當(dāng)前位置:首頁 > 汽車電子 > 汽車電子技術(shù)文庫
[導(dǎo)讀]利用OFDM調(diào)制技術(shù)的配電自動化通信系統(tǒng)方案 配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)可采用的通信有光纖、配電載電(DLC:DistribuTIon Line Carrier)、無線、有線等多種方式。10kV配電線路從變電

利用OFDM調(diào)制技術(shù)的配電自動化通信系統(tǒng)方案

配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)可采用的通信有光纖、配電載電(DLC:DistribuTIon Line Carrier)、無線、有線等多種方式。10kV配電線路從變電所出發(fā)可以延伸到線路上的任一測、控點(diǎn),所以DLC是最經(jīng)濟(jì)、可靠的通信方式之一,是配電自動化的首選通信方式。

配電線載波通信(DLC)不同于電力系統(tǒng)原有的高壓系統(tǒng)輸電線載波通信(PLC:Power Line Carrier)方式。PLC一般是兩點(diǎn)之間通過阻波器和結(jié)合濾波器上送和下載高頻信號,傳輸目標(biāo)明確,結(jié)構(gòu)簡單。而DLC則是一對多的通信方式,不設(shè)阻波器,通信信號在10kV及380kV配電網(wǎng)中傳輸,其上裝設(shè)的任何一個通信節(jié)點(diǎn)都可以作為信號源和接收器,而變壓器(配變和變電站變壓器)則是信號的天然壁壘。配電線信道具有高噪聲、阻抗變化范圍大、損耗大等特性,所以以配電網(wǎng)電力線作為通信媒介比高壓輸電線困難得多,利用配電線載波通信需要解決一系列相關(guān)問題。

正交頻分復(fù)用(OFDM:Orthogonal Frequency Division MulTIplexing)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。

OFDM基本原理

OFDM的基本原理是將編碼后的數(shù)據(jù)由串行傳輸轉(zhuǎn)換為并行傳輸, 采用頻率上等間隔的N個子載波分別進(jìn)行調(diào)制,調(diào)制后的N個子載波信號相加后同時發(fā)送。由于符號的速率大大減慢,傳輸?shù)臅r間大大延長,因而提高了抗多徑衰落,抗時延擴(kuò)展的能力,減少了符號間干擾影響,并且通過選擇載波間隔(△f=1overT,其中,T為符號周期)使這些子載波在整個符號周期上保持頻譜的正交性。在接收端利用載波間的正交性能保證無失真的復(fù)原發(fā)送信號。

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?總線+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信息,根據(jù)確定的算法和控制策略,實現(xiàn)對整個配電網(wǎng)的安全監(jiān)視、自動控制和保護(hù)。通信子站與FTU,TTU等配套使用,分布于配電網(wǎng)各處。這里先介紹子站系統(tǒng)部分。

通信子站系統(tǒng)

子站系統(tǒng)主要由Intellon公司的INT51X1芯片,華邦公司的W90N740微處理器,電平轉(zhuǎn)換MAX3232、模擬前端(AFE)和耦合器(Coupler)組成。

INT51X1芯片

INT51X1芯片[1][2]是一個集成的MAC/PHY電力線收發(fā)器。利用它,通過電力線就可以進(jìn)行高速的數(shù)據(jù)通信。INT51X1完全符合HomePlug電力聯(lián)盟工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)V1.0.1,采用Intellon專利的PowerPacket OFDM技術(shù)。PowerPacket的具體技術(shù)參數(shù)如下:

速度14MB/s;頻帶4.3~20.9MHz;OFDM信號調(diào)制,84個載波信道,自動信道適應(yīng),前向糾錯;載波調(diào)制方式支持DQPSK、DBPSK、ROBO;讀寫方式支持CSMA/CA;符合FCC-15輻射標(biāo)準(zhǔn);通信加密;0.25 m技術(shù)加工;工作頻率100MHz;工作電壓核心電壓2.5V,3.3V/5V輸入輸出電壓;工作環(huán)境0~70℃。

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(SNR)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?。–SMA/CA)方案,并有優(yōu)先權(quán)設(shè)置和自動重復(fù)請求(ARQ),通過包封裝,支持以太包的可靠傳輸。在保證服務(wù)品質(zhì)(QoS)的前題下,為多媒體有效載荷(包括聲音、數(shù)據(jù)、音頻和視頻)提供必需的帶寬。

INT51X1提供三種接口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[3][4]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)可以與外掛的SDRAM、ROM/SRAM、flash memory或I/O互連。通過片內(nèi)Ethenet MAC Controller 0與INT51X1接口,完成RS232標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。通過片內(nèi)串口UART上外接一片MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片,即可實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的RS232通信功能,與FTU,TTU等自動化設(shè)備相連。

