低压电力线载波通道性能分析

近10年基于低压电力载波技术开发的抄表系统产品已经进行了较多测试和试点,但由于电网噪声、负载阻抗变化较大,使得电力线载波成为通讯的一个瓶颈。但是电力载波技术发展和应用具有广阔的市场前景．只要有建筑物就会有电力线．以电力线为传输信道能够大大地减少投资和线路维护工作,尤其在集中抄表方面,电力载波技术成本低,可最大限度地发挥电力系统既有的优势。因此,研究低压电力线载波通道具有巨大的现实意义。     

网络参数对低压宽带电力线信道的影响

在电力线载波信道的研究中,目前有关电网结构对电力线载波性能的影响研究较少,多径效应和频率选择性衰落现象难以从现有模型得到合理解释,也对电力线节点间的通信性能和路径拓扑中继理论支持不足,制约了宽带电力线载波通信性能的提升。针对此,通过使用基于传输线理论的方法对低压电力线通信信道仿真建模,分析了不同网络拓扑结构对频率为2~30MHz的低压宽带电力线信道特性的影响。仿真得到不同电力线长度、分支长度、单节点分支数、分布式分支数和负载阻抗的低压宽带电力线信道频率响应,并通过反傅里叶变换得到对应的信道时域冲激响应。结果表明,电力线信道频率响应中的峰值点和陷波频点的位置和衰减会受到上述网络参数的影响,时域冲激响应也会因此而衰减和失真。本文的研究对于宽带电力线通信技术在能源互联网中的有效应用具有重要意义。     

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。     

低压电力线载波信道测试装置设计

电力线载波通信在居民抄表、路灯控制等领域广泛应用,然而由于电力线不是专用信道,且受用电设备、电力负荷、线路结构等影响较大,其传输特性在时域、频域上具有多变性,直接影响到电力载波通信产品的业务承载能力和应用效果。文中研制了一种便携化低压电力线载波通信信道测试装置,实现了电力线载波信道的阻抗、衰减和噪声三个重要信道参量的在线测量,并可通过即时分析软件实时掌握载波信道的变化特征,对电力线通信产品的技术实现和工程化应用具有重要意义。     

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。     

积极推广高频保护复用通道

积极推广高频保护复用通道河北电力通信责任有限公司丁开源电力线载波通信是电力专用网中特有的通信方式，它具有经济、可靠、控制方便等优点。随着电力工业的发展，各省电网的不断扩大，电力线载波通信必将有更大发展。电力线载波信道可传输电话信号和低速数据信号，而且...     

电力线载波系统的宽带耦合电路探究

在电力线载波技术中,接口电路是一个很重要的部分,它实现了PLC系统与电力线网络的信号连接。旨在阐述实用型的接口电路,包括电容耦合、电感耦合和一些混合型设计。将在不同阻抗和信道噪声下,测量接口电路传输信号的能力,并且通过补偿来测得电力线中实际的参数。通过比较不同的耦合电路来体现它们在实际电力线传输中的作用。     

载波抄表系统的通信特性及全数字解决方案

分析了我国低压电力线载波信道特征和传统载波通信电路的机理 ,指出传统载波通信芯片的抗干扰和抗衰减性能不足以克服低压电力线路的障碍。设计出一种符合我国低压电力线载波信道传输特性的数字载波抄表系统 ,通信电路放弃使用传统的载波芯片 ,以MCU或DSP为硬件平台用软件进行调制解调来嵌入通信功能 ,其模式采用载波频率可自适应跳变的窄带扩频方式 ,各项参数能够自适应调整以适应时变性大的电力信道 ,该系统的抗衰减和干扰的性能具备极大的优势 ,能够实现可靠的电力载波抄表     

低压电力线载波通信信道衰减特性的建模研究

低压电力线载波通信已成为智能电网建设中重要的本地通信手段.但低压电力线通信环境恶劣,影响通信性能,因此必须掌握其信道特征.文章针对文献中提出的各种关于低压电力线载波信道衰减特性的模型理论归纳比较,并基于二端口网络理论、传输线理论及应用矢量匹配法,提出较完整且方便应用的衰减特性模型方案.在实验室搭建用于模拟低压配电网的小型树状网络,验证衰减特性模型方案的可行性.研究成果有利于低压电力线载波信道的模拟仿真.     

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。     

10kV交流三芯电缆中间接头直流化改造热-电耦合仿真研究

将交流电缆改为直流运行后,对电缆接头进行温度场和电场仿真并研究其温度和场强分布规律对改造后的电缆供电能力的评估非常重要,目前关于交流电缆直流化改造的研究主要是针对电缆本体,对电缆接头的研究还较少。本文建立了城市配电网中常见的10 kV交流三芯电缆接头的三维仿真模型,首先采用ANSYS中的热-电耦合模块对接触系数k=4时的接头模型进行温度场仿真;之后研究了接触电阻和空气对流换热系数对接头温度分布的影响;最后进行了电缆接头直流运行时的电场仿真,并根据温度场和电场仿真结果选取了直流载流量和合适的直流运行电压,与接头交流运行时进行了传输最大功率的比较。研究结果表明,交流电缆接头直流化改造后功率传输能力有了一定的提升。     

10 kV三芯交流电缆不同敷设情况下的直流化改造

本文以城市配电网中常见的10 kV三芯交流电缆为例,对空气、直埋和排管这三种敷设情况下的电缆进行直流化改造仿真研究。采用ANSYS有限元仿真软件中的热-电耦合模块和电磁-热-流耦合模块对电缆进行仿真,并将电缆分为单极不对称、双极三线和三极共三种接线方式。首先依据温度场和电场仿真结果得出三种敷设情况三种接线方式下电缆的直流载流量和合适的运行电压范围,然后以仿真所得到的载流量和运行电压为基础,分析电缆改造前后的最大传输功率大小,最后进行多回线路敷设时的温度场仿真。研究结果表明,交流电缆直流化改造后功率传输能力有了一定的提升,且直埋敷设提升效果更为明显。     

