[发明专利]智能配电网中的载波通信信道电压传输特性提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力线载波通信信道建模技术领域，特别涉及一种智能配电网中的载波通信信道电压传输特性提取方法。

背景技术

电力线载波通信是以电力线为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种通信方式。电力线遍及千家万户，其作为通信媒介具有应用的广泛性和经济性。电力载波通信为在已加载工频电力信号的通路上传输高速数据信息，因而具有工作环境恶劣、干扰严重、时变性大等特点。同时信号很容易产生反射、驻波、谐振等现象，使信号的衰减特性极其复杂，造成电力载波通信信道具有很强的频率选择性。因此如何精确地建立有效的电力载波通信信道传输模型，进而根据频率选择特性确定最佳信号传输频率，对于电力载波通信技术的发展和应用支持具有重大理论意义和实用价值。近十年来，国内外众多学者在电力线信道建模方面做了大量的工作。在已有的电力线信道建模方法中，决定信道建模可靠性和准确性的两个重要因素是模型参数和建模算法。

按照模型参数的获得方法，信道建模方法可分为自顶向下法和自底向上法。自顶向下法通常将电力线通信信道看作多径模型，然后通过实测得到实际电力线的传输特性，再经过曲线拟合得到所需的建模参数。由于各种方法的参数拟合算法不同，并且由于PLC信道的时变性和复杂性造成实测结果的差别很大，使得不同研究者得出的最佳路径模型各不相同，因此没能形成统一的模型。自底向上法的主体思想是考虑阻抗不匹配点的反射和衰减，对实际网络拓扑中所有从信号发送点到信号接收点的所有路径进行枚举，然后简化分类。此类建模方法在对前行波处理时进行了很大的简化，所获得的结果误差较大；且该类建模方法计算量大，只适合于简单的树形电力拓扑。

同时建模方法还可分为时域法和频域法。在时域模型中，电力线信道被看作是一个多径的环境，用反射模型来表示其物理特性。上面所说的自顶向下法和自底向上法均为时域模型，其考虑信号在节点处的折反射情况，当多个分支连接到一个节点上面时反射模型将变的非常复杂。频域建模的主要思想是将整个网络分解成子网络的级联形式，求出各子网络的传输矩阵或散射矩阵，通过级联求出整个网络的传输特性。该方法的优点是考虑了所有信号的反射特性而不管网络的复杂性。但随着智能配电网的研究和建设的深入，中压配电网可能出现环网或格状网结构，此时整个网络则不能简单地分解成各个子网络，应用该方法也将存在较大困难。

发明内容

为解决目前的信道建模方法难以应用于智能配电网新的网络拓扑的问题，本发明提出了基于信息节点的智能配电网中的载波通信信道电压传输特性提取方法。

本发明的技术方案为一种智能配电网中的载波通信信道电压传输特性提取方法，包括以下步骤：

步骤1，在智能配电网内的信号源、负载及电力线与网络节点之间设一个信息节点，并在信号源与其内阻之间引入一个信息节点D_S；

步骤2，根据电力线传输基本理论，建立智能配电网内所有电力线两端信息节点的电压电流之间的关系；根据欧姆定律，建立智能配电网内所有负载的电压电流之间的关系；信号源与相邻的网络节点之间的信息节点记为D₁，根据电路基本理论，建立信息节点D_S与信息节点D₁的电压电流之间的关系；根据电路基本理论，建立网络节点和相接的信息节点间的电压电流之间的关系；

步骤3，根据步骤2所得四种关系，建立智能配电网的网络方程，根据网络方程求解出信号发射源与接收源间的电压传输特性。

本发明的基于信息节点的智能配电网中的载波通信信道电压传输特性提取方法，首先将每条电力线看成一个子网络，求出各条电力线的传输关系式，然后在多条分支连接的节点处根据电路基本理论写出电力线、负载及信号源之间的电压电流关系式；最后根据传输关系式和电压电流关系求出信号发射点到信号接收点之间的传输特性。本发明能够方便地解决智能电网中可能出现的环网或格状网等电力拓扑对电力线信道建模的要求，实施方便，计算简单。本发明受国家自然科学基金(51007065)资助，具有实用性。

附图说明

图1 是本发明实施例的复杂电力拓扑示意图。

图2 是本发明实施例的电力线及其信息节点示意图。

图3 是本发明实施例的负载及其信息节点示意图。

图4 是本发明实施例的网络节点及其信息节点示意图。

图5 是本发明实施例的信息源及其信息节点示意图。

图6 是本发明实施例的简单电网拓扑示意图。