全数字载波电表的研究.PDFVIP

维普资讯 东 北 电 力 大 学 学 报 第27卷第2期 JournalOfNortheastDianliUniversity V01．27．No．2 2007年4月 NaturalScienceEdition Apr．，2007 文章编号：1005-2992(2007)02—0063—05 全数字载波电表的研究 杜海霞 ，张 涛2 (1．青海省电力公司试验研究所高压室，青海 西宁810000；2．青海海北供电公司，青海 西宁 812200) 摘 要：设计了以ADI公司生产的AD7755为计量芯片，以快速 CPU为硬件平台进行软件解调的全 数字载波电表，在低成本条件下实现了数字电表的高精度计量与载波通信功能。 关 键 词：AD7755；低压电力线 ；载波通信 中图分类号：TN914．5 文献标识码 ：A 人均用电量的大幅度增加使得 “一户一表”制度得到大面积推广，由于原来的机械式电表存在很多 问题 ，被电子式电度表取代已经是大势所趋。 同时随着我国电力工业市场化进程的加快，不再把用户作为被动的负荷，而是主动的市场参与者。 随时掌握用户的用电情况，有利于市场细分，加强需方用电管理，制定更加合理的电价机制和营销策略， 在此形式下原来的人工抄表已经无法适应形式。 根据这一现状，本文设计出一种全数字化的载波电表，以ADI公司生产的AD7755为计量芯片，以 快速 CPU电表管理和载波集抄的综合功能，由于没有专门的载波通信芯片，具备低成本、调试方便的 特点。 由于电表计量是比较成熟的技术，因此载波通信性能与成本就成为Ic卡电表集抄系统的关键。 1 低压电力线的信道特性与通信模式 要利用低压电力线传输数据，首先必须对其信道特征进行了解。目前还难以找到一个较为准确的 数学模型来描述电力线的信道，引用文献[2]的近似表示方法为：一个带加性干扰噪声的时变滤波器与 一 个多径时延和衰减信道的线性组合： ’ h(t)=A(d ∑ (t一r．i)+Z(t) (1) 公式(1)中的Z(t)表示信道中的干扰噪声，主要是由电网中的各种用电负载和电力电子设备引起 的，其中 为信号能够到达接收机的路径数，其数量主要取决于低压电力线路的网络结构；g是第i条 路径的衰落系数，丁为第i条路释的时延。A为信号衰减函数，由载波发信端与接收端之间的距离d和载 波信号的中心频率，决定，其表达式为： A(d =e-(do4t妒’×d (2) 其中：a。、a为衰减系数；后为衰减因子的指数，在0．5～1之间；g，n。，a，k均是经过大量的实际测 收稿 日期 ：2006—11—20 作者简介：it海霞(1970一)，女，青海省电力试验研究所高压室工程师 维普资讯 东北电力大学学报 第27卷 量，运用统计规律得出的。 从近似的衰减公式(2)可以看出，低压电力线信号的载波衰减随距离的增大而增大，并且信号衰减 与其相应的频率有关，一般情况下，信号频率越高，衰减也就越大。 不同场所、不同时间的电力线路干扰和衰减情况大不相同，通过大量实验对电网中载波信号的衰减 测量，对主要的强干扰源如UPS电源、节能灯、充电器等进行频谱分析，大量的统计数据再结合反映载 波信道的近似公式(1)、(2)可得出大致的结论：在5O一500kHz国家规定的电力载波频率中，100kHz 以下衰减较小但受50Hz赫兹工频电流影响大，150—500kHz频段衰减严重但受50Hz的工频影响小， 100—