配电网地埋电缆载波信道模型及影响因素分析

为研究载波信号在中压配电网地埋电缆的传输特性及相关影响因素,首先结合卡接式电感耦合器的物理结构及耦合原理,推导出耦合器数学模型。其次根据配电网地埋电缆实际结构分析电缆单位长度参数矩阵,通过回路形式分析与正交变换实现参数矩阵对角化,求得地埋电缆的传输线模型。后依据配电网地埋电缆拓扑结构及环网柜接地形式,建立载波信号在配电网中的信道模型,并通过仿真及实验室测试验证所建地埋电缆信道模型的有效性。最后在信道模型基础上,分析影响载波信号在中压地埋电缆中传输特性的影响因素,结果表明:载波信号强度在电缆铠装层上最大,屏蔽层次之,三相缆芯中最小;电缆线路每经过一个环网柜,其载波信号强度将出现一次较大衰减。     

载波信号在中压地埋电缆中的耦合原理及信道模型

载波信号在中压地埋电缆中的耦合特性及信道模型是分析其传输特性的基础。在电磁感应原理基础上,结合卡接式电感耦合器耦合方式及中压地埋电缆的结构形式,推导卡接式电感耦合器的耦合模型。然后依据实际中压配网拓扑结构及电缆接地方式,利用多导体传输线理论及支路追加法搭建载波信号在中压地埋电缆中的信道模型。最后在信道模型基础上,分析载波信号在中压地埋电缆各导电层中的传输特性及不同位置的总传输特性,并对其进行了仿真及实验室测试。结果显示:载波信号在三相缆芯中传输特性完全一致;载波信号强度在铠装层最大,屏蔽层次之,三相缆芯最小;每流经一次环网柜,载波信号强度均会出现-15 dB左右的衰减。     

基于改进模态分解的中压地埋电缆载波通信信道特性分析

对中压电力线信道特性的研究是构建中压载波通信系统的重要基础。针对目前中压地埋电缆的多模传输特性尚未明确,屏蔽层与钢铠接地对信道特性的影响尚未被详细考虑的情况,将多导体传输线模型与回路分析相结合,通过改进模态分解确定了中压地埋电缆的4类传输模态及其传输特性,并通过比较该方法与高频结构仿真(HFSS)的计算结果验证了所提方法的有效性。之后,基于模态分解的结果计算了载波信号的衰减与相移特性,并通过实验测量验证了其可信性。最后,结合多模态传输特性讨论了屏蔽层与钢铠接地对中压地埋电缆信道特性的影响。结果表明:当信号通过芯线与屏蔽耦合时,其信道特性几乎不受屏蔽层与钢铠接地的影响;当信号通过屏蔽与地耦合时,信道特性与接地阻抗密切相关。     

中压配电网无功补偿装置对PLC信道特性的影响分析

分析中压配电网无功补偿装置对PLC信道特性影响规律,为实现PLC在中压配电网中的应用提供必要的理论基础和参考依据。通过对中压配电网现有无功补偿方式及常见补偿装置的分析,指明经配电变压器接入中压配电网的低压集中补偿和用户终端分散补偿的无功装置对中压侧PLC信道特性影响可忽略不计。故在中压配电网PLC信道模型基础上,重点分析变电站集中补偿和杆上无功分散补偿两种方式下,无功补偿装置的数量、补偿容量、补偿位置等因素对载波信号的传输特性和输入阻抗的影响规律。研究结果表明:若无功补偿装置直接接入补偿点,则电压衰减的幅度随着补偿容量、补偿点数量的增加而增大,与补偿位置基本无关;若无功补偿装置经一定长度的电缆接入补偿点,则以上各因素对电压衰落的影响可忽略不计。     

