面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法，包括：采用三相同传方式进行下行工频通信；结合三相同传方式与正交编码方式进行上行工频通信。本发明专利技术还公开了一种应用于如上所述的面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法的三相多路电力线工频通信系统，包括工频通信子站设备和工频通信终端；下行工频通信时，位于变电所的工频通信子站设备在A、B、C三相同时调制；上行工频通信时，通过多馈线、三相上行同传、单相正交编码多路传输的方式提高通信速率。本发明专利技术的目的在于提出一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法及系统，能够在保证通信性能的前提下，大大提高工频通信速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及智能配电网
，特别是指一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法及系统。
技术介绍
智能电网是使用健全的双路通信、高级的传感器和分布式计算的电力传输与分配网络，其目的是改善电力传送和使用的效率，提高电网的可靠性和安全性。建立高速、双向、实时、集成的通信系统是实现智能电网的基础。目前，配电通信网的主要传输手段有：光纤、公共无线网络、自建专用无线网络、电力线载波通信、电力线工频通信等方式。电力线工频通信通过在电压、电流上叠加微小的畸变信号实现数据传输，由于低频工频畸变信号可穿越变压器，电力线工频通信技术具有能够跨越配电变压器远距离通信的独特优势，如果通过相关技术手段提升通信速率，该技术能够在智能配电网建设中发挥重要作用。双向工频通信技术的机理是利用电网电压和电流波形的微小畸变来携带信息，从而实现通信；基本特点是设置调制编码，通过多个工频周期内的电压过零时刻产生畸变信号，解调时候，以电压过零为基准通过时域差分去除背景干扰，突出畸变信号后进行检测从而实现通信。目前该技术已经在北美地区得到了应用，在远程抄表、负荷控制等领域有了一定的应用，国内部分高校和科研单位也在进行该技术的研究。目前智能配电网中应用的通信技术都有各自的优势，也存在一定的问题。光纤通信方式通信速率高、性能优良，但安装和线路维护成本昂贵，公共无线通信安装灵活、方便，但存在信号盲区和信息安全问题，低压电力线载波通信成本很低，但只能在220V/380V线路传输，中压电力线载波通信设备成本昂贵且通信性能差。传统的电力线工频通信技术在通信速率方面，电力线工频上、下行通信都采用单路编码单相传输，信号传输速率低，在通信性能方面，由于配电网各节
点存在电压相位差，传统的工频通信方式以本地电压过零为基准，会导致工频通信信号收发时域偏差从而严重影响通信性能。
技术实现思路
有鉴于此，针对电力线工频通信速率低的缺陷，本专利技术的目的在于提出一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法及系统，能够在保证通信性能的前提下，大大提高工频通信速率。基于上述目的本专利技术提供的一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法，包括：采用三相同传方式进行下行工频通信；结合三相同传方式与正交编码方式进行上行工频通信。在一些实施方式中，所述采用三相同传方式进行下行通信的步骤包括：通过3套驱动电路分别在三相过零时刻进行调制，产生电压畸变信号，A、B、C三相的相差为120°，其过零时刻相差约6ms；在位于配电变压器的工频通信终端进行接收时，由分别连接在A、B、C三相的不同单相终端分别接收或者由三相终端同时接收，使通信速率提高3倍。在一些实施方式中，所述结合三相同传方式与正交编码方式进行上行工频通信的步骤包括：利用多馈线信号进行并行传输；通过A、B、C三相同时进行工频畸变信号的传输；采用单相正交编码进行多路传输；其中，终端包括均匀分布在多条10KV支线的A、B、C三相。在一些实施方式中，所述采用单相正交编码进行多路传输的步骤包括：通过编码分组降低因配电网各节点电压相位存在差异而造成的对通信性能的影响。在一些实施方式中，所述编码分组方法包括：设T是工频周期，Is(t)为背景基波电流，包括基波和电网干扰，Ip(t)为在电压过零时刻的电流畸变信号，调制编码ci为在第i个电压过零时刻的调制编码，其包括±1，0三种取值，0表示没有调制信号，±1分别代表在不同电压过零时刻畸变信号的方向，这4个周期内的上行电流可表示为： I ( t ) = I s ( t ) + Σ i = 0 7 a ki I p ( t + i T 2 ) ; ]]>设bi为第i个电压过零时刻的检测向量，其包括±1两种取值，调制编码与检测向量之间具有如下关系： Σ i = 0 7 b i c i = ± 4 ; ]]>为了抑制2.5次工频谐波干扰的影响，采用1，3，6，8过零时刻调制代表信息“1”，而2，4，5，7过零时刻调制代表信息“0”，这样数据信息“1”的调制编码为：(1，0，1，0，0，-1，0，-1)，而数据信息“1”的调制编码为：(0，-1，0，-1，1，0，1，0)。