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，在电力网络的关键位置设置信息节点；利用电力线传输基本理论作为核心计算得到电力线两端信息状态的关系；利用电路基本理论作为核心计算得到网络节点处的电流电压关系式；利用电力线传输关系式和电流电压关系式写出网络状态矩阵，求解网络任何两个信息节点处的传输特性。该方法可适用于树形、环网以及网格化等各种网络拓扑结构，为在智能配电网中压电力线采用载波通信技术提供了技术支持。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电力线载波通信信道建模
，特别涉及一种。
技术介绍
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。
技术实现思路
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，本专利技术提出了基于信息节点的。本专利技术的技术方案为一种， 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怂；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，建立信息节点怂与信息节点仏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。本专利技术的基于信息节点的， 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。本专利技术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。本专利技术受国家自然科学基金(51007065)资助，具有实用性。附图说明图1是本专利技术实施例的复杂电力拓扑示意图。图2是本专利技术实施例的电力线及其信息节点示意图。图3是本专利技术实施例的负载及其信息节点示意图。图4是本专利技术实施例的网络节点及其信息节点示意图。图5是本专利技术实施例的信息源及其信息节点示意图。图6是本专利技术实施例的简单电网拓扑示意图。图7是本专利技术实施例的仿真计算所用的树形电力拓扑示意图，其中图7a为原始的网络拓扑图，图7b为对图7a中原始的网络拓扑图添加信号节点的结果。.图8是本专利技术实施例的树形网络仿真结果波形图，其中图8a为幅频特性图，图8b为相频特性图。图9是本专利技术实施例的简单的环网拓扑结构示意图。图10是本专利技术实施例的简单的格状网络拓扑结构示意图。图11是本专利技术实施例的环网传输特性频谱图，其中图Ila为幅频特性图，图lib 为相频特性图。图12是本专利技术实施例的格状网络传输特性频谱特性图，其中图12a为幅频特性图，图12b为相频特性图。具体实施例方式以下结合附图和实施例详细说明本专利技术技术方案。本专利技术实施例提供的包括以下几部分步骤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弓丨入一个信息节点怂。电力线载波通信信道建模的目的是求出从发射源到接受点之间的信道传输特性。 结合附图1简要说明如下图中所示的复杂网络主要包括信号源Ks及信号源内阻Zs、负载 ^Li，么」、线路Line 1，…，Line i，Line j以及网络节点。实施例将网络节点分为中间节点C和信号源负载节点r两类。中间节点只连接电力线，如图中所示的中间节点G和 。信号源负载节点至少连接一个负载或信号源，如图中所示的信号源负载节点A、/;、/;和 。为了更好的描述网络的状况，本专利技术引入信息节点的概念，在信号源、负载及电力线靠近网络节点处均增设一个信息节点。如图1中所示，信号源靠近网络节点T1处的信息节点为久H，负载、靠近网络节点Ti处的信息节点为久η，电力线Zifle i靠近中间节点 处的信息节点为久jn。由于信号源存在内阻，使得信号源电压与信息节点仏的电压不相等，为此在信号源处再引入一个信息节点久。本专利技术将求解信号源Ks到各个负载处的信道传输特性问题转化为求解信息节点怂到与负载相接的信息节点(如久η)之间的信道传输特性问题。图1中还有久i2、久i2、礼3为与负载节点Ti相接的信息节点，久、从j2、从jn为与中间节点 相接的信息节点，久t2、久t2、久t3为与负载节点Tt相接的信息节点。假设某电力网络由 条电力线和/7个负载组成。每条电力线的两端都与网络节点相接，因此与电力线相关的信息节点有2 个；同理，与负载相关的信息节点有《个，信号源端的信息节点怂和久η。设S为整个网络的信息节点个数，则S=2m+n+2(1)对每个信息节点均需求解出该节点的电压和流出该节点的电流，则整个电力网络共有 4m+2n+4个未知量。设电流参考方向均以流出网络节点为正。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仏，根据电路基本理论，建立信息节点久与信息节点仏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。附图2为电力线及其信息节点示意图。根据传输线理论可得出信息节点仏和込之间的电流电压关系式为U2 = U1Chyx + IlZcSh γ χ-I2 - Ifk γχ + sky χ(2)—其中，CZ1和U2分别为信息节点代和込的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡伟，乐健，刘开培，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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