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利用OFDM调制技术的配电自动化通信系统方案
配电网自动化系统可采用的通信有光纤、配电载电(DLC:Distribution Line Carrier)、无线、有线等多种方式。10kV配电线路从变电所出发可以延伸到线路上的任一测、控点,所以DLC是最经济、可靠的通信方式之一,是配电自动化的首选通信方式。
配电线载波通信(DLC)不同于电力系统原有的高压系统输电线载波通信(PLC:Power Line Carrier)方式。PLC一般是两点之间通过阻波器和结合滤波器上送和下载高频信号,传输目标明确,结构简单。而DLC则是一对多的通信方式,不设阻波器,通信信号在10kV及380kV配电网中传输,其上装设的任何一个通信节点都可以作为信号源和接收器,而变压器(配变和变电站变压器)则是信号的天然壁垒。配电线信道具有高噪声、阻抗变化范围大、损耗大等特性,所以以配电网电力线作为通信媒介比高压输电线困难得多,利用配电线载波通信需要解决一系列相关问题。
正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种高效调制技术,应用于电力线高速数字通信,具有以下优越性:
⑴频带利用率高;
⑵抗ISI干扰能力强;
⑶抗信道衰落;
⑷抗噪声干扰。
OFDM基本原理
OFDM的基本原理是将编码后的数据由串行传输转换为并行传输, 采用频率上等间隔的N个子载波分别进行调制,调制后的N个子载波信号相加后同时发送。由于符号的速率大大减慢,传输的时间大大延长,因而提高了抗多径衰落,抗时延扩展的能力,减少了符号间干扰影响,并且通过选择载波间隔(△f=1overT,其中,T为符号周期)使这些子载波在整个符号周期上保持频谱的正交性。在接收端利用载波间的正交性能保证无失真的复原发送信号。
系统组成及工作原理
本通信系统以10kV配电线为传输媒质,网络拓扑以"总线+树"为主,不同总线段可以互联为开环的环网。系统由通信子站系统和主站系统两部分组成。主站系统设置于110kV变电站,收集各10kV线路上全部子站的遥测信息,根据确定的算法和控制策略,实现对整个配电网的安全监视、自动控制和保护。通信子站与FTU,TTU等配套使用,分布于配电网各处。这里先介绍子站系统部分。
通信子站系统
子站系统主要由Intellon公司的INT51X1芯片,华邦公司的W90N740微处理器,电平转换MAX3232、模拟前端(AFE)和耦合器(Coupler)组成。
INT51X1芯片
INT51X1芯片[1][2]是一个集成的MAC/PHY电力线收发器。利用它,通过电力线就可以进行高速的数据通信。,采用Intellon专利的PowerPacket OFDM技术。PowerPacket的具体技术参数如下:
速度14MB/s;~;OFDM信号调制,84个载波信道,自动信道适应,前向纠错;载波调制方式支持DQPSK、DBPSK、ROBO;读写方式支持CSMA/CA;-15辐射标准;通信加密; m技术加工;工作频率100MHz;,;工作环境0~70℃。
INT51X1可以在恶劣的电力线通信环境下