鸭脖一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法和系统技术领域

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鸭脖一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法和系统技术领域

一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法及系统

技术

鸭脖1.本发明涉及电力线通信技术领域,尤其涉及一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法及系统。

背景技术:

2.现有技术中的高速电力线载波(hplc),也称为宽带电力线载波,是一种在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。通信网络以电力线为通信媒介,实现低压电力用户用电信息的汇聚、传输和交互。宽带电力线载波主要采用正交频分复用(ofdm)技术,频段采用2mhz-12mhz。宽带电力线载波通信技术将载有信息的高频信号耦合到电力线,通过电力线传输数据,利用专用电力线载波通信调制/解调装置将来自电力的高频信号耦合线并将其传输到终端进行接收。设备。该设备不需要专用的通信通道,运行维护成本相对较低。

鸭脖3.但是,由于宽带电力线载波通信系统采用电力线作为通信信道,且电力线结构复杂,受信道衰减、电磁兼容性和噪声干扰等影响.,电力线载波通信在载波中。数据信息在工频功率信号的信道上高速传输,具有工作环境恶劣、时变性大、干扰严重等缺点。低压和中压配电网结构复杂,通常沿线连接多个分支和配电变压器。容易产生折射、共振、驻波等现象电力载波 x10,使信号产生强烈的频率选择性衰落问题,严重影响通信质量。上述问题给使用中低压配电网作为数据通道带来了诸多困难,主要是由于信号传输衰减严重、噪声水平高、耦合阻抗随时间变化而造成的。因此,如何解决这些问题,提高信号传输的可靠性和稳定性是实现中低压配电网宽带电力线载波通信技术的关键,阻抗匹配是关键技术之一。

4.阻抗匹配是hplc通信技术中经常考虑的一种工作状态,反映了输出电路和输入电路之间的功率传输关系。当电路满足阻抗匹配时,将接收到最大的发射功率;当阻抗不匹配时电力载波 x10,负载接收的功率降低,输出功率电平降低,负载端接收的信号电平也降低,从而降低了信噪比,降低了接收质量接收端较差,导致通信质量变差,甚至无法识别信号。

技术实施要素:

鸭脖5.针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法及系统,以提高电力线载波的可靠性和稳定性通讯信号传输。

6.为了实现上述目的,本发明的第一方面提供了一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法,包括以下步骤:

7.步骤s100、根据网络的松散程度将配电网络分成若干阻抗匹配区间;

鸭脖8.步骤s200、对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区域内各从机的阻抗匹配参数,使各从机等效内阻载机与对应线路的连接阻抗一致。

9.进一步,根据网络松散度将配电网划分为若干个阻抗匹配区间的步骤包括:

10.步骤s110,从配网上游的第二个骨干节点开始,获取该节点的网络松散度;

11.步骤s120,判断骨干节点的网络松度与中继节点的网络松度之差是否大于

标准值,如果大于标准值,进入步骤s130,如果小于标准值,继续判断下一个骨干节点,直到判断出节点;

12. 在步骤s130中,将骨干节点设置为中继节点,作为下一个阻抗匹配区间的源节点。节点判断完成后结束,否则返回步骤s120继续判断。

13.进一步,网络松散度wsi由以下公式计算:

[0014][0015]

其中,js为相邻节点的松散度,i为节点序号,n为配网节点总数。

[0016]

进一步,相邻节点的松散度由以下公式计算:

[0017]

jsi=|γ

i-γ

我-1

|, (i=2,3,

n)(2)

[0018]

其中,γi 为第 i 个节点的电压/电流反射系数。

[0019]

进一步对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区间内各从载机的阻抗匹配参数,使各从载机的等效内阻和连接阻抗对应行的一致步骤包括:

[0020]

步骤s210,从第一个阻抗匹配区间开始优化;

[0021]

步骤s220,以待优化阻抗匹配区间末端的中继节点为优化目标,设置区间内各从载波的受电阈值s

迷你

,调整区间内其他可调从载波,使每个从载波的功率接收到值s


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pi

符合条件

pi

>s

迷你

,计算并记录此时中继节点在该区间内的发射功率s

pk

;

[0022]

步骤s230,测量并保存每个从载波优化后的等效内阻,使等效内阻与对应线路的连接阻抗一致;

[0023]

在步骤s240中,将上一次优化的中继节点作为下一次优化阻抗匹配区间的信号源,对下一次优化阻抗匹配区间进行优化,重复上述步骤s220和s230,直到整个配电网匹配完成。

[0024]

进一步,以下步骤用于测量等效内阻:

[0025]

采集每台从载机对应的电源线上的电压信号v1和电流信号a1,电压信号v1经过90度移相电路后转换成电压信号v2;

