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。

基于宽带电力线载波技术在电力集抄业务上的研究及应用

宽带电力线载波技术作为一种新兴的通信技术,具有传输带宽高、传输距离远、通信稳定可靠等优点,在电力集抄业务中得到了广泛的应用和研究。本文将从宽带电力线载波技术在电力集抄系统中的应用、宽带电力线载波技术在电力集抄业务中的研究和宽带电力线载波技术在电力集抄业务的实际应用案例分析三个方面进行探讨,以期为电力集抄业务更好发展提供参考。

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。

多输入多输出宽带电力线载波通信信道模型研究

该文提出一种多输入多输出(multi-input multi-output,MIMO)宽带电力线载波通信(power line communications,PLC)信道混合模型。该模型结合电力线载波通信信道自上而下和自下而上两种建模方法,考虑了多输入多输出载波信道的空间相关性,提供一种不需要完整载波网络拓扑信息和测量数据的先验电力线信道建模方法。给出了低压室内电力线载波通信信道模型算例,分析了算例在2~30MHz和2~100MHz两种带宽下的信道特征和参数,并与已有模型进行了对比。结果表明,在同等条件下该文模型与已有模型仿真结果一致,但克服了需要获得大量负载阻抗信息或大量测量数据建模的困难,为多输入多输出电力线载波通信提供了一种具有实用价值的仿真分析方法,对于简化多输入多输出电力线载波信道的研究、设计和工程应用具有重要意义。

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。

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。

基于电力线宽带载波集中器设计与中继算法

针对国内目前低压电力线抄表系统中采用的窄带载波集中器及人工中继路由方式,提出了基于电力线宽带载波的集中器设计方案及自动中继路由算法。宽带载波集中器硬件是以S3C2440为核心,采用电力线宽带载波技术与采集器通信、通用分组无线服务(GPRS)技术与管理中心通信;软件是基于嵌入式Linux操作系统设计,采用多路I/O复用技术以及嵌入式数据库技术实现对用户电量的接收、转发及存储。同时依据低压电力线的特点,采用具有中继约束条件的自动中继路由算法实现用户电量的抄收。运行经验和实践表明:宽带载波集中器具有传输速率快、可靠性高、实时性强和运行费用低等优点;具有中继约束条件的自动中继路由算法能有效缩短自动中继的时间,提高抄表效率。

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。

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。

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。

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。

宽带电力线载波通信技术在用电信息采集系统中的应用

低压电力线载波通信技术由于具有零施工、无辐射、电力公司专有的特点,在用电信息采集系统建设中得到了高度重视。随着载波通信技术的发展,宽带载波通信技术日臻成熟,由于具有速度快、路由性能强、抗噪声能力出色等优势,因此具有广泛的应用前景。文章针对目前用电信息采集系统的主流本地通信技术进行分析,论述各自优劣,对宽带电力线载波通信技术的应用前景进行了研究和分析。

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。

用电信息采集系统中宽带电力线载波通信技术的应用

施工量小,没有辐射,这些都是低压电力线载波通信技术的特点,所以用电信息采集系统建设人员非常重视这项技术。随着国家经济的不断发展和各行业的发展,宽带电力线载波通信技术已经得到了有效的改进,具有更高的传播速度、更强的抗干扰能力,并因这些特点非常受欢迎。

基于高速宽带电力线载波的住宅楼低压配电系统结构和参数分析

针对小区低压配电系统接线方式不明、无法进行线损精细化管理的问题,提出一种利用高速宽带电力线载波采集数据进行住宅楼配电系统结构和参数分析的方法。使用楼层采集器与用户电表采集的电压的相关系数识别用户相位,再据楼层线电压损失拟合出楼层线阻抗。针对上海某居民台区的算例表明所提方法具有一定的精度,可为小区低压配电网线损精细化管理提供基础。

宽带电力线载波通信信道特性研究与建模

为提高低压电力线信道传输性能,拓宽信道带宽和降低高频信号在低压电力线中传输误码率,基于G3-PLC标准建立了一个高频载波通信信道模型,并应用于低压电网络。采集多组电力线噪声数据,在通信频段为100 k Hz～3 MHz的情况下,进行时域和频域二维空间仿真,并在PSpice中验证了模型的可靠性。实验结果直观展示了电力线的噪声干扰、阻抗和衰减特性,对深入理解和推进宽带电力线通信发展具有积极意义,为预测低压电网络中PLC信号传输特性提供了一种分析方式。

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。

宽带电力线载波系统中的信道编码技术研究

电力线载波通信具有网络覆盖范围广、接入方便的特点,但电力线不是一种理想的传输信道,其信道传输环境恶劣,不但具有阻抗匹配和频率选择性衰减的问题,而且还存在着严重的噪声和干扰。长期的实践证明:对抗恶劣电力线信道的最有效手段是信道编码技术,HomepulgAV标准中给出了双二元Turbo编码构造以及码内交织方案,但这种编码已经被国外通信设备商申请了专利,如果照搬恐会引起知识产权纠纷,因而给出了一种新的Turbo码交织方案,其性能比HomeplugAV标准略有提升,复杂程度完全相同,并给出仿真结果。

宽带电力线载波通信系统的FFT实现

在分析了基4 FFT算法的基础上,提出了迭代计算1 024点基4 FFT的一种数字逻辑实现结构。蝶形计算单元使用共享寄存器和共享复数乘法器来减少面积,同时通过流水线设计降低延时。设计了一种存储结构通过存储器分组、交叉连接及特定的访问时序实现两路蝶形计算单元无等待访问。块浮点单元根据每次迭代计算得到的最大值实时压缩数据,提高了数据处理的动态范围。旋转因子单元通过正弦对称性,将旋转因子存储空间减小75%。通过MATLAB仿真,定点FFT的输出信噪比达50.4 dB。相应的RTL实现通过Systemverilog得以验证。采用SMIC 40 nm LOGIC0040LL标准单元库综合,在PVT为ss/0.99 V/-40℃下,最高时钟为310.5 MHz,吞吐量为2.11 Gbps,面积为161.36 kGE,功耗为10.14 mW。

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。。