载波通信技术及方案

载波通信技术及方案
1.1.1技术特点
配电线载波通信是一种利用配电线路进行信号的传输的传统的技术,其优点是具有投资小,见效快,是电力专网,灵活且安全
10 kV配电载波通道的传输特性恶劣,这表现在:
(1)通道衰耗变化剧烈:与输电线路相比,10 kV通道虽然传输半径不大,大多不超过10km,但是,由于配电网在变电站侧一般不装设阻波器,变电站的各条出线实际上是总线型连接,引起的衰耗大另外10 kV线路状况复杂,架空线、地埋电缆特性阻抗相差很大,每公里衰耗值也相差许多,对于架空线、地埋电缆混合敷设的线路,衰耗情况更严重一些。10 kV通道的衰耗特性是影响载波数据传输的重要原因 
(2)干扰严重10 kV载波通道的干扰主要背景噪声和尖脉冲干扰,其来源很多,设备开关切换产生的脉冲干扰、用电设备产生的噪声以及电力线耦合的外界电磁波等。在这样恶劣的环境下进行数据传输,要保证实时性要求,必须要物理层调制技术及链路技术的协调配合,
才能保证误码率的要求。
多年来载波技术并没在在配网通信中大规模的应用,主要的难点问题是:
a)在速率在配网自动化应用中已经可以满足要求,但是可靠性不高;
b)配电线路恶劣,造成通信误码;
c)开关开合造成通信故障;
d)线路拓扑结构的变化,载波机不能适应,从而带来运行维护上很多麻烦。
目前的配网载波技术在以下几个方面作多不少的改进:
a)丰富耦合和中继的方式,减小线路中的开关开合对通信信道带来的影响。
总线上的音频设备
b)设计性能优异的调制解调程序和模拟前端部件,提高物理层通信的可靠性。
c)通过网络协议的设计,提高通信的可靠性,延长通信的距离,适应网络拓扑结构以及线路情况的变化。
d)通过网管程序的设计,提高系统对于网络设备的配置管理和监测控制的能力。
目前使用于城市配网应用的载波技术主要是电缆屏蔽线载波通信,根据在上海供电局的配网方式调研中,可以看到目前电缆屏蔽线载波的应用效果还比较好。具体建设规模可见附件二。
在佛山供电局的载波测试中选用了两家公司,分别是南瑞国网南京自动化研究院水情水调及环境监测研究所(以下简称南瑞水情所PLC-075)、许继昌南通信设备有限公司(以下简称许继西门子),并选用了这两家目前已有应用的产品。
利用地下电力电缆的屏蔽层传输配电自动化信息数据,信号耦合方式有两种:卡接式电感耦合方式或者接入式电感耦合方式。
卡接式电感耦合方式具有安装方便、价格低廉的优点,适用于各种地埋电缆。采用这种方式要求地埋电缆的屏蔽层两端接地,且中间不能直接接地,如果中间有电缆接头,可通过电感接地。这样,对工频信号,其相当于直接接地,而对PLC-075的工作频带内的信号,其相当于通过高阻接地。采用这种耦合方式时,耦合衰减比较大,数据传输距离一般不超
5公里。PLC-075电力线数据传输装置采用卡接式电感耦合方式时,每个节点只需要一个电感耦合器。
接入式电感耦合方式和卡接式电感耦合方式一样适用于地埋电力电缆。不同的是,电感耦合器的需要串接到电力电缆的屏蔽层,即初端一个接头接电力电缆的屏蔽层,另一个接头接地。采用这种耦合方式时,耦合衰减比较小,信号传输距离一般大于5公里。PLC-075电力线数据传输装置采用接入式电感耦合方式时,每个节点需要一个电感耦合器。
总结配网载波的技术特点:
1)载波传输带宽
载波信号的传输频带为60KHz-130KHz,传输带宽为4KHz;在该传输频带上可以开16个并行传输通道,每个通道的有效传输速率为2400bps,每通道可以用一点多址的方式时分复用。
2)技术亮点(安全性)
采用了离散多载波调制、格状编码调制、回波抵消、自适应均衡、前向纠错、线路编码、码分多址、噪声平衡处理等多项先进技术,解决了包括下列问题在内的诸多难题:
由于配电网运行方式灵活,用户负荷投切存在随机性,造成线路阻抗的不稳定性;
线路负载变化随机性很强;
配电网分叉、“T” 接点太多,信号在注入同一条母线的线路后衰耗严重;
由电力系统、用户设备引起的干扰全部进入配电载波通信网;
雷雨高低温等恶劣环境引起整机和通信线路参量变化。
该型配电电力线多址通信终端机还克服以往载波通信的点对点模式,采用网络化总线结构,实现了一对多的数据传输。
3)通道建立时间  ≤300ms
4)组网方式
根据配电网的线路分布结构特点,一个变电站有多条母线,每个母线作为一个子,通过主通信机与终端通信机进行数据传输,在变电站将各条母线数据进行汇集,并通过光纤、电缆、公网或专网主用数据通道与中心机房进行信息传输。具体通信方式有:
(1)点对点方式,可全双工使用,规约有CDT、101、DL/T645、DNP3等多种规约。
(2)主从方式:一主多从,使用轮询规约,如101、DL/T645、DNP3等多种规约。
(3)混合方式:为提供整个系统的通信容量和数据的响应速度,以上海为例,在配电站到变电站使用一主多从的轮询规约101规约,在变电站到局端采用点对点方式的CDT规约。
逻辑组网方式:
a)点对点:主设备和从设备之间可以实现全双工的点对点直接通信,如下图所示
b)点对多点:一段总线网络中可以存在一台主设备和若干个从设备,目前在试点的一般为8
到10个左右,如下图所示。主设备可以通过广播的方式利用下行信道向所有从设备发送信息。从设备在利用上行信道向主设备发送信息的时候,可以随时进行发送。为了避免同时发送信号时产生的信道争用问题,在从设备向主设备发送信息的时候使用了CSMA/CA的网络协议,避免冲突的出现,提高共享信道的利用率。
物理组网方式:
配电网的结构是多变的,在配电网上存在大量的线路开关和断路器,它们的通断很有可能改变配电网的物理拓扑结构。这些结构对于通信系统而言是非常重要的,配电网物理拓扑结构的改变对通信信道的各种参数的影响是巨大的。这里列出了几种可能的配电网物理拓扑结构,但可能不是全部。
无分支的总线型
有分支的总线型
环型
有分支的环型
1.1.2产品支持情况
南瑞水情所:PLC-075B/C以及配套的卡接式电感耦合器与许继西门子:DCS3000 BU以及配套的CDI电感耦合器(卡接式)的产品性能比较见以上两家的产品性能在测试报告中有详细的描述,参见附件四。
此外,以另外几款产品来说明配电载波相关特点。
中科大鲁能集成科技有限公司 DLC-2100电力线多址数字通信机产品目前

本文发布于:2024-09-22 10:39:13,感谢您对本站的认可!

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