[0026]

以上三个信号分别作为输入信号经过乘法电路,电流信号a1、电压信号v2经过乘法电路1处理后输出w1,电流信号a1、电压信号v1经乘法电路1处理电力载波 x10,乘法电路2处理后输出w2,电流信号a1、电流信号a1经乘法电路3处理后输出w3;

[0027]

上面的w1、w2、w3信号经过低通滤波器1、2、3滤波得到信号s1、s< @2、s3;

[0028]

信号s1、s2、s3作为分频器的输入信号分别经过预设分频器:信号s1、信号s3经过分频器处理1然后输出resu1,信号s2、和信号s3经过分频器2处理后输出resu2,其中resu1、resu2是等效内阻阻抗的实部和虚部,分别。

[0029]

本发明第二方面提供了一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配系统,包括:

[0030]

阻抗匹配区间划分模块根据网络的松散程度将配电网划分为若干个阻抗匹配区间;

[0031]

阻抗匹配优化模块对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区间内各从载机的阻抗匹配参数,使各从载机的等效内阻与各从载机的连接阻抗对应的行。一致。

[0032]

进一步,阻抗匹配区间划分模块按照以下步骤划分阻抗匹配区间:

[0033]

从配网上游的第二个骨干节点开始,获取该节点的网络松散度;

[0034]

判断骨干节点的网络松散度与中继节点的网络松散度之差是否大于标准值且大于

然后进行下一步,如果小于,则继续判断下一个骨干节点,直到判断出节点为止;

[0035]

骨干节点设置为中继节点,作为下一个阻抗匹配区间的源节点。节点判断完毕后结束,否则返回上一步继续判断。

[0036]

进一步,阻抗匹配优化模块按照以下步骤进行优化:

[0037]


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从第一个阻抗匹配区间开始优化;

[0038]

以待优化的阻抗匹配区间末端的中继节点为优化目标,设置区间内各从载波的受电阈值s

迷你

,调整区间内其他可调从载波,使每个从载波的功率接收到值s

pi

符合条件

pi

>s

迷你

,计算并记录此时中继节点在该区间内的发射功率s

pk

;

[0039]

测量并保存每个从载波优化后的等效内阻,使等效内阻与对应线路的连接阻抗一致;

[0040]

将上一次优化的中继节点作为下一次优化阻抗匹配区间的信号源,优化下一次优化阻抗匹配区间,重复上述第二步和第三步,直到整个配网匹配完成。

[0041]

另外还包括一个阻抗测量模块,用于测量每个优化后的从载波的等效内阻,测量步骤如下:

[0042]

采集每台从载机对应的电源线上的电压信号v1和电流信号a1,电压信号v1经过90度移相电路后转换成电压信号v2;

[0043]

以上三个信号分别作为输入信号经过乘法电路,电流信号a1、电压信号v2经过乘法电路1处理后输出w1,电流信号a1、电压信号v1经乘法电路1处理,乘法电路2处理后输出w2,电流信号a1、电流信号a1经乘法电路3处理后输出w3;

[0044]

上面的w1、w2、w3信号经过低通滤波器1、2、3滤波得到信号s1、s< @2、s3;

[0045]

信号s1、s2、s3作为分频器的输入信号分别经过预设分频器:信号s1、信号s3经过分频器处理1然后输出resu1,信号s2、和信号s3经过分频器2处理后输出resu2,其中resu1、resu2是等效内阻阻抗的实部和虚部,分别。

[0046]

综上所述电力载波 x10,本发明提供了一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法及系统。该方法包括根据网络的松散程度将配电网络划分为若干个阻抗匹配区间;对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区间内每台从载机的阻抗匹配参数,使每台从载机的等效内阻与对应线路的连接阻抗一致。该系统用于执行该方法。本发明的自适应阻抗匹配方法和系统可以在保证接收功率电平大于最低可识别阈值的前提下,显着提高下游从载波的接收功率电平。该方法和系统自适应地解决了该问题。解决了宽带电力线载波通信过程中的阻抗失配问题。

图纸说明

[0047]

图。附图说明图1为本发明实施例提供的一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法的流程示意图;

[0048]

图。图2为本发明实施例将配电网划分为若干阻抗匹配区间的流程示意图;

[0049]

图。图3为本发明具体实施例将配电网络划分为若干阻抗匹配区间的配电网络示意图;

[0050]

图。图4为本发明实施例优化各阻抗匹配区间的流程示意图;

[0051]

图。图5为本发明实施例的阻抗测量模块示意图。


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具体实现方法

[0052]

本发明的第一方面提供了一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法,如图1所示。 1,包括以下步骤:

[0053]

