基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统，该方法包括：根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间；采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配。本发明专利技术提供的基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统，解决了目前电力线载波通信阻抗匹配方法只可改善点对点模式下的通信质量，无法实现多通信节点的载波网络中各通信节点间的功率协调分配的问题，能够实现多通信节点的载波网络中各通信节点间的功率协调分配，将复杂的中压配电网络划分为若干个阻抗匹配区间，采用粒子群优化算法进行阻抗匹配，匹配方法原理清晰，计算速度快。

Impedance Matching Method and System for Medium Voltage Distribution Network Carrier Communication Based on Network Looseness

【技术实现步骤摘要】
基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统
本专利技术涉及电力线载波通信
，特别是涉及一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统。
技术介绍
电力线载波通信是一种以电力线路作为媒介进行数据或语音信息传输的技术，其利用现成的配电网络作为通信信道，具有天然网络通道资源、运行费用少和维护成本低等得天独厚的优势。但与光纤、同轴电缆等其他专用有线传输介质不同，电力线并不是为实现通信目标而设计的，其载波信道特性与实际电网的拓扑结构、线路特性、负载情况等因素息息相关。受多种不可控因素影响，致使载波信号的通信信道特性复杂多变，难以预估，导致信号在传输过程中衰减严重，且呈现显著的时间、频率选择性。在“一主多从”的网络传输模式下，多个从载波机处接收到的信号质量参差不齐，必须要考虑各通信节点间的功率协调分配，避免出现“一个接收功率裕度很大，另一个识别不到”的功率失衡问题。目前，阻抗匹配方法常用的方法多为单节点的阻抗匹配，分为两类：一类是基于智能算法求取阻抗匹配参数，一类是通过设计耦合电路实现阻抗匹配。这两种方法在单节点匹配中都取得显著效果，但都只考虑单节点通信下本通信节点的载波功率能够最大化的注入与接收，而在一主多从网络模式下的匹配时，无法协调各从载波机间的功率分配问题，适用范围存在一定局限性。然而，实际中压配电网中存在多个信息传输节点，且配电线路上无阻波器的安装，载波信号流经整个配电线路，对具有多通信节点的载波网络而言，必须要考虑各通信节点间的功率协调分配，避免出现“一个接收功率裕度很大，另一个识别不到”的功率失衡问题。因此，电力线载波通信系统网络模式下、多通信节点间的自适应阻抗匹配算法是PLC技术在中压配网中推广应用的一个技术瓶颈。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统，解决了目前电力线载波通信阻抗匹配方法只可改善点对点模式下的通信质量，无法实现多通信节点的载波网络中各通信节点间的功率协调分配的问题，能够实现多通信节点的载波网络中各通信节点间的功率协调分配，将复杂的中压配电网络划分为若干个阻抗匹配区间，采用粒子群优化算法进行阻抗匹配，匹配方法原理清晰，计算速度快。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法,所述方法包括：根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间；采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配。可选的，所述主干线路的网络松散度表示主干线路上i节点与上游网络的匹配复杂度，记为WSi，为i节点的上游网络所有节点的节点松散度的累加值，所述节点松散度表示i节点与相邻i-1节点的匹配复杂度，记为JSi，为相邻节点间反射系数差的绝对值，WSi表示为，其中，i为节点数，i为不小于2的整数。可选的，所述根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间，具体包括：步骤一，根据公式求得主干线路的网络松散度的值；步骤二，判断的值是否超过设定限值；步骤三，如果不超过，则将i节点与上游网络划分为同一阻抗匹配区间；如果超过，则将i节点划入以i-1节点为区间分界点的下一阻抗匹配区间；步骤四，重复步骤一至三，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间，其中，相邻两个阻抗匹配区间之间的节点为中继节点。可选的，所述采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配，具体包括：以所述阻抗匹配区间末端的中继节点作为优化目标，以确保所述中继节点的功率传输电平最大为目标函数；设定所述阻抗匹配区间内各从载波机的接收门限值，以各从载波机的接收功率大于所述接收门限值为约束条件；对所述阻抗匹配区间内的各节点间的功率进行协调分配；将经协调分配的所述阻抗匹配区间内的等效内阻转换为对应的节点阻抗；将所述阻抗匹配区间末端的中继节点作为下一阻抗匹配区间的信号源，重组网络，进行下一阻抗匹配区间的最优协调匹配。