INT51X1與W90N740的硬件連接


由于本系統(tǒng)選用PHY模式,通過MII接口與微控制器相連。MII(Media Independent Interface,媒質(zhì)獨(dú)立接口)是一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口,提供PowerPacket MAC與IEEE802.3 以太網(wǎng)MAC控制器之間的互連。

MII接口的幀結(jié)構(gòu)如下:

模擬前端(AFE)完成放大和濾波功能,選用8v AFE。

耦合器(Coupler)與10KV電力線耦合。

軟件設(shè)計

INT51X1的初始化是通過配置EEPROM(AT93C46)完成的,應(yīng)寫入自己的MAC地址(這個MAC地址是唯一的)。

因為ARM7TDMI是W90N740的內(nèi)核,使用ARM7匯編語言編程。實現(xiàn)功能:從RS232口接收FTU/TTU數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換為802.3協(xié)議IP包,經(jīng)MAC發(fā)送給INT51X1;經(jīng)MAC接受INT51X1數(shù)據(jù),解包,通過RS232口送FTU/TTU。

W90N740上電后初始化,初始化完成后發(fā)送特殊的呼叫信息給主站(64字節(jié)全5),握手過程完成后即進(jìn)入通信運(yùn)行。

握手過程如下:

首先子站對主站廣播(發(fā)送呼叫信息64字節(jié)全5),收到回復(fù)自己的響應(yīng)信息(64字節(jié)全3)后,填寫本子站通信的目的地址(即發(fā)來回復(fù)的主站地址),進(jìn)入正常通信。若收不到響應(yīng)信息,則每隔1分鐘重復(fù)發(fā)送呼叫信息。

任何子站收到其它子站的廣播呼叫信息(由地址辨認(rèn)),均不予理會。此策略可保證電力線正常運(yùn)行條件下,各子站與本總線網(wǎng)上主站的通信。當(dāng)故障斷電后重新供電時,各子站與本網(wǎng)主站或臨時聯(lián)絡(luò)的其它主站溝通通信,便于工程安裝。

若子站收到某主站呼叫,應(yīng)將呼叫主站地址寫入本子站目的地址,然后發(fā)出響應(yīng)信息,此后進(jìn)入與該主站的正常通信。此策略能使臨時加入其它主站管理范疇的子站回到本網(wǎng),或斷電后與原主站恢復(fù)聯(lián)系。

主站系統(tǒng)

主站系統(tǒng)是由若干臺通信終端,8/16口交換機(jī)(HUB)和PC機(jī)構(gòu)成。其中通信終端包括RJ-45,RTL8201,W90N740,INT51X1,AFE和Coupler,如圖3所示。INT51X1也選用PHY模式,組成ETH-PLC路由器。主機(jī)側(cè)MII接口與W90N740 Ethenet MAC Controller 0連接,W90N740再經(jīng)Ethenet MAC Controller 1接ETH PHY(RTL8201),從RTL8201引出RJ-45接口,與網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接;電力線側(cè)則與子站系統(tǒng)類似。

每臺通信終端具有電力網(wǎng)上唯一的MAC地址,同時又具有局域網(wǎng)上唯一的IP地址。每個通信終端都作為本網(wǎng)絡(luò)(總線+樹型)的通信主機(jī),與最多63個子站進(jìn)行1:N的通信,并對本網(wǎng)子站進(jìn)行管理。在本網(wǎng)內(nèi),記錄和存儲所有子站的地址,作為發(fā)送數(shù)據(jù)的目的地址。當(dāng)收到來自某子站的廣播呼叫(64字節(jié)全5),則記錄該子站地址,并發(fā)回響應(yīng)(64字節(jié)全3)。此后,與該子站正常通信。(這種情況,該子站也可能不屬于本網(wǎng)。)若失去本站管轄的某個子站,即長期(如5分鐘)收不到它的消息,則需要每隔1分鐘呼叫這些子站一次,直到收到相應(yīng)子站的響應(yīng)信息,進(jìn)入正常通信為止。24小時后仍無響應(yīng)則放棄呼叫。

IP機(jī)接收來自各通信終端的IP包,定位IP包的來源。記錄全部子站地址,并明確各子站各處于哪臺通信主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)。這樣能保證下發(fā)數(shù)據(jù)時,可以準(zhǔn)確的找到相應(yīng)的通信主機(jī),再轉(zhuǎn)發(fā)到其下的目的子站。

結(jié)論

本文介紹了一種基于OFDM技術(shù)的配電自動化通信系統(tǒng),描述了其通信子站、主站部分和相應(yīng)的硬件電路和軟件方案。通過介紹INT51X芯片,可以發(fā)現(xiàn)OFDM技術(shù)應(yīng)用到電力線通信具有的很強(qiáng)的優(yōu)越性。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險,如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