步骤s100、根据网络的松散程度,将配电网络划分为若干个阻抗匹配区间。

[0054]

步骤s200、对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区域内每个从载机的阻抗匹配参数,使每个从载机的等效内阻与对应线路的接法电阻抗相同。

[0055]

在复杂的配电网络中,由于配电出口连接多台配电变压器和支线,受电端多,特性参数不同的混线。权力协调变得困难。无论如何调整各个载波的匹配阻抗,都无法识别和分析位于网络后半部分的接收节点接收到的载波信号强度。因此电力载波 x10,对于一个复杂的配电网络,需要结合网络拓扑结构和线路的参数模型,将一个大型的复杂配电通信网络划分为若干个小的阻抗匹配区间,使从属载机处于各自的各自的阻抗匹配间隔。内坐标匹配。

[0056]

具体如图2所示,步骤s100包括:

[0057]

在步骤s110中,从配电网络上游的第二个骨干节点开始,获取该节点处的网络松散度。第一个骨干节点的网络松散度设置为0。

[0058]

步骤s120,判断骨干节点的网络松散度与中继节点的网络松散度的差值是否大于标准值,如果大于步骤s130,如果小于,继续判断下一个骨干节点,直到该节点被判断。尤其是在第一个阻抗匹配区间内,直接判断节点网络的松散度是否大于标准值就足够了。

[0059]

在步骤s130中,将骨干节点设置为中继节点,作为下一个阻抗匹配区间的源节点。节点判断完成后,流程结束,否则返回步骤s120继续判断。

[0060]

下面用一个具体的实施例来进一步说明区间划分的方法。

[0061]

以图3所示的三分支网络为例。设s为图3中节点1到节点2的功率传输比,即:

[0062][0063]

其中,p1、p2是节点1和节点2的幂(分别标注在图3中的u1、u2处),u1、u2是节点的幂1和节点2,分别是节点2的电压,i

11

、我

12

分别是流入节点 1 和节点 2 的电流。电力线传输理论,有:

[0064][0065][0066]

γi=γu(4)

[0067]

其中,γu和γi分别是节点2的电压和电流反射系数。将公式 (2),(3),(4)) 代入公式 (1)得到:

[0068][0069]

其中,γ是电力线的传输常数,l是电力线的长度。 r、l、c、g分别为传输电力线的单位电阻、电感、电容和电导。电压/电流反射系数的值可以从公式(5).

[0070]

在划分阻抗匹配区间的过程中,参考了节点松散度的概念,将相邻节点的松散度记为jsi。 jsi是两个相邻节点之间反射系数差的绝对值,它的值反映了第i个节点和相邻i-1个节点之间的匹配复杂度。

[0071]

jsi=|γ

i-γ

我-1

|, (i=2,3,


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n)

[0072]

其中,n为配电网络中的节点总数。

[0073]

另外,网络松度用于表示i节点与上游网络的匹配复杂度,记为wsi,wsi是i节点上游所有节点节点松度的累加,即:

[0074][0075]

wsi值越大,到达i节点的载波信号衰减越严重,即i节点与其上游网络的匹配复杂度越高。因此,wsi 的大小用于确定网络中的区域边界点(中继节点)。如果 wsi 小于指定的限制,则将 i-node 和上游网络划分为相同的阻抗匹配区间;如果 wsi 大于指定的限制,则 i-node 为不属于上游网络的匹配区间,将 i-1 节点设置为中继节点,将 i 节点划分为下一个阻抗匹配区间以i-1节点作为中继节点,从而划分出庞大而复杂的配电通信网络。几个小的阻抗匹配间隔。

[0076]

具体如图4所示,步骤s200包括:

[0077]

步骤s210,从第一阻抗匹配区间开始进行优化。

[0078]

步骤s220,以待优化阻抗匹配区间末端的中继节点为优化目标,设置区间内各从载波的受电阈值s

迷你

,调整区间内其他可调从载波,使每个从载波的功率接收到值s

pi

符合条件

pi

>s

迷你

,计算并记录此时中继节点在该区间内的发射功率s

pk

.

