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电力网络建模:原理和应用

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:鉴于对电力网络而言,还没有完备的建模工具,因此PLC网络工程的仿真建模还受限于对PLC信号物理层的建模。通过对电力网络的测量,我们可以获得高频时PLC设备的平均阻抗。对PLC而言,这种阻抗在5~150Ω之间变化。利用这些建模元素,我们可以计算电力网络的特征值,这种特征值会影响PLC中信号的传输。这样,将会出现一些有利于理解工程和电力网络中电力线信号的特性模拟工具。

电力网络建模:原理和应用

电力网络的建模可以让我们预测在数据传输中可能发生的现象(如骚扰、失去连接等),还可以提供一份最能支持网络工程应用的描绘图。

无论电力网络用在公众范围(公共配电网络)、私人网络还是商用网络,对其建模是一个需要考虑许多参数的比较困难的技术课题(如拓扑结构、电力线性质、骚扰、连接到网路中的设备、时间等)。

鉴于对电力网络而言,还没有完备的建模工具,因此PLC网络工程的仿真建模还受限于对PLC信号物理层的建模。

通过对电力网络的测量,我们可以获得高频时PLC设备的平均阻抗。

图2.4反映的是以频率为函数的阻抗曲线(单位为Ω且为绝对值)。对PLC而言,这种阻抗在5~150Ω之间变化。

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图2.4 电力线作为频率函数的平均阻抗

经Nicholson和Malak研究,我们可以用以下公式来表示电力线的平均阻抗:

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式中,L为电力线的线性电感,μH/m;C为电力线的线性电容,μF/m。

Downey和Sutterlin的研究工作表明,我们可以将电路等效为一路电力线。这路电力线由阻抗、电容、电感组成,其系统组成如图2.5所示。

978-7-111-33601-3-Part01-14.jpg(www.xing528.com)

图2.5 作为Downey和Sutterlin模型的电力线主要电路

我们可以用下面的等式描述电力线阻抗:

Z=Rf)+sL(单位是Ω)

式中,R电缆的阻抗,是电缆中传输信号频率的函数;s是电缆的直径;L是电力线的电感。

阻抗与连接在电力线中的负载有关,连接于电力网络中的电器设备(吹风机、钨丝灯等)每个都具有自己的特性阻抗

利用这些建模元素,我们可以计算电力网络的特征值,这种特征值会影响PLC中信号的传输。

网络中电气设备的建模

对电力网络的建模比较困难。同样,对连接在网络中的电气设备的建模也很困难。由于各种设备以不可预见的方式与网络连接或断开,导致网络负载的不连续变化。

设备的特性也会根据年限、使用时间、使用频率等的不同而变化,因此这种建模会非常不精确。

随着电磁兼容技术的发展,我们将实现对整个电力网络的建模,并且能够根据网络的基于线路拓扑结构的函数进行建模。这样,将会出现一些有利于理解工程和电力网络中电力线信号的特性模拟工具。

此外,CENELEC(欧洲电工技术标准化委员会)正在开发一种能够对家庭电网进行建模的系统。

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