低压窄带电力线载波通信阻抗特性及阻抗匹配研究

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 7次 | 上传用户:leilei2740
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低压电力线是一个普遍存在的通信信道,阻抗是影响电力线载波通信可靠性的主要因素之一,目前的低压电力线载波通信的阻抗匹配电路通常为一个固定的无源电路。根据改进的比值法原理设计了一种低压电力线阻抗测量方法,根据这种方法设计了一套阻抗测量系统。对云南省一个典型的城乡结合部的低压集抄台区进行阻抗的测量,通过对台区拓扑结构、传输线的阻抗特性以及当地居民生活习惯分析和调查,确定了阻抗测量点、阻抗测量时间和设备接入方式。使用3σ准则对阻抗测量数据滤除粗大误差,并对阻抗测量数据进行时域和频域的分析。阻抗模值的平均值在20ms的时间内呈现明显的周期特性,周期约为10ms;阻抗的模值随着线路分支的增加而减小,阻抗模值波形的失真随着线路分支的增加而变严重;上午阻抗模值大于下午阻抗模值。阻抗模值在频率为80kHz~500kHz区间内先变大再减小,在频率在95kHz~100kHz区间内有最小值,此频段为电网固有的共振频段,电路出现陷波现象。阻抗的相角随着频率的增加而减小,均大于0。变压器侧阻抗角的最大值最大,拓扑末端阻抗角的最大值最小;下午阻抗角在高频段有小于0。的现象。得出整个低压电力线网络呈弱感性,电网分支的增加和用电器的接入是影响阻抗变化的主要因素,也是造成抄表成功率低的重要原因。对阻抗的模值和相角随频率变化的曲线进行多项式拟合,对四个测量点的阻抗模值的拟合多项式系数取平均值,得到台区上午阻抗随频率变化规律的拟合多项式。对载波频率点为150kHz.260kHz和480kHz的20ms阻抗模值数据进行低通滤波,使阻抗变化曲线更平滑;分别采用高斯逼近(Gaussian)和正弦曲线逼近(Sum of Sin Functions)的方式进行曲线拟合,并得出拟合函数。设计了基于粒子群算法的自动阻抗匹配系统并建立目标函数,通过调节π型无源网络中的电容值来匹配负载阻抗的变化。对负载阻抗为容性、阻性和感性时的电力线载波通信网络仿真,选择载波频率点为150kHz、260kHz和480kHz。结果表明,目标函数均在迭代20代后逐渐取得最优值。证明基于π型无源网络的粒子群算法能够较好的自动匹配负载阻抗的变化。
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