基于高速电力线载波通信的智能终端设计

随着高速电力线载波通信(HPLC)的大规模推广应用,现场运维工作量骤增,不同厂家采用各自的终端设备运维,导致资源利用率低,运维成本高,而且同一台区多厂家混装HPLC通信单元的情况进一步增加了现场运维难度。针对现场运维终端设备的局限性,设计开发了一种基于HPLC技术的智能终端,适用于单、三相电能表和集中器HPLC通信单元之间的通信,并根据最新规范设计了数据链路层通用协议,从根本上解决了不同厂家终端设备互抄不通的运维难题,实现了终端运维设备的功能统一。通过测试,说明该智能终端具备电力线载波抄表、红外抄表、二维码扫描、现场工况评测等功能,满足了现场运维人员的多种工作需要。

高速电力线载波信道分析模块的设计与实现

高速电力线载波信道噪声环境复杂,而现有设备难以对载波信道噪声采集和测量分析。为此,提出了一种高速电力线载波信道分析模块,可实现现场噪声高精度样本采集、信道衰减特性测试等功能,并且可在实验室测试环境中进行噪声回放,实现现场环境的真实模拟。首先介绍了分析模块的硬件架构组成,描述了FPGA逻辑电路的状态机设计及嵌入式软件设计方案,最后对研制的样机进行了测试,结果表明信道分析模块能够满足设计要求的所有功能,解决了高速电力线载波通信芯片对抗噪声技术研究和现场运维测试的难题。

基于KICA‑CIM的电能计量设备HPLC通信单元运行质量评估体系

针对电能计量设备中高速电力线载波通信(high speed power line carrier communication,HPLC)单元现场的运行质量评估需求,提出一种基于核独立分量分析-部件关键度(kernel independent component analysis⁃component importance measure,KICA⁃CIM)多模型集成的评估方法。首先,整合分析典型客户侧计量设备本地物联应用场景、通信技术的主要性能影响因素,综合构建物联场景性能评价的普适性指标库;其次,面向运行场景中的多源、异构、高维数据环境,一方面利用KICA处理非线性特征并求解主成分,计算各指标的个体权重,另一方面利用CIM模型区别衡量各指标评价结果对整体评估效果的不同影响程度,对指标进行重要性赋权,确定每个指标的作用权重。通过组合赋权模型实施整合,实现运行质量的全面评估;最后,利用某地区电能计量设备数据,验证所提出方法的可行性和有效性,有利于改善评估结果的准确性与合理性。

基于HPLC通信的配电场域网时间精准同步策略

配电场域网内各节点高精准的时间同步,是实现其业务实时性与精益化的重要技术支撑。针对基于高速电力线宽带载波通信的配电场域网,文中设计了一种时间逐级逐步精准同步策略。首先,通信主站通过远程通信网对场域网中心节点实时校时,使其成为场域网主时钟;其次,依托该场域网低时延性、广播机制和网络基准时间,对网内各节点时钟的时间和频率进行精准监测并获得其偏差;然后,通过重新标定节点时钟温补系数方式调整时钟频率,使节点时间在一个校时周期内逐步达到同步;最后,在实验室和应用现场对该场域网时间同步性能进行测试。测试结果显示,该场域网时间同步准确度在±0.23 s/d以内,比窄带电力线载波配电场域网提高了28%,且避免了在时间同步过程中出现时间空档或时间重复现象。

HPLC&RF双模系统中无线通信的导频设计

随着高速电力线载波通信(High-speed Power Line carrier Communication,HPLC)技术在电力物联网中的推广和应用,其面临的组网孤岛/孤点、停电事件上报成功率低、单跳通信距离短等问题逐步显现。无线(Radio Frequency,RF)通信能够有效地解决这些问题,从而成为了HPLC的有力补充。对于HPLC&RF双模系统中的无线通信,现有的导频设计没有充分考虑其典型应用信道的时频相关性,为此提出了一种新的导频设计方案。该方案增加了导频的频域密度,以更好地适应频率选择性高的信道;同时基于所有典型信道随时间变化缓慢的特性,降低了导频的时域密度;另外,重新设计了导频的时频位置,以进一步降低信道估计的复杂度。新方案的导频开销为原方案的1/2。仿真结果表明,所提方案的性能均优于原方案,且适用的信道估计方法简单,计算复杂度低,易于实现,能够更好地满足双模系统的推广应用需求。

基于HPLC技术的智能电网数据采集系统设计

为了解决智能电网数据采集系统中经常出现的调度失衡、采集装置负荷波动等问题,设计了一种智能电网数据采集系统。该系统基于矢量正交频分复用(VOFDM)的高速电力线载波(HPLC)通信技术,在接收端配备了两个非线性预处理器,具有较好的峰均功率比特性。该系统能够提高非线性预处理器的效率,以解决传输易受到电磁干扰的问题。此外,该系统还应用了自行设计的新型智能电网采集装置,可对电网负荷波动数据进行交、直流检测。试验结果表明,在相同的条件下,峰均功率比阈值最高降低了4.6 dB,通信性能增益显著,大大提高了智能电网数据采集能力。

多功能HPLC组网测试系统的设计与实现

低压电力线高速载波通信(HPLC)相关设备和算法在研发时缺乏便捷、可靠的测试系统,为此,设计一种多功能HPLC组网测试系统。该系统由中央控制单元、多功能测试单元和路由衰减器三种组件组成。系统工作时,由中央控制单元远程控制多功能测试单元和路由衰减器,多功能测试单元组成电力载波组网中的多种通信节点,路由衰减器控制各个节点之间的信号衰减。所设计的组网测试系统能够生成动态自适应白噪声,用于代替传统的屏蔽箱来屏蔽串扰信号;还能够对被测设备通信信号进行模拟延迟、模拟噪声和模拟衰减等处理,在实验室复现真实电力线载波组网测试环境。该系统用于验证拓扑识别等算法或测试HPLC相关设备,能够为繁杂的场外实验节省大量时间、人力和资金投入。

低压配电台区拓扑识别技术浅述

为了实现低压配电台区拓扑关系的自动识别,介绍了一种基于特征电流发送与接收的拓扑识别方法。通过高速电力线载波通信(HPLC)模块控制负载投切方式,在电网中馈送设定规律的特征电流,在变压器二次侧或分支侧检测该频点特征电流,实现户变及拓扑关系识别。根据试点的实践结果,说明该低压配电网拓扑识别方法具有可推广价值。

基于过零偏移检测的分布式台区户变关系辨识研究

针对传统基于高速电力线载波通信技术的集中式台区户变关系辨识方法在不同的载波厂家设备混装时易出现辨识失败的问题,提出了一种基于分布式模式和双沿过零偏移检测的台区辨识方案。文中设计了由集中器经通信模块主节点向从节点下发台区特征,在从节点处进行特征比对并判断电能表计台区归属的分布式辨识模式。此外,针对不同高速电力线载波通信模块对特征信号沿过零检测算法的兼容性问题,设计了交流电信号双沿用户特征采集和辨识算法及相关通信协议支持。最后,通过对不同辨识模式的抄读性能以及抄读和辨识失败的实例进行分析,验证了所提方案的可行性。