双向工频通信信号在配电网中传输特性的仿真分析.pdf

维普资讯 第34卷 第11期 继 电器 Vo1．34 No．11 40 2006年6月1日 RELAY Jun．1，2006 双向工频通信信号在配 电网中传输特性的仿真分析 陈晓辉 ，杨凌霄 (河南理工大学电气工程与 自动化学院，河南 焦作454003) 摘要 ：双向工频通信技术 (TWACS)是一种基于 电力配电网的新型数字通信技术。该文介绍 了双向工频通信 的基本原理 ，建立了工频通信的仿真模型 ，说明了调制信号产生的机理、推导了信号在线路中传播 以及通过变 压器时的传输特性，并应用小波变换对通信信号进行时频分析以服务于信号提取。 关键词 ：双向工频通信； 传输特性； 配 电网； 仿真 中图分类号：TM73 文献标识码 ：A 文章编号：1003-4897(2006)11-0040-04 0 引言 双向工频通信技术TWACS(TwoWayAutomatic CommunicationSystem)是一种在国外新兴的电力配 电网双向数字通信技术。它利用在电压过零处加入 一 微弱的畸变来实现信号的调制，具有通信距离远， 调制回路 配电变压器 抗干扰性能强，设备简单投资小的特点，与传统的电 图 1 双 向工频通信的结构示意图 Fig．1 Schematicdia~am ofTWACS 力载波相比最大的优势在于能够直接进行跨变压器 台区的通信，无需 中继装置。由DCSI公司开发的 始点作为基准点，调制信号在基准点后的第一个负 基于工频通信技术的系列产品，是美国能源部2004 过零处表示信息 “0”，在基准点后的第二个负过零 年推荐的低压配电网通信设备之一 。利用这一 处表示信息 “1” 。 技术实现远程抄表、状态监测、负荷控制等功能，必 2 工频通信信号在线路中的传输特性分析 将极大地提高我国的配电自动化水平。 本文建立 了双向工频通信信号产生和在配电网 2．1 调制信号的产生 中传输的数学模型，并在此基础上进行了理论分析 信号等效调制电路如图2所示。 和仿真实验，利用小波变换对信号进行时频分析以 服务于信息提取。 1 双向工频通信的基本原理 图1为双向工频通信的结构示意图。当变电站 图2 工频通信信号等效调制电路 母线电压接近零点处，调制变压器二次侧晶闸管触 Fig．2 EquivalentmodulationcircuitforTWACSsignal 发导通，使电网电压产生一个微弱的畸变，这一信号 晶闸管在O／=155。时触发导通，调制回路产生 可以跨越变压器台区被用户端接收，称之为出站信 电流 i ，并在调制变压器一次侧感应出电流 i ， 号(outboundsigna1)；与此相类似在配 电变压器的 L。 mod在变压器的漏感 。和电阻R。上产生压降u 。 0．4kV侧也可以调制出一个微弱的畸变 电流，被变 对于变电站 u 是出站信号，对于终端 imod是入站信 电站的信号检测装置所接收，称之为人站信号 (in— 号。降低调制变压器变 比或减小R 、 可 以增大 boundsigna1)。出站信号与入站信号的调制方法是 信号