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1、 华北电力大学（北京）硕士学位论文通信公司管理中压电缆载波通信在配网中的应用与研究摘要随着电力消费者对供电可靠性的要求越来越高，人们更加重视配网的建设，其中配网自动化是重点之一。配网自动化的实现是由靠装在配电网上的无数智能装置来完成的。它们完成数据、电能的采集测量，故障判别、隔离等功能。一个稳定可靠的配电网自动化的实现是由这些无数智能装置之间的相互配合完成的。这就要求智能装置之间能互通信息，于是一个开放可靠的通信网是实现配网自动化的关键。通过对比各种通信方式得出：电力线载波通信是电力系统中很经济的一种通信方式。本文在熟悉了PLT22载波芯片的基础上，通过在低压220V做了大量的试验，总结了影响
2、低压载波通道衰耗的各种因素，对电力线通道衰耗的时变性有了感性的认识，除此之外，还分析了不同阻抗特性电力线的衰耗和反射。同时，对LonWorks技术有了更透彻的了解。针对电力线通道衰耗时变性的特点，提出了自适应中继技术，在电力线上做了大量实验，证实了这种软件自适应方案可以跟踪电力线通道衰耗的变化，提高了通信的可靠性。电缆载波通信是本文的研究重点。测量了电缆通道的衰耗并给出了理论计算方法，为对比理论计算值和实测值提供了计算模型。在电缆载波中，耦合技术是关键之一，本文对LC200耦合器的耦合效果做了详细的理论分析和试验测量，经过分析改进，提高它的耦合效率。MCC耦合器是本文提出的又一种很受现场欢迎的
3、耦合器，对其也做了类似的分析和试验。对电缆屏蔽层载波传输做了研究。分析了在两种不同耦合情况下和不同的敷设方法下电缆载波通信的效果。通过对中压电缆载波通信的研究，提高了载波信号的耦合效果，在配电网中得到了很好的应用关键词：电力线载波通信阻抗匹配自适应耦合技术通道衰耗电缆载波PLT22信号衰减AbstractWiththehigherdemandofreliabilityindistribution,peoplemoreandmorerecognizetheimportanceofdistributionnetwork,especiallyinautomationofditstributionne
4、twork.Therealizationispletedbymanyintellectualequamentsinstalledindistributionnetwork.Theyperformsomefunctionssuchascollectionofdataandpower,defaultdistinction,defaultisolationandsoon.Areliableandstabledistributionnetworkisensuredbythelargeintellectualequamentswhichworkdependingoneachother.Inorderto
5、acplishthosefunctions,itdemandsthatthoseintellectualequamentscanmunicateeachother,soanopenandreliablemunicationnetworkisakey.Afterparingseveralmunicationways,IdrowntheconclusionthatPLCisaneconomicalandpetitivemunicationwayinpowersystem.BeingfamiliarwithPLT-22carrierchip,Idomanyexperimentsinlowvoltag
6、e220Vandsummarizetheallkindsoffactorswhichaffecttheattenuationoflowvoltagecarrierchannels.Ihavesomesensiblerecognizationonthechangeofchannelattenuationandanalyzetheattenuationandreflectionofpowerlinewhichhavedifferentimpedancecharacteristic.Atthesametime,IacquaintmyselfwithLonWorksmoredeeply.Inorder
7、toadapttheattemuationchangeofchannels,Iintroduceanautomaticrelaytechnologyanddolargeexperimentsinpowerline.Theresultisthatthisschemecantrackthechangeofpowerlinechannelandthereliabilityofmunicationisimproved.Thecablecarriermunicationisthekeystoneofthispaper.Isurveytheattenuationofcablechannel,introdu
8、ceatheoreticcalculationwayandprovideacalculationmodelwhichcanparethetheoreticvalueandsurveyingthecablecarriermunication,thecouplingtechnologyisoneofkeypaperanalyzesandsurveystheLC200couplerandimprovethecouplingefficiency.Atthesametime,thearticleintroducesanewcouplerMCCwhichisweledbypeopleanddoesthes
9、imilaranalyse.Keywords:Powerlinemunication,Distributionautomation,Adaption,Couplingtechnology,Channelattenuation,Cablecarrier,PLT-22,Signalattenuation目录第一章 绪 论11.1 论文的背景11.2 本课题的意义和主要工作2第二章 电力线载波通信的研究42.1 电力线载波通信技术42.1.1 窄带通信技术42.1.2 扩频通信技术42.2 配电网主要的通信方式82.3 低压电力线通道特性分析112.3.1 阻抗特性122.3.2 干扰142.3.3
10、 信号的衰减及其变化152.4 电力线传输理论172.4.1 均匀传输线的基本方程172.4.2 载波信号在电力线上的反射192.5 线路测量222.5.1 测试线路情况222.5.2 测量数据23第三章 LONWORKS 技术253.1 现场总线技术253.2 LonWorks技术263.2.1 LonTalk协议273.2.2 Neuron Chip273.3 PLT22电力线收发器273.3.1 PLT22的内部结构283.3.2 PLT-22的特点29第四章 耦合技术314.1 电感耦合314.1.1 小功率变压器314.1.2 LC200耦合器384.1.3 MCC耦合器434.1.
