基于“边端协同”架构的台区短路故障定位技术

针对新型电力系统低压台区故障准确定位要求,开发了一种基于“边端协同”架构的低压台区短路故障定位技术。提出多层级短路故障定位的台区物联网架构体系,研究采用二阶最小二乘拟合算法的台区各层级物联终端短路故障检测方法;设计基于高速电力线宽带载波通信的故障定位通信协议,面向智能配变终端,提出基于台区拓扑结构的短路故障定位策略,并开展边缘计算及其硬件化技术实现。在此基础上,通过真型低压交流系统短路故障测试实验,验证了“边端协同”物联台区短路故障定位技术的有效性。

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。

基于HPLC的物联网通信技术研究

针对宽带电力线载波通信资源分配问题,提出一种物理层资源分配算法,满足低复杂度的需求。首先,基于等功率分配方法,确定每个用户满足其最小速率要求所需的子载波集合,资源分配中的多用户问题可以拆分为单用户问题,并满足最优功率分配,然后将拉格朗日乘子法用于优化每个用户使用的子载波集的功率,以进一步提高系统吞吐量。仿真分析表明,所提算法具有更高的吞吐量,比最大吞吐量算法和Gong算法提高了13.52%和5.61%,能够满足用户的最低速率要求。

基于宽带电力线载波的工控系统通信网络设计

基于宽带电力线载波通信技术,在低压电网配用电侧搭建了一套智慧工控系统通信网络。通过“宽带电力线载波(主干)+分布式传感网络(末梢)”的方式,以主从式信息采集节点为媒介,实现了工控中心对智慧工厂工业园区网内工业设备的智能控制与在线管理。根据工业园区电力线信道特性,重点设计了主从信息采集节点接口电路和耦合电路,在路由芯片中植入了一种不依赖于网络拓扑结构的动态组网算法。通过组网测试,对设计的工控系统主干通信网的组网能力进行了验证分析,认为基于宽带电力线载波的通信网能实现工控中心对在网工业设备的秒级信息读取和作业控制。动态组网算法可实现在网工业设备5级级联拓扑结构,具备较强的稳定性。

宽带电力线载波一体化嵌入式系统设计

通过对宽带电力线基础理论的分析,提出一种将经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)算法与嵌入式软件相结合的新型电力线通信方式,提高系统的效率和稳定性。同时,结合宽带电力线载波一体化嵌入式系统设计采集单元与通信单元,实现系统的实时交互,优化电力输送效果,促进电力通信领域的发展和进步。

电力线载波技术的现状及发展

对电力线载波技术的现状及发展作了综述，介绍了数字电力线载波的几种主要技术及宽带电力线载波技术的应用。为了适应整个通信网发展数字化综合化的大趋势，电力线载波也应逐步实现通信业务的综合化、传输能力的宽带化和网络管理的智能化，并实现和远程网的无缝连接，才能充分发挥无所不在的电力线网络的通信潜能。

宽带电力线载波点对点通信性能测试平台设计

在Q/GDW 1379.4-2013通信单元检验技术规范的要求下,为测试低压宽带电力线载波通信单元的工作频段、载波信号发射功率谱密度、抗衰减能力、抗噪声干扰和抗阻抗变化等基本通信性能,给电网公司建设宽带电力载波远程集抄系统提供数据参考和方案依据。根据宽带电力线载波技术的特点搭建了点对点通信性能测试平台。该平台采用三级级联双SMA电源滤波组合,可有效隔离电网谐波、脉冲信号及电力线背景噪声对宽带载波通信单元性能的影响,使测试平台能够充分模拟低压电力线通道,还原现场集抄台区的运行状况,评估载波通信单元的实际可用性。试验数据证明:所建点对点通信性能测试平台试验环境纯净,对2MHz^30MHz通带内的信号衰减达93 d B,可确保宽带载波通信产品测试结果的稳定可靠。

