基于电力线载波通信模块的远程照明电路监测系统设计文献综述

 2022-08-03 15:17:13

文献综述:

基于电力线载波通信模块的远程照明电路监测系统设计

一、研究目的及意义

目前我国路灯测控系统中大量使用的是数传电台、机、电话线、无线网络等传输方式。采用传统数传电台的通讯模式,不仅需建造发射塔,而且覆盖范围非常有限,位置固定,不能移动,且投资成本高,覆盖范围越广,建造费用也越高。随着城市建设不断发展,将阻碍发射塔和终端的通讯,而且,恶劣天气的影响、其他干扰、巡视的困难,现路灯监控系统存在着许多弊端。随着传呼通讯使用者越来越少,机控制方式也面临传呼台解散等问题。电话控制也有铺设线路困难、运行费用高等难题。电力线载波通讯通过路灯供电系统传输控制路灯的信号,进而实现一种自动控制、维护及时的公共路灯照明远程监控系统,不需要铺设专用的线路,大大的节约了成本,有着很光明的前景。从这种思路出发设计一套基于电力线载波通讯技术的公共路灯远程监控系统是非常必要的。

利用电力线载波通信技术搭建的照明网络系统[1],不仅能实时控制局部或者单个路灯的状态,还能通过对路灯电压、电流、功率的测量,反馈路灯的故障信息,而且通过对上报信息的分析,优化照明策略,实现节约能源。

  1. 国内外概况

早在1838年,英国的Edward Davy就通过电力线来检查伦敦到利物浦之间处于无人居住区的电报传输系统的供电电池的电压;在1897年,英国的Joseph Routin和C.E.L.Brown申请了电力线信号电表专利;美国的Chester Thoradson在1905年申请了关于远程抄表系统的专例。

通过高压电网进行声音信号传送[2]的CFT(carrier frequency transmission)技术始于20世纪20年代。发布广阔的电网提供了一条双向通信信道,在那个时期,电话线网络的覆盖范围并不广阔,而高压电网具有低噪声的特性,加上相对较高的载波频率(15~500kHz),就能使得功率为10W的信号的通信距离达到900公里。这对于高压电力网的管理和监控来说具有重要意义,例如实现变压站和电厂之间的通信。在开始阶段,只用于传输语音信号,后来实现了遥测和遥控。

与此同时,RCS(ripple carrier signaling)技术开始应用于中低压电力网。RCS技术的最早应用实例是1930年西门子公司在德国波茨坦建立的Telenerg工程。RCS系统最初是为了实现负荷管理功能[3],它只能实现单项数据传输。RCS系统由于工作在较低的频率段(125~3000Hz),所以注入的载波信号在中低压电网上的信号衰减很小,并且能够跨越变压器传输[4]。但是,电力线网的输入阻抗在低频段也比很小,因此相对于CFT,RCS发送器需要更大的信号功率,一般应用范围在10~100kW之间[5]

1984年建立的Enermet MELKOTM系统也应用了RCS技术,它采用了更高效的PSK调制方式,提高了数据传输率(达到50bit/s),并能够进行双向数据传输,频带范围为3025~4825Hz,载波信号可以跨越变压器传输,信号功率也相应减小。该系统主要用于远程抄表和负荷管理[6]。与此相应的系统有ABB公司的DLC-MTM和RMS公司的PowerNetTM。他们载波频率范围为10~100kHz,因此,所需的信号传输功率比MELKOTM更小,但是需要增加旁路装置才能跨越变压器[6]

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