中压电缆载波通信在配网中的应用与研究

分类号密级华北电力大学（北京）硕士学位论文题目中压电缆载波通信在配网中的应用与研究英文题目ApplicationandResearchofMiddleVoltageCableCarrierCommunicationinDistributionNetwork研究生姓名李胜利专业电力系统及其自动化研究方向电力系统微机保护及自动化导师姓名秦立军职称教授论文报告提交日期2002.12学位授予日期华北电力大学（北京）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PLT－22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PLT－22信号衰减AbstractWiththehigherdemandofreliabilityindistribution,peoplemoreandmorerecognizetheimportanceofdistributionnetwork,especiallyinautomationofditstributionnetwork.Therealizationiscompletedbymanyintellectualequamentsinstalledindistributionnetwork.Theyperformsomefunctionssuchascollectionofdataandpower,defaultdistinction,defaultisolationandsoon.Areliableandstabledistributionnetworkisensuredbythelargeintellectualequamentswhichworkdependingoneachother.Inordertoaccomplishthosefunctions,itdemandsthatthoseintellectualequamentscancommunicateeachother,soanopenandreliablecommunicationnetworkisakey.Aftercomparingseveralcommunicationways,IdrowntheconclusionthatPLCisaneconomicalandcompetitivecommunicationwayinpowersystem.BeingfamiliarwithPLT-22carrierchip,Idomanyexperimentsinlowvoltage220Vandsummarizetheallkindsoffactorswhichaffecttheattenuationoflowvoltagecarrierchannels.Ihavesomesensiblerecognizationonthechangeofchannelattenuationandanalyzetheattenuationandreflectionofpowerlinewhichhavedifferentimpedancecharacteristic.Atthesametime,IacquaintmyselfwithLonWorksmoredeeply.Inordertoadapttheattemuationchangeofchannels,Iintroduceanautomaticrelaytechnologyanddolargeexperimentsinpowerline.Theresultisthatthisschemecantrackthechangeofpowerlinechannelandthereliabilityofcommunicationisimproved.Thecablecarriercommunicationisthekeystoneofthispaper.Isurveytheattenuationofcablechannel,introduceatheoreticcalculationwayandprovideacalculationmodelwhichcancomparethetheoreticvalueandsurveyingvalue.Inthecablecarriercommunication,thecouplingtechnologyisoneofkeypoints.ThepaperanalyzesandsurveystheLC200couplerandimprovethecouplingefficiency.Atthesametime,thearticleintroducesanewcoupler—MCCwhichiswelcomedbypeopleanddoesthesimilaranalyse.Keywords:Powerlinecommunication,Distributionautomation,Adaption,Couplingtechnology,Channelattenuation,Cablecarrier,PLT-22,Signalattenuation华北电力大学（北京）硕士学位论文I目录第一章绪论.......................................................................1§1.1论文的背景.....................................1§1.2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.............................................4§2.1电力线载波通信技术............................4§2.1.1窄带通信技术..............................4§2.1.2扩频通信技术..............................4§2.2配电网主要的通信方式..........................8§2.3低压电力线通道特性分析.......................11§2.3.1阻抗特性.................................12§2.3.2干扰.....................................14§2.3.3信号的衰减及其变化......................15§2.4电力线传输理论................................17§2.4.1均匀传输线的基本方程....................17§2.4.2载波信号在电力线上的反射................19§2.5线路测量......................................22§2.5.1测试线路情况.............................22§2.5.2测量数据.................................23第三章LONWORKS技术...................................................25§3.1现场总线技术..................................25§3.2LonWorks技术.................................26华北电力大学（北京）硕士学位论文II§3.2.1LonTalk协议.............................27§3.2.2NeuronChip..............................27§3.3PLT－22电力线收发器..........................27§3.3.1PLT－22的内部结构.......................28§3.3.2PLT-22的特点...........................29第四章耦合技术...................................................................31§4.1电感耦合......................................31§4.1.1小功率变压器.............................31§4.1.2LC200耦合器.............................38§4.1.3MCC耦合器...............................43§4.1.4两种耦合器的比较........................44§4.2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...........................50§5.1中压配电网的特点..............................50§5．2电力线载波自适应中继方案....................51§5．3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华北电力大学（北京）硕士学位论文1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、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