基于局部反射理论的中压配电网电力线通信信道建模法

链路衰减是衡量载波通路传输质量的一项重要指标,为实现对信道衰减特性的预测,提出一种基于局部反射理论的中压配电网电力线通信(PLC)信道建模方法。利用电力线传输理论及局部反射理论,推导端接负载的传输线、不同特性参数的传输线级联情况下的电压传输规律。在此基础上,分别搭建中压配电网无分支线路、带分支线路及带负荷配电变压器线路的PLC信道数学模型。然后根据中压配电网拓扑结构,从配电网末端将所搭模型依次级联至载波信源处,得到末端节点与信源节点间的PLC信道模型,进而分析各节点处载波信号的传输特性。该方法原理简单,计算速度快,可移植性强。仿真及RLC电路实测结果表明了所提建模方法的正确性。     

中压配电网载波通信卡式电感耦合器耦合模型

为满足载波信号在中压配网电缆线路的耦合通信要求,需要高耦合效率的卡式电感耦合器。提出一种中压配网载波通信卡式电感耦合器耦合模型,并对其耦合效率进行了分析。首先在卡式电感耦合器结构型式及电缆线路结构特征基础上,分析卡式电感耦合器的耦合机理。然后结合罗氏线圈与松耦合变压器模型,推导卡式电感耦合器的耦合数学模型,修正卡式电感耦合器互感系数。并利用ansoft电磁软件搭建仿真模型,验证所推导的卡式电感耦合器耦合数学模型的正确性。最后利用耦合器数学模型及仿真模型,分析卡式电感耦合器不同影响因子:耦合器磁环气隙、磁环相对磁导率、绕组匝数以及耦合器骨架尺寸对电缆侧电压耦合效率的影响。仿真结果与计算结果均表明,所提耦合器数学模型能够准确地反映耦合器的耦合情况,为电力线载波技术在智能配电网中的实用化提供了较好的分析方法和理论依据。     

中压配电网电力线载波通信信道建模

电力线载波通信是智能配电网通信技术的重要选择之一。而中压配电网结构复杂,分支众多,存在电缆-架空线混合型线路,使得载波信号在其上的传输特性难以预估。结合中压配电网结构特点,提出一种载波信号在混合型配电网络中的信道建模方法。首先,在中压配电网的实际拓扑结构及线路类型基础上,定义了载波信号的传输线管道。然后,结合多导体传输线理论和行波理论,推导各传输线管道的传播矩阵及各节点的散射矩阵,并根据网络拓扑关系列写整个网络的电压方程。最后,由电压方程可求得在信源节点激励下全网任意节点的电压响应。该建模方法不受网络拓扑结构及线路类型限制,具有很强的适应性及可移植性。计算及电路仿真结果表明了方法的正确性及有效性。     

中压配电物联网架空线-电缆混合线路电力线载波信道建模

针对中压配电网架空线与电缆线路混合连接的实际情况,提出了一种基于输入阻抗矩阵的混合型配电物联网电力线载波信道建模方法。首先,分析中压配电网架空线路和电缆线路的结构参数,在多导体传输线理论基础上,推导2类线路的相模变换矩阵,列写传输线的链参数方程;其次,重点分析了各类型配电线路节点连接处的阻抗矩阵关系;然后,根据配电网实际拓扑结构,将配电网划分为不同类型网络分支,给出各类分支输入阻抗矩阵的计算方法,依次求得网络中各节点及信源节点的输入阻抗;最后,由信源节点的输入阻抗与边界条件,结合各传输线的链参数矩阵及各节点的输入阻抗矩阵,求得网络中任意节点的电压向量,实现混合型配电物联网电力线载波信道的建模。理论分析与仿真验证表明了所提建模方法的正确性与有效性。     

适用于PLC的配电变压器高频等效模型及参数提取法

中压配电网沿线跨接容量、型号不同的配电变压器且数量较多,对PLC信号传输特性产生较大影响。为实现对载波信道衰耗预测以及新一代中压配电网载波通信实用化技术的需求,考虑到配电变压器的趋肤效应、杂散电容、铁心饱和及磁滞现象,提出一种适用于中压配电网载波通信的配电变压器高频等效模型,并给出模型的二端口网络理论的参数提取方法。利用该法提取的高频参数得到配变高压侧阻抗特性曲线并与实测阻抗曲线对比,两者变化趋势基本一致验证了该高频等效模型的正确性,为载波通信信道建模及特性分析做了铺垫工作。     

