面向能源互联网的电力线通信技术研究

摘要

能源互联网以电力系统控制网络为核心，融合大量分布式可再生能源，利用信息通信等技术实现能量和信息的双向流动;电力线通信主要包括电力线载波与电力线工频通信技术，它们都无须架设专门线路、没有公共通信服务费用，能够有效利用电网公司自身资源，在能源互联网架构下，在分布式能源接入、微电网优化运行、主动负荷监控等领域具有广阔的应用空间。
　　在此背景下，本文研究了能源互联网整体架构，分析了分布式电源在正常运行和孤岛运行模式下对信息传输的需求;在此基础上，根据电力线载波与工频通信的特点，分析了这两种电力线通信技术在能源互联网中可能的应用场景。
　　针对分布式电源孤岛检测的难题，设计了于基于电力线工频通信的分布式电源孤岛检测方案，并且通过仿真验证了其可行性;将下行工频通信信号发生器安装在主网的母线处，位于分布式电源测的接收电路进行工频通信信号的检测，通过判断下行调制信号是否存在，来实现孤岛检测，由于下行工频通信接收电路的平台与电能计量几乎一致，这样可以在几乎不增加成本的情况下大大提高分布式电源孤岛检测的可靠性。
　　在电力线载波通信技术方面，针对能源互联网的环境特点，研究了载波信道的噪声特性，并且基于参数匹配和传输线理论，构建了宽带电力线载波信道模型，研究了不同载波频率在复杂线路环境下的衰减情况，在此基础上，设计了改进电力线载波通信性能的方案。
　　针对能源互联网中的应用需求，设计了基于电力线载波通信的光伏电站监控方案，以及基于电力线载波与工频通信结合应用的分布式风、水电源监控方案。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1．课题背景及研究的目的和意义

1．2．国内外研究现状及存在问题

1．2．1．能源互联网研究现状与存在问题

1．2．2．电力线通信研究现状与存在问题

1．3．论文的主要工作

第2章 能源互联网的架构研究与通信需求分析

2．1．能源互联网的总体描述

2．1．1．能源互联网的基本概念

2．1．2．能源互联网的关键技术

2．2．能源互联网的基本架构

2．2．1．能源互联网的技术架构

2．2．2．能源互联网的通信架构

2．3．能源互联网的通信需求分析

2．3．1．能源互联网的通信技术分析

2．3．2．能源互联网的通信运行模式

2．4．本章小结

第3章 电力线通信基理与在能源互联网中的应用分析

3．1．电力线载波通信基理

3．1．1．电力线载波通信的传输特性

3．1．2．电力线载波通信的传输模型

3．2．电力线工频通信的基本原理

3．2．1．电力线工频通信系统的结构

3．2．2．电力线工频通信的检测与传输特性

3．3．电力线通信在能源互联网中的应用分析

3．4．本章小结

第4章 基于电力线工频通信的分布式电源孤岛检测

4．1．分布式电源孤岛检测方案设计

4．1．1．孤岛检测方法选择

4．1．2．孤岛检测方案设计

4．2．下行工频通信的信号分析

4．2．1．主网变电所的下行工频调制信息

4．2．2．分布式电源侧对下行工频通信信号的接收与信号合成

4．3．融合下行通信信号时频分布信息反映主网供电状态

4．3．1．基本计算流程

4．3．2．下行信号发送周期的检测

4．3．3．同步合成信号时频分布

4．3．4．融合时频分布信息的主网供电状态判断

4．4．孤岛检测的性能分析与改进

4．5．本章小结

第5章 面向能源互联网的PLC信道分析与性能改进研究

5．1．能源互联网中PLC信道环境分析

5．2．PLC噪声特性研究

5．2．1．噪声分类与仿真分析

5．2．2．噪声测量与仿真分析

5．3．PLC信道模型研究

5．3．1．基于参数匹配的建模

5．3．2．基于传输线理论的建模

5．4．基于跨频带认知PLC技术的性能改进方法

5．5．本章小结

第6章 基于电力线通信的分布式电源监控方案

6．1．能源互联网分布式电源监控的必要性

6．2．基于PLC的分布式光伏发电监控系统设计

6．2．1．分布式光伏发电监控系统构成

6．2．2．分布式光伏发电监控系统设计

6．3．基于电力线载波与工频通信结合的分布式风、水电源监控系统设计

6．3．1．分布式风、水电源监控的环境特点

6．3．2．分布式风、水电源监控系统设计

6．4．本章小结

第7章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