宽带电力线载波OFDM信道估计

正交频分复用(OFDM)是电力线高速数据传输的有效调制技术。而电力线信道的时频双选择性造成OFDM系统的频率偏移,导致载波间干扰(inter-carrier interference,ICI)。为准确掌握信道特性,提出了基于离散长球序列-基扩展模型(DPSS-BEM)的宽带电力线载波OFDM信道估计方法。采用二维DPSS-BEM对电力线信道进行建模,将电力线信道视为二维正交分量的线性加权,并利用导频位置的训练信息和最小二乘法估计权值。仿真表明,该方法能有效地跟踪电力线信道变化,改善信道的归一化均方误差和误码率性能,以便有针对性地采取措施,减少载波间的相互干扰。

Markov-Middleton脉冲噪声模型的硬件实现方法

影响宽带电力线载波通信的关键因素之一是随机突发的脉冲噪声。目前的噪声研究大多停留在理论建模上,缺乏标准化的电力线噪声硬件实现方法。文中深入研究Markov-Middleton脉冲噪声模型,分析产生Markov性质的脉冲序列原理,利用System Generator和Xilinx Vivado联合仿真工具,设计出具有随机突发特性的电力线噪声生成系统,并完成该系统的硬件实现。通过对比现场可编程门阵列(FPGA)输出、Middleton Class A模型仿真与实测电力线噪声的统计特性,证明了该硬件实现方法能够生成具有随机突发性和时间相关性的脉冲噪声。通过搭建实验室环境下的电力线载波通信系统,测试不同参数下噪声对通信成功率的影响程度,对比其他的硬件实现方法,验证了所提方法的工程应用价值。

面向宽带载波的全自动低压配电网信道模拟系统

宽带电力线载波通信系统是当前智能电网通信研究热点,其产品标准和检验技术规范正在制定中。目前缺乏针对复杂电力线信道进行模拟的测试装置和相应标准。文章以智能配电网全自动载波信道模拟试验系统为背景,分析了宽带电力线载波测试装置的系统架构、设计原理及功能,并实测该系统在不同配电参数下的信道特性,验证了该系统模拟场外通信环境的可行性和灵活性。在信道模拟基础上,提出宽带电力线载波产品通信性能测试项目、测试方法及评价方式,为实验室载波通信模拟技术提供整套集成方案,为系统化解决产品检测和验收提供一种便捷、有效的途径。

宽带电力线认知通信系统OFDMA子载波分配研究

随着配电设备数量不断增加,宽带电力线载波频谱资源渐显匮乏。文章认为,引入认知频谱的概念组成宽带电力线认知通信系统,可在电力线衰落的信道上侦测其他配电设备不用或没有充分利用的频率,采用正交频分多址技术进行通信,并提出一种基于分布式宽带电力线认知通信系统的子载波分配方案,仿真结果表明了所提算法的有效性和优势。

采用正交小波的宽带电力线通信调制技术研究

提出一种基于正交小波的宽带电力线正交频分多路复用调制方法(OFDM),用正交小波替代传统的离散傅氏变换对OFDM系统进行优化设计,在不加保护间隔的前提下,减小系统干扰。并通过Matlab实现两种OFDM系统的仿真。仿真结果表明,优化的OFDM可显著减小多径影响,使系统子载波信道间干扰(ICI)和码间干扰(ISI)的功率值降低,提高了OFDM的综合抗干扰能力。

电力线宽带载波通信在智能配网中的应用

随着智能配电网的建设发展,电力线宽带载波可以成为现有的电力通信光纤骨干网络的延伸或补充。文章论述了基于正交频分复用技术的电力线宽带载波通信在配网中的应用,在10 kV配网中压系统中,传输带宽可达到10 M以上,满足配网中各种业务的需求,提供了更高的频谱利用率、更快的通信传输速率、更好的抗信道衰弱性能以及更高的可靠性。

