配电网电力线载波信道建模与特性分析

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可靠、经济、灵活和弹性的信息通信网是实现配电网智能控制与管理的前提。随着城市配电网的发展,其结构也日益复杂,“无线+有线”的互补通信方式是未来配电网通信技术的发展方向之一。电力线载波通信(PLC)技术以现有的电力线作为通信信道,具有天然的网络通道优势与应用的灵活便利性,能够适应配电网多分支、多负荷的复杂结构,成为无线通信的重要补充与延伸。目前城市中压配电网大多为电缆线路与架空线路构成的混合型网络,载波信号在电缆线路和架空线路上的耦合方式及传输特性均存在较大的差异。因此,建立混合型中压配电网的载波信道模型,分析载波信号在混合型中压配电网中的传输特性,对PLC在电力物联网中的规划设计以及推广应用具有重要的理论意义和实用价值。首先,通过回路分析法,得到了中压配电网铠装地埋电缆7导体模型的单位长度参数的计算方法,考虑到地埋电缆在实际运行时为5导体模型,通过高斯消元法得到了地埋电缆5导体模型参数的计算方法。其次,提出了混合型配电网PLC信道建模输入阻抗法。该方法结合配电网的结构特点,将配电网划分为不同类型网络分支,并给出各类分支输入阻抗矩阵的计算方法,由传输线的链参数矩阵及各节点的输入阻抗矩阵,可求得网络中任意节点的电压向量,实现混合型配电网PLC信道建模。然后,提出了混合型配电网PLC信道建模BLT方法。该方法通过列写配电网总的传播矩阵和节点散射矩阵来求解网络任意节点的电压向量,实现混合型配电网PLC信道建模。该建模方法不受网络拓扑结构及线路类型限制,具有很强的适应性及可移植性。并且考虑到BLT信道建模法在实际应用中存在BLT方程阶数过大的问题,结合输入阻抗法,提出了改进BLT法,该方法可以有效地减少BLT方程的阶数。最后,在实现PLC信道建模的基础上,进一步研究中压配电网中线路长度、分支网络个数、分支网络分布、电缆屏蔽层和铠装层接地电阻、PLC设备耦合方式、无功补偿设备对混合型配电网PLC信号传输特性的影响进行分析,为混合型配电网PLC技术的实用化提供参考。
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