基于BLT方程的中压电力线载波通信信道建模

中压电力线载波信道呈现较强的频率选择性,为分析预测这种选择性,提出了基于BLT方程的中压电力线载波通信信道模型。从常见的描述单一负载电压响应的BLT方程出发,通过分析载波信号在复杂网络中的传播特性,得出了适用于中压电力线载波通信网络的信道模型。该模型不受具体网络拓扑的限制,可以将网络中各节点处的电压响应特性表示为管道传播矩阵和节点散射矩阵的函数,具有形式简洁,通用性强,便于分析计算的特点。最后,以由架空线构成的中压配电网为例,用所提的方法计算了在窄带范围(10~500kHz)内节点电压的幅频特性和相频特性,并通过在PSpice中用集总参数元件进行模拟的方法验证了模型的可信性。     

城市中压地埋电缆宽带通信的研究

对城市中压地埋电缆相线/屏蔽层作为宽带通信信道时的传递特性及通信效果进行了研究。实测并分析了信道的幅频特性和相频特性,利用传输线理论建立了地埋电缆信道传输模型,并对所建模型的传输特性与实际测试特性进行了对比,证明了模型的准确性。基于所建模型,依照IEEE P1901标准,对正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)通信系统进行了仿真研究,仿真结果表明长度为1 km的地埋电缆其误码率低于10?7;并进行了传输带宽(速率)的实际测试,测试结果表明长度为300 m的地埋电缆实际传输速率达到近70 Mbits/s。仿真研究和实际测试都表明地埋电缆能满足配网自动化的通信要求,因此在不方便敷设光纤的线路上,可以利用地埋电缆实现宽带通信,有助于形成全覆盖的通信网络。     

配电网载波通信信道的分析和建模

为实现可靠和高速的10kV电力线载波通信,有必要对配电网载波信道的传输特性进行研究。基于二端口网络和传输线理论,建立了配电网载波信道的转移矩阵模型。该模型的参数容易计算和测量,能够分析网络中任意2个节点之间的信号传播规律。基于该模型给出了线路整体工作衰减的计算方法,揭示了线路产生频率选择性衰落的原因。针对配电网中大量存在的阻抗不匹配环节,分析了配电网中部分线路的工作衰减。结果表明,该衰减值与线路其他部分有关,传统简单估算的结果误差较大。基于PSpice建立了一个10kV线路的信道模型,验证了理论方法的正确性,并据此提出了对通信系统设计的建议。     

中压配电网载波通信的多径反射模型研究

为了利用中压配电网作为自动化的载波通信媒介，必须测量、研究中压配电网的传输特性，尤其是多径反射问题。由于中压配电网载波通信不能加装波器，因此，分支点所产生的多径反射衰耗是实现中压配电网宽带数字载波通信的主要问题之一。论文针对中压配电网的网络结构及由此产生的阻抗不匹配及传输衰减等问题，提出了一种多径反射模型。该模型仅用很少的参数就可以描述电力线信道的传输特性。实际测量中测量值与模拟值的良好吻合，表明提出的模型对中压配电网宽带数字载渡通信机的设计具有一定的指导意义。     

低压电力线宽带载波通信信道建模及误差补偿

低压电力线宽带载波通信信道特性研究是实现用电信息高速采集和泛在电力物联接入的首要任务。为准确反映宽带载波信号在配电网低压电力线环境中的传输特性,该文提出基于误差反馈算法的低压电力线宽带载波信道模型,采用导行波理论改进传统传输线模型,提出平均误差反馈算法来修正实测模型参数。测量和仿真结果验证修正后的信道模型能准确描述低压配电网下宽带载波信道的传输特性,具有广泛适应性。     