低压电力线载波通信宽带耦合技术及其装置

电力线耦合装置是电力线载波通信系统中关键环节之一,一个安全、高效、简易的高频载波信号耦合装置是实现电力线通信的基础。文中首先从低压配电网网络结构和传输信号特性的角度,分析了耦合装置的结构和频带要求,并研究了配电网高频阻抗特性,提出了设计耦合装置的主要原则。最后介绍了常用的两种宽带耦合技术及其装置的具体实现。

基于电力宽带载波的电能质量在线监测系统

分析了电力宽带载波传输数据的过程。基于电力宽带载波的基本原理,设计了电能质量在线监测系统,具体完成了各相关部分的软、硬件设计,并对某冷轧厂变电站电能质量作了现场测试工作。实测分析表明,该监测系统工作稳定、传输性能好、可靠性高,具有一定的应用价值。

电力线宽带载波通信干扰过滤技术研究

传统电力线宽带载波通信干扰过滤技术没有分解数据信息,导致方法存在抗干扰过滤性能较差的问题,提出新的电力线宽带载波通信干扰过滤技术。通过PPDA技术分解数据信息,利用多条通道进行信息数据流的并行传输,提升数据传输速率。利用多种调制方式提高抗干扰能力,过滤脉冲干扰和多径干扰。基于GSKV技术将宽带频谱分解成窄带频谱,在各个窄带频谱中能够实现数据流通信路径的自动选择。结合扩频通信技术进一步将扩大化的频率恢复到原来的状态,在干扰因素较少的情况下,实现数据流的稳定传输,完成电力线宽带载波通信干扰过滤。实验结果表明,研究的电力线宽带载波通信干扰过滤技术,抗干扰能力更强,过滤有效性更好。

宽带载波电力线通信协议中信道交织的FPGA实现

介绍了宽带载波电力线通信协议中用到的信道交织。在此协议的基础上,提出了基于FPGA信道交织模块的设计方案。文中对信道交织的物理层实现方法进行了介绍,该方法是通过ROM读操作和RAM的读写操作来实现信道交织过程,较好地满足了资源和时延的双重要求。

宽带电力线载波信道编码与分集技术分析

电力线载波通信信道是一种传输环境恶劣的传输介质,不但有阻抗匹配和频率选择性衰落问题,还存在着严重的噪声和窄带干扰,并且其信道特性会随用电高峰时间分布而改变。信道编码和时频分集是2种有效的克服电力线载波信道时变性的技术。然而信道编码和时频分集这2种技术的各自特点及二者适合克服的具体电力线信道难题业界还未有定论。文章采用多种电力线信道模型,在不同模型下,对不同编码速率R的Turbo码和时频分集重数N的ROBO分集,做R与N之间的排列组合仿真,得出信道编码速率R与时频分集重数N在不同信道下的适用场景。

基于HPLC与RF自适应通信的配用电异构场域网

为提高配用电场域网连通率和传输效率,构建了具有高速电力线载波和微功率无线通信能力的配用电双模异构场域网。首先,详细论述该场域网的拓扑结构、中心结点组网过程、游离节点动态入网流程和网络动态维护机制。其次,设计混合路由表的路由度量机制与改进的层数限制最短路径路由算法。最后,依据实时混合路由表,网络节点自适应选择最优链路以最佳速率进行数据传输。实验结果表明,该场域网提高了智能电表与中心节点的连通率,减少了网络层级,提高了传输效率。

低压电力线宽带载波通信系统发射端物理层的实现

文章分析了载波通信的现状,以及宽带载波测量的关键因素。研究了低压电力线宽带载波通信系统物理层发射端的结构,该物理层发射端由信道编码、星座映射、IFFT、循环前缀与加窗、正交调制和加前导等模块构成,针对上述模块从算法实现的角度进行了分析研究。文章对Turbo交织模块、编码模块、IFFT模块等关键模块的FPGA实现方案进行了详细介绍和分析。该实现方案对宽带载波标准信号生成设备研发具有一定的指导意义。。