低压电力线载波通信信道阻抗和衰减特性的研究

摘要

低压电力线载波通信已经成为智能电网建设中重要的本地通信手段,但低压电力线通信环境恶劣,影响通信性能,因此掌握低压电力线信道特征对于提升低压电力线载波通信的可靠性具有非常重要的意义。
　　 阻抗和衰减特性是影响低压电力线载波通信的两个主要因素。本文基于低压电力线窄带载波通信应用于用电信息采集系统的现状,通过现场测量、建立模型、实验验证和软硬件模拟对以上两种特性进行研究。本文确立了现场测量阻抗和衰减特性所采用的方法,并对有代表性的台区进行了现场测量。在此基础上,归纳总结了不同类型低压电力线信道在80k-500kHz频段内的阻抗和衰减特性,并分析产生这些特性的原因。归纳总结了各种低压电力线信道阻抗、衰减特性的模型方案,确定采用二端口网络传输矩阵理论对阻抗和衰减特性进行建模,同时为获取二端口网络模型的参数,利用均匀传输线理论搭建了低压载波传输线模型,借助矢量匹配法搭建了低压负载阻抗特性模型,两者是二端口网络模型的重要组成部分。为了验证模型的可行性和正确性,在实验室搭建了模拟低压配电网的小型树状结构拓扑网络,在不同节点测量衰减和输入阻抗大小,通过与模型计算结果相对比进行模型验证。最后,以二端口网络模型为基本算法,利用Matlab-GUI工具开发了低压载波阻抗和衰减特性模拟软件;设计RLC阵列(电阻、电感、电容阵列),实现了阻抗特性的硬件模拟。从而形成了一套完整且具有现场实测数据支持的低压电力线载波通信信道阻抗和衰减特性模拟方案。