在一些实施方式中，所述方法还包括：采用曼彻斯特编码的前导信息并结合时频分析的多路工频通信信号时域确定方法。在一些实施方式中，所述采用曼彻斯特编码的前导信息并结合时频分析的多路工频通信信号时域确定方法中包括对前导信息的处理步骤：采用双极性伪随机曼彻斯特序列编码p(k)进行前导信息的调制，其序列长度为N，其表达式为：p(k+N)＝p(k)， Σ i = 0 N - 1 p ( k ) p ( k + l ) = N , l = 0 - 1 , l ≠ 0 ; ]]>假设第j路前导信息采用p(k+j)编码进行调制，其中有N个序列码片，每个码片用2个周期中畸变信号位置来代表，xj(t)为该路前导信号在1个周期内的调制信号，在两个电压过零时刻都有调制脉冲，xj(t)可表示为： x j ( t ) = v j ( t ) - v j ( t + T 2 ) ; ]]>正交编码方式中，在同一10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法，其特征在于，包括：采用三相同传方式进行下行工频通信；结合三相同传方式与正交编码方式进行上行工频通信。

【技术特征摘要】
1.一种面向智能配电网的三相多路电力线工频通信方法，其特征在于，包括：采用三相同传方式进行下行工频通信；结合三相同传方式与正交编码方式进行上行工频通信。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用三相同传方式进行下行通信的步骤包括：通过3套驱动电路分别在三相过零时刻进行调制，产生电压畸变信号，A、B、C三相的相差为120°，其过零时刻相差约6ms；在位于配电变压器的工频通信终端进行接收时，由分别连接在A、B、C三相的不同单相终端分别接收或者由三相终端同时接收，使通信速率提高3倍。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述结合三相同传方式与正交编码方式进行上行工频通信的步骤包括：利用多馈线信号进行并行传输；通过A、B、C三相同时进行工频畸变信号的传输；采用单相正交编码进行多路传输；其中，终端包括均匀分布在多条10KV支线的A、B、C三相。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述采用单相正交编码进行多路传输的步骤包括：通过编码分组降低因配电网各节点电压相位存在差异而造成的对通信性能的影响。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述编码分组方法包括：设T是工频周期，Is(t)为背景基波电流，包括基波和电网干扰，Ip(t)为在电压过零时刻的电流畸变信号，调制编码ci为在第i个电压过零时刻的调制编码，其包括±1，0三种取值，0表示没有调制信号，±1分别代表在不同电压过零时刻畸变信号的方向，这4个周期内的上行电流可表示为： I ( t ) = I s ( t ) + Σ i = 0 7 a ki I p ( t + i T 2 ) ; ]]>设bi为第i个电压过零时刻的检测向量，其包括±1两种取值，调制编码
\t与检测向量之间具有如下关系： Σ i = 0 7 b i c i = ± 4 ; ]]>为了抑制2.5次工频谐波干扰的影响，采用1，3，6，8过零时刻调制代表信息“1”，而2，4，5，7过零时刻调制代表信息“0”，这样数据信息“1”的调制编码为：(1，0，1，0，0，-1，0，-1)，而数据信息“1”的调制编码为：(0，-1，0，-1，1，0，1，0)。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：采用曼彻斯特编码的前导信息并结合时频分析的多路工频通信信号时域确定方法。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述采用曼彻斯特编码的前导信息并结合时频分析的多路工频通信信号时域确定方法中包括对前导信息的处理步骤：采用双极性伪随机曼彻斯特序列编码p(k)进行前导信息的调制，其序列长度为N...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹晓华，周子冠，邸卓，丁一，刘柱，甄岩，李温静，王云棣，于华东，张喆，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网辽宁省电力有限公司信息通信分公司，国网信息通信产业有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11