频技术，设计了一套低压电力线载波集中抄表系统。中央处理器选用储存能力强，通讯端口多的STM32f407，调制芯片选用当前常用的PL3105。通过设计两级供电回路，保证了整个系统从电力系统获得稳定可靠的电力供应。通过采用耦合电路保证了电力系统与集抄系统的电气隔离。通过制定带有校验位的通信报文，实现整个低压电力线载波集中抄表系统安全稳定的数据传输。对该集中抄表系统在广东省河源市进行现场测试，测试结果表明，在输送距离小于2km时，该低压电力线载波集中抄表系统能够很好地实现数据的准确传输，当传输距离大于2km时，由于线路过长，信号的衰减，导致部分数据的传输失败，但该系统仍能保持较好的传输效率。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 集中抄表系统通信技术研究现状

1.3 集中抄表系统终端研究现状

1.4 研究内容及论文安排

第二章 电力载波信道特性研究

2.1 低压电力线信号传输原理

2.2 低压电力线传输特性分析

2.3 低压电力线传输干扰特性分析

2.4 本章小结

第三章 低压电力线通信调制技术研究

3.1窄带调制技术

3.2 扩频调制技术

3.3 正交频分复用调制技术

3.4 调制技术选型

3.5 本章小结

第四章 低压电力线载波集中抄表系统研究

4.1 集抄系统拓扑结构选型

4.2 集抄系统终端硬件设计

4.3 集抄系统通讯协议设计

4.4 集抄系统测试结果

4.5 本章小结

结论与展望

参考文献

声明

致谢