基于OFDM調(diào)制技術(shù)的配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)
摘 要：本文提出了一種基于OFDM技術(shù)的配電自動(dòng)化通信系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：OFDM;配電自動(dòng)化通信系統(tǒng);INT51X1;W90N740
引言
配電線載波通信(DLC)不同于原有的高壓系統(tǒng)輸電線載波通信(PLC)方式。PLC一般是兩點(diǎn)之間通過阻波器并結(jié)合濾波器上送和下載高頻信號(hào),傳輸目標(biāo)明確,結(jié)構(gòu)簡單。而DLC則是一對(duì)多的通信方式,不設(shè)阻波器,通信信號(hào)在10kV及380kV配電網(wǎng)中傳輸,任何一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)都可以作為信號(hào)源和接收器,而變壓器(配變和變電站變壓器)則是信號(hào)的天然壁壘。
正交頻分復(fù)用(OFDM)是一種高效調(diào)制技術(shù),應(yīng)用于電力線高速數(shù)字通信具有以下優(yōu)越性：⑴頻帶利用率高;⑵抗ISI干擾能力強(qiáng);⑶抗信道衰落;⑷抗噪聲干擾。
系統(tǒng)組成及工作原理
本通信系統(tǒng)以10kV配電線為傳輸媒質(zhì),網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟浴翱偩�＋樹”為主,不同總線段可以互聯(lián)為開環(huán)的環(huán)網(wǎng)。系統(tǒng)由通信子站系統(tǒng)和主站系統(tǒng)兩部分組成。主站系統(tǒng)設(shè)置于110kV變電站,收集各10kV線路上全部子站的遙測(cè)遙控信息,根據(jù)確定的算法和控制策略,實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)配電網(wǎng)的安全監(jiān)視、自動(dòng)控制和保護(hù)。通信子站與FTU、TTU等配套使用,分布于配電網(wǎng)各處。
通信子站系統(tǒng)
子站系統(tǒng)主要由INT51X1芯片、W90N740微處理器、電平轉(zhuǎn)換芯片MAX3232、模擬前端(AFE)和耦合器組成。子站系統(tǒng)的原理如圖1所示。
INT51X1芯片
INT51X1是一個(gè)集成的MAC/PHY電力線收發(fā)器。INT51X1可以在惡劣的電力線通信環(huán)境下達(dá)到14Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速度。能夠根據(jù)信道上的信噪比選擇可用頻率,抵制深度衰減槽、噪聲和多徑衰落。在低SNR的信道中,不使用導(dǎo)頻就能夠?qū)崿F(xiàn)同步。 在INT51X1中,MAC采用具有避免沖突的載波偵聽多路存取(CSMA/CA)方案,并有優(yōu)先權(quán)設(shè)置和自動(dòng)重復(fù)請(qǐng)求(ARQ),通過包封裝,支持以太包的可靠傳輸。
INT51X1提供三種接口,即MII/GPSI、USB1.1和以太網(wǎng)口。三種模式分別為USB模式、PHY模式和Host/DTE模式。本系統(tǒng)選擇PHY模式,分別與W90N740和AFE接口,完成以太包和電力包之間的相互轉(zhuǎn)換。
W90N740微控制器
W90N740采用精簡指令系統(tǒng),是基于ARM7TDMI的32位微控制器。內(nèi)建有兩個(gè)以太網(wǎng)MAC控制器0和1,8K的指令緩存和2K的數(shù)據(jù)緩存。通過外部總線接口(EBI)可以與**的SDRAM、ROM/SRAM、flash存儲(chǔ)器或I/O互連。通過片內(nèi)以太網(wǎng)MAC控制器0與INT51X1接口,完成RS-232和IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。通過片內(nèi)串口UART外接一片MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片,即可實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通信功能,與FTU、TTU等自動(dòng)化設(shè)備相連。