[0079]

在步骤s230中,测量并保存每个从载波优化后的等效内阻,使等效内阻与对应线路的连接阻抗一致。

[0080]

步骤s240,将最后一个优化的中继节点作为下一个优化阻抗匹配区间的信号源,重组网络,优化下一个优化阻抗匹配区间,重复上述步骤s220和s230,直到整个配电网比赛结束。

[0081]

具体地,在步骤s230中,如图3所示的阻抗测量模块。 5用于测量等效内阻。

[0082]

阻抗测量模块主要负责实时读取每台从载机对应的电源线上的电压电流值。阻抗测量模块分别采集电源线上的电压信号v1和电流信号a1,电压信号v1经过90度移相电路后转换为电压信号v2。具体地,电流信号a1、电压信号v2经乘法电路1处理后输出w1,电流信号a1、电压信号v1经乘法电路2处理后输出w2,电流信号a1、电流信号a1经乘法电路3处理后输出w3,上述w1、w2、w3信号分别经过低电平滤波通过 filter 1、2、3 得到信号 s1、s2、s3。此时,信号s1、s2、s3作为分频器的输入信号分别通过程序分频器。具体地,信号s1、信号s3经过程序分频器1处理后输出resu1,信号s2、信号s3经过程序分频器2处理后输出resu2,其中resu1、resu2为阻抗分别为 的实部和虚部。程序除法器的实现不是硬件除法器,而是软件除法逻辑。测量模块中的除法单元采用430系列单片机作为主控制器实现除法逻辑。

[0083]

以上是根据本发明实施例的基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法的描述。

[0084]

本发明的第二方面提供了一种用于hplc通信的自适应阻抗匹配系统,包括阻抗匹配区间划分模块,根据网络的松散程度将配电网络划分为若干个阻抗匹配区间;阻抗匹配优化模块,对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区间内每个从载波的阻抗匹配参数。

使每个从载波单元的等效内阻与对应线路的连接阻抗一致。

[0085]

进一步,阻抗匹配区间划分模块按照以下步骤划分阻抗匹配区间:

[0086]


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从配网上游的第二个骨干节点开始,获取该节点的网络松散度;

[0087]

判断骨干节点的网络松散度与中继节点的网络松散度之差是否大于标准值,大于则下一步,若小于则继续判断下一步骨干节点,直到节点被判断;

p>

[0088]

骨干节点设置为中继节点,作为下一个阻抗匹配区间的源节点。节点判断完毕后结束,否则返回上一步继续判断。

[0089]

进一步,阻抗匹配优化模块按照以下步骤进行优化:

[0090]

从第一个阻抗匹配区间开始优化;

[0091]

以待优化的阻抗匹配区间末端的中继节点为优化目标,设置区间内各从载波的受电阈值s

迷你

,调整区间内其他可调从载波,使每个从载波的功率接收到值s

pi

符合条件

pi

>s

迷你

,计算并记录此时中继节点在该区间内的发射功率s

pk

;

[0092]

测量并保存每个从载波优化后的等效内阻,使等效内阻与对应线路的连接阻抗一致;

[0093]

将上一次优化的中继节点作为下一次优化阻抗匹配区间的信号源,优化下一次优化阻抗匹配区间,重复上述第二步和第三步,直到整个配网匹配完成。

[0094]

另外还包括一个阻抗测量模块,用于测量每个优化后的从载波的等效内阻,测量步骤如下:

[0095]

采集每台从载机对应的电源线上的电压信号v1和电流信号a1,电压信号v1经过90度移相电路后转换成电压信号v2;

[0096]

以上三个信号分别作为输入信号经过乘法电路,电流信号a1、电压信号v2经过乘法电路1处理后输出w1,电流信号a1、电压信号v1经乘法电路1处理,乘法电路2处理后输出w2,电流信号a1、电流信号a1经乘法电路3处理后输出w3;

[0097]

上面的w1、w2、w3信号经过低通滤波器1、2、3滤波得到信号s1、s< @2、s3;

[0098]

信号s1、s2、s3作为分频器的输入信号分别经过预设分频器:信号s1、信号s3经过分频器处理1然后输出resu1,信号s2、和信号s3经过分频器2处理后输出resu2,其中resu1、resu2是等效内阻阻抗的实部和虚部,分别。

[0099]

综上所述,本发明提供了一种基于hplc通信的自适应阻抗匹配方法及系统。该方法包括根据网络的松散程度将配电网络划分为若干个阻抗匹配区间;对每个阻抗匹配区间进行阻抗匹配协调,优化阻抗匹配区间内每台从载机的阻抗匹配参数,使每台从载机的等效内阻与对应线路的连接阻抗一致。该系统用于执行该方法。在本发明的自适应阻抗匹配方法和系统中,集成阻抗测量模块和自适应网络结构阻抗匹配优化模块后,通过测量发现,加入自适应匹配网络后输出功率提高了15%左右可以得出结论,该系统能够自适应地解决宽带电力线载波通信过程中的阻抗失配问题。

[0100]

鸭脖应当理解,本发明的上述具体实施例仅用于说明或解释本发明的原理,并不用于限制本发明。因此,凡在本发明的精神和范围内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。此外,本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求的范围和边界或该范围和边界的等效物的所有变化和修改。