11、4 两种耦合器的比较444.2 电缆屏蔽层载波传输特性分析45第五章 电力线载波通信中的自适应方案505.1中压配电网的特点5052 电力线载波自适应中继方案5153 典型自适应方案的实现52第六章 结 论55致 谢56参考文献57第一章绪论1.1论文的背景配电网的发展及可靠性的提高对整个国民经济的发展和人民生活起着十分重要的作用。长期以来,我国电力行业重发、轻供、不管用的现象突出，配电设备落后，自动化水平低。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高、电力供应从卖方市场走向买方市场,电力用户对电能质量和供电可靠性的要求愈来愈高。对用户电能质量的评价主要有以下几个指标：一是电压质量，它包括电压偏差
12、、电压波动和电压闪变3个方面的要求；二是频率；三是供电可靠率，它是配电网对用户持续供电能力的量度，有多至11项的评价指标，其中主要是年平均供电可靠率，即用户年平均供电时间的百分数；四是谐波含量，应不高于规定的含量。国家电力公司为了规范公司的运作，真正体现“人民电业为人民”的宗旨，对电能质量也提出了较高的要求，尤其对供电可靠性作出了明文规定：一般城市地区为99.96%，使每户平均停电时间不大于3.5h；重要城市中心区应达99.99%，每户平均停电时间不大于53min。而要实现这一目标，对配网自动化提出了更高的要求。配电网自动化是利用现代电子、计算机、通信及网络技术,对配电网上各种设备进行远方实时
13、监视、保护与控制及优化运行的一种自动化系统。配电自动化要求一次设备的技术性能提高，不检修周期长，可靠性高，无污染爆炸及火灾危险；能利用先进的电子技术，对配电设备进行自动化控制，以实现机电一体化；一次设备与被控制设备有机结合，以提高配电网供电可靠性；快速定位故障点并进行故障处理，恢复正常供电，采用智能化设备，对故障线路自动判断和隔离，由重合器恢复送电。加强配电设备数据库管理和负荷管理，在调度中心对负荷潮流进行控制和调整。当前各国都在致力于提高配电网自动化水平，扩展各种功能。我国配电网自90年代开始逐步实现了一批功能独立的孤岛自动化，今后的发展趋势必然走向基于先进通信技术的网络自动化。与传统的孤岛
14、自动化相比，基于信息技术的配电网自动化的关键在于以下三点：大量的智能终端、通信技术和丰富的后台软件。通信技术系统是其中的三大关键技术之一，配电网自动化系统需要有效可靠的通信环节将后台控制中心的命令传递到为数众多的智能终端,同时将智能终端的实时数据回送到后台控制中心。配电网自动化关键技术之一就是选择和建设一个可靠、经济、易于运行和维护的数据通信网。配电网通信有以下特点：点数多，配电网中的数据采集点可达上千个；点分布极其分散；单个点数据量小；只传数据，不传话音。这就需要拥有有效的通信网来传递主控中心至大量远端装置（RTU）之间的控制信号和数据，能完成此任务的通信技术有着广泛的选择余地，但是目前还没
15、有一种单一的通信技术可以适应所有的配电网自动化的要求。每种通信技术都有自己的优点，具体采用那种技术要视具体情况而定，但综合考虑，结合我国的电力系统和通信发展水平，电力线载波通信是一种很有发展潜力的通信方式。1.2本课题的意义和主要工作电力线载波是利用高压输电线路作为高频信号传输通道的一种通信方式，实现电力线和通信线的复用，是电力系统特有的一种通信形式。电力线通信有很多优点，比方说，（1）投资少。电力线用于电力线传输，遍布城市、乡村，用于通信不要花钱铺设电话线、电缆线、光缆等传输线路，这种电力线复用方式投资少、成本低。（2）传输速率高。从理论上分析，输电线作为通信线路的传输速率，根据是使用频率不同，可达到310Mbit/s。德国电信以做过数据传输（上网）试验，用ADSL每秒传76.8万字节，而用输电线每秒可传120万字节。（3）使用方便。从理论上讲，只要有公用电网的地方，就可以直接连通互联网以及家用电器。（4）使用费低。电力线上网是根据下载的数据量收费，而不是安上网时间收费，这样对用户来说，使用费用极低。（5）进行数据收/集传。如利用PLC技术远程自动读出水、电、煤的数据。（6）永远在线。总之，在配电网中利用电力线通信，可以加速自动化的进程、充分利用电力系统自身的