中压配电网中电气设备对PLC信道传输特性的影响

在中压配网信道模型基础上,重点分析配电线路、配电变压器、无功补偿装置及中压开闭所等一次设备对载波信号传输衰耗的影响规律,为高速率窄带电力线载波通信(NB-PLC)在中压配网中的实用化提供必要的参考依据。研究结果表明:电压衰减的幅度随着分支线长度、分支线数目及配电变压器数量的增加而增大,而与主干线路长度基本无关;架空和电缆混联线路引起折射衰耗大,而中压开闭所对电压传输衰落的影响可忽略不计;无功补偿装置经一定长度电缆接入系统,则补偿的位置、容量的增加并不会引起电压衰落的大幅度增加。     

基于信息节点的智能配电网中压电力线载波通信信道建模方法

电力线载波(power-line carrier,PLC)技术是智能配电网重要的通信手段。为适应智能配电网可能出现的新的网络拓扑结构,提出一种基于信息节点的中压电力线信道建模方法。首先在网络关键位置设置信息节点,然后根据电路基本理论和均匀传输线理论推导出各信息节点间的电流电压关系式,最后利用传输矩阵方法得到信息接收点与发射点之间的电压传输特性。通过实验验证了该方法的正确性和普遍适用性。该方法可适用于树形、环网以及网格化等各种网络拓扑结构,为在智能配电网中压电力线采用载波通信技术提供了较好的分析方法。     

中压环网结构的电缆屏蔽层传输特性的测试与分析

利用电力电缆屏蔽层进行载波信号传输,已成为国内外相关机构的研究热点。文章介绍了一个典型的由8段电力电缆通过线路开关连接成的环网结构,并对其供电电缆屏蔽层信道的传输特性(阻抗、噪声、传输特性)进行了全面的测试。测试结果和试验统计数据显示,采用高频桥接的多级电缆屏蔽层信道的传输特性基本满足载波组网通信可靠性要求,可以作为载波通信的信道,为城市小区配电自动化系统的通信系统提供了一种廉价且方便的解决方案。     

浅谈中压环网柜在配电网中的使用及发展

本文从中压环网柜在城市配电网系统中应用的现状入手,回顾了前阶段在配电网系统中的中压环网柜的使用过程,分析其基本特性及保护特性,提出中压环网柜与配电网自动化系统如何相结合及中压环网柜向智能化开关改进的若干建议。     

中压电力线的通信耦合与误码率分析

随着智能电网的高速发展,通信系统对传输效率、自动化及可靠性的要求越来越高,传统单载波系统和多载波系统已经不能满足。中压电力线宽带载波通信技术是解决配网自动化瓶颈问题的最佳通信方式,其高效、可靠的耦合技术满足通信需求。本文结合现场实际情况的测量和分析,通过对中压配电网信道特性及OFDM技术分析了10 kV中压电力线载波通信模型及其耦合特性。通过建立通信耦合系统模型分析了不同信噪比及误码率的关系曲线,实验结果表明采用OFDM调制技术能有效克服电力线信道传输的频率选择衰落特性,并增强系统的抗多径干扰的性能。     

中压电力线宽带载波通信耦合技术研究

中压电力线宽带载波是解决配网自动化瓶颈问题的最佳通信方式,高效、可靠的耦合技术是电力线通信高速宽带化发展的基础,它要求信号在很宽的频带上线性传输,传统的窄带耦合已不能满足要求。作者从网络结构和传输特性的角度,分析中压电力线宽带载波对耦合器的要求,指出10 kV配电网阻抗随频率呈不规则变化。进而采用"电磁耦合"与"阻容耦合"相结合的"复合耦合技术",设计了减小阻抗影响的高效宽带低输出阻抗的耦合电路。最后对耦合电路的频率特性及载波信号加载效率进行分析,结果表明该耦合电路能满足高速宽带的通信需求。