本专利技术还提供了一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配系统，应用于上述的基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法，所述系统包括：阻抗匹配区间划分单元，用于根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间；阻抗协调匹配单元，采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配。可选的，所述阻抗匹配区间划分单元包括网络松散度计算单元、网络松散度判断单元和阻抗匹配区间划分判定单元，所述网络松散度计算单元用于根据公式求得主干线路的网络松散度的值，所述网络松散度判断单元用于判断的值是否超过设定限值，所述阻抗匹配区间划分判定单元根据所述网络松散度判断单元的判断结果，进行阻抗匹配区间的划分。可选的，所述阻抗协调匹配单元包括粒子群优化算法单元和阻抗匹配单元，所述粒子群优化算法单元，用于以所述阻抗匹配区间末端的中继节点作为优化目标，以确保所述中继节点的功率传输电平最大为目标函数，设定所述阻抗匹配区间内各从载波机的接收门限值，以各从载波机的接收功率大于所述接收门限值为约束条件，对所述阻抗匹配区间内的各节点间的功率进行协调分配；所述阻抗匹配单元将经协调分配的所述阻抗匹配区间内的等效内阻转换为对应的节点阻抗。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供的基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法及系统，解决了目前电力线载波通信阻抗匹配方法只可改善点对点模式下的通信质量，无法实现多通信节点的载波网络中各通信节点间的功率协调分配的问题，本专利技术适用于各种复杂程度的多点通信模式下的阻抗匹配问题，当配电网络非常复杂而无法整体匹配时，只需根据网络松散度，将其划分为若干个可匹配的阻抗匹配区间，然后使用粒子群智能算法在各个阻抗匹配区间中的节点阻抗进行匹配，即可实现多节点通信下的工具协调问题，优化方法原理清晰，计算速度快。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例中基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法方法流程图；图2为本专利技术实施例中基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配系统结构示意图；图3为本专利技术实施例主从网络模式下中压配网结构示意图；图4为本专利技术实施例功率传输比与反射系数关系示意图；图5为本专利技术实施例优化匹配前中压配网结构示意图；图6为本专利技术实施例优化匹配前中压配网节点功率传输曲线；图7为本专利技术实施例优化匹配后中压配网阻抗匹配区间划分结构示意图；图8为本专利技术实施例优化匹配后的第一阻抗匹配区间各节点优化后功率传输曲线；图9为本专利技术实施例优化匹配后的第二阻抗匹配区间各节点优化后功率传输曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法，其特征在于，所述方法包括：根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间；采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法，其特征在于，所述方法包括：根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间；采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配。2.根据权利要求1所述的基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法，其特征在于，所述主干线路的网络松散度表示主干线路上i节点与上游网络的匹配复杂度，记为WSi，WSi为i节点的上游网络所有节点的节点松散度的累加值，所述节点松散度表示i节点与相邻i-1节点的匹配复杂度，记为JSi，JSi为相邻节点间反射系数差的绝对值，WSi表示为，其中，i为节点数，i为不小于2的整数。3.根据权利要求2所述的基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法，其特征在于，所述根据主干线路的网络松散度，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间，具体包括：步骤一，根据公式求得主干线路的网络松散度WSi的值；步骤二，判断WSi的值是否超过设定限值；步骤三，如果不超过，则将i节点与上游网络划分为同一阻抗匹配区间；如果超过，则将i节点划入以i-1节点为区间分界点的下一阻抗匹配区间；步骤四，重复步骤一至三，将中压配网划分为若干个阻抗匹配区间，其中，相邻两个阻抗匹配区间之间的节点为中继节点。4.根据权利要求1所述的基于网络松散度的中压配网载波通信阻抗匹配方法，其特征在于，所述采用粒子群优化算法，对每个所述阻抗匹配区间内的各节点阻抗进行最优协调匹配，具体包括：以所述阻抗匹配区间末端的中继节点作为优化目标，以确保所述中继节点的功率传输电平最大为目标函数；设定所述阻抗匹配区间内各从载波机的接收门限值，以各从载波机的接收功率大于所述接收门限值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，苗子颖，赵洪山，李永亮，陈浩，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：河北,13