磁场耦合无线电能传输系统最大功率要素分析

针对无线电能传输系统的功率和效率问题,在特定频率下研究了影响无线电能传输系统最大传输功率的若干要素。以磁场耦合单元为核心建立简化模型,包括发射回路、接收回路,以及两个回路之间的磁场耦合单元。分别研究发射回路电抗、接收回路电抗、互感电抗等在单独变化,或协同变化时,如何影响最大功率传输条件,最大功率值和传输效率等。研究发现,不同情况下的最大功率传输条件之间存在内在联系;在发射回路与接收回路电阻乘积较小时,松耦合谐振才能传输最大功率。此结论不依赖于阻抗补偿形式,并且对感应耦合式和磁场共振式无线电能传输系统均适用。仿真和实验结果与理论分析结果一致。     

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。     

柔性直流系统挤出绝缘电缆暂态过电压仿真

电压源换流器高压直流(VSC HVDC)输电系统中广泛应用了挤出绝缘直流电缆。针对开关操作、内部故障以及雷击所引起的暂态过电压对直流电缆系统可靠性的挑战,基于南澳柔性直流输电示范工程,利用PSCAD/EMTDC建立直流电缆系统仿真模型,设置交流单相接地、两相短路、桥臂电抗器接地等不同类型的故障,分析了各类故障条件下直流电缆系统的暂态过电压特性。研究结果表明,直流电缆端部过电压峰值最大可达2 p.u.,且电缆端部出现的过电压幅值与短路电阻值有关。     

磁耦合谐振式无线电能传输系统阻抗分析与匹配电路设计方法

针对无线电能传输系统中阻抗失配引起的效率低和烧毁射频功放等问题,综合考虑耦合因数、电源和线圈内阻,利用互感耦合理论对四线圈结构的磁耦合谐振式无线电能传输系统中射频功放的负载阻抗进行等效分析;并针对通过改变系统互感系数来调整阻抗难以达到理想效果的缺陷,提出和设计阻抗匹配电路方法来调整阻抗。根据阻抗特性设计了π型结构的阻抗匹配电路,给出了系统器件参数的计算方法和结果。最后设计了基于磁耦合谐振技术的无线电能传输装置,并进行了阻抗匹配实验,实验结果与理论分析具有较好的一致性,证明了理论分析的正确性。也为进一步研究自适应阻抗匹配,提高无线电能传输功率和效率提供了有益的参考。     

阻抗角对交直流输电系统过电压影响的研究

直流系统与弱交流系统相连会出现高暂态过电压,目前大多采用短路比进行交互影响分析,其主要考虑的是交流系统等值阻抗模值的影响,并未考虑阻抗角与系统过电压的关系,具有一定的局限性。在CIGER标准模型的基础上搭建两馈入直流系统,保持短路比不变,分别研究强耦合和弱耦合情况下的交流系统本身的阻抗角以及耦合阻抗角对受端换流母线暂态过电压的影响。分析结果表明,耦合阻抗角对系统暂态过电压的影响较小,而适当减小交流系统本身阻抗角有利于减小故障后的过电压,改善故障对系统的冲击,提高系统稳定性。     

一种中压电力线通信阻抗匹配电路设计

中压电力线信道特性复杂,其中阻抗失配会对通信质量产生重要的影响。分析了电容型相地耦合装置中耦合电容器和耦合变量器非理想参数引起的插入损耗。建立了匹配电路的模型,采用转移功率增益描述阻抗匹配的效果。以经典无源带通滤波器的结构为基础,保留耦合装置中非理想元件,基于非线性优化算法调整匹配网络的元件值,使得在50~500 kHz范围转移功率增益的平均值达到最大。相关算例表明,该方法有效提高了整个频带的转移功率增益,达到了较好的匹配效果。所设计匹配电路结构简单,易于实现。     

新能源并网输电电缆谐波谐振分析及抑制方法

光伏发电或风力发电的选址距配电网一般较远,往往需要通过电缆进行连接。由于电缆的寄生电容较大,使得配电网中的谐波电压在长电缆中出现谐波谐振的问题。在电缆线路终端加入电阻可以有效阻尼电缆上的谐波谐振,且最优的电阻值为电缆的特征阻抗。利用分布式能源并网逆变器,在输出基波有功能量的同时,通过有源谐波电阻的控制策略在连续的谐波频率上模拟纯电阻的特性,可以实现阻尼宽频域谐波谐振的功能。文中首先建立了电缆线路的分布参数模型,并且分析了由于新能源并网接入点电压谐波而引起的电缆线路谐波谐振问题。然后,基于有源谐波电阻的思想,提出一种新的谐波电流指令生成方法,可以实现新能源并网逆变器在连续的谐波频率上呈现纯电阻特性。最后,利用仿真和实验验证了理论分析的正确性及所提出谐波电流控制方式的有效性。     

树形双边贯通供电方案及其应用研究

树形双边贯通供电方案能够取消牵引变电所出口和分区所处的电分相,提高系统的供电能力和再生制动能量利用率.介绍了树形双边供电方案的构造;针对树形双边贯通供电方案,以复线直接供电方式为例,推导了牵引网双边供电区间在复线牵引网上下行不并联、末端并联、全并联,以及端头供电臂单边供电等情况下的牵引网阻抗模型;以牵引变电所为单元,构...