载波范文10篇

载波范文篇1

一、建立统一的主站管理软件，有利于资源共享

主站管理软件使用是否方便，直接影响系统运行效率。目前，各个厂家都自主开发了应用软件，如果一个单位选择了几个集中抄表系统厂家，那么就要安装几套应用软件，实际应用中由于受价格等因素的影响，一个单位选择几个集中抄表系统厂家的现象还比较普遍，造成应用上的不便，特别是与营销信息系统接口方面，要开发多个接口程序，同时各厂家使用不同的数据库软件，应用单位需重复购买，造成投资浪费。事实上，供电公司已经使用了多种读取电能表数据的系统，如变电站电能量采集系统、负荷管理系统等，由于各个系统功能侧重点不同，目前均自成体系，独立运行，资源没有有效、合理利用。为了方便使用集中抄表系统，要联合厂家开发统一的系统应用软件，将变电站电能量采集系统、负荷管理系统、集中抄表系统整合成一个统一的主站管理软件，同时能读取多个厂家采集器数据，方便实用，实现资源共享，减少重复投资。

二、选择合适的组网方式，有利于集中抄表系统推广使用

合适的组网方式对大面积推广使用集中抄表系统有着重要影响。目前，低压电力载波集中抄表系统主要有两种方式，一种是载波电能表方式，即电力用户安装带载波通讯功能的电能表，电能表和集中器之间采用电力线载波通讯技术进行传输，集中器和主站之间采用公网进行通讯。网络结构图如下：

另一种为RS485电能表+载波方式，即电力用户安装带有RS485通信口的电子式电能表，系统中安装带载波通讯功能的采集终端，采集终端使用RS485通信口与电能表通讯，采集终端和集中器之间采用电力线载波通讯技术进行传输，集中器和主站之间采用公网进行通讯。网络结构图如下：

两种方式各有优缺点，就载波电能表方式而言，其特点是安装维护简便，但系统通用性不强。由于采用载波电能表，无须另外布线，所以安装简单，如电能表发生故障需要轮换，只需要购买相同厂家的载波电能表更换即可。但是，由于目前各厂家使用的载波通讯技术不一，因此，载波电能表还不具备通用性，即安装了某一厂家的集抄系统后，后期电能表轮换必须使用同一厂家，如果厂家载波电能表停产或生产异常，必须对载波电能表和集中器等全部进行更换，从目前使用情况看，早期试点使用的载波电能表方式由于厂家原因，已有部分不得不停止使用集抄功能，而改由人工抄表，因此通用性不强。

RS485+载波方式特点是安装维护较为困难，但系统有较好的通用性。因电能表与采集器使用RS485通讯，所以须另外布线，安装相对复杂。由于目前485通讯规约已经统一，各个电能表生产厂商的带485通讯功能电能表可以直接互换，因此，后期电表轮换可以使用任意厂家的电能表，通用性强。

在目前载波电能表不能通用的情况下，使用RS485+载波方式有利于今后大规模推广使用。一是RS485+载波方式可以使用任意厂家电能表，只要在订货时，要求电能表具备RS485接口、内置断（送）电控制器（也可外置）即可，有利于引入竞争机制，提高服务质量，降低产品价格。二是目前市场RS485+载波方式平均每户费用要低于载波电能表方式，可以节省费用。三是RS485+载波方式中电表与采集器由于采用RS485通讯，可靠性高，只要施工保证质量，其抄读成功率要高于载波电能表方式。四是485专线布线仅局限在每一个楼门，布线距离较短，并且不复杂。

三、把好工程质量关，有利于集抄系统的准确、可靠运行

1、把好主要设备质量关。从实际使用情况看，故障较多的主要是断（送）电控制器，如果发生误动，则直接影响用户正常用电。而发生拒动，则无法实行远程控制，因此要求断（送）电控制器可靠、准确，不误动且开闭的实时性好。开断电流为1.5Imax（Imax为电能表额定最大电流）时，开断次数不少于1000次。三相电能表内置断电开关实际运行故障较多，建议采取外置方式。集中器、电能表、断（送）电控制器、采集终端因其运行环境较为恶劣，因此要求在高温、高湿环境下应能正常工作。集中器要能够实现三相四线输入，防止变压器缺相运行时，集中器无法正常工作，造成所有数据不能采集。

载波范文篇2

关键词：电力载波通信ST7538家庭网络工业网络

利用电力线作为通信介质的电力载波通信，具有极大的方便性、免维护性、即插即用等优点，在很多情况下是人们首选的通信方式。ST7538是最近SGSTHOMSON公司在电力载波芯片ST7536、ST7537基础上推出的又一款半双工、同步/异步FSK（调频）调制解调器芯片。该芯片是为家庭和工业领域电力线网络通信而设计的，与ST7536和ST7537相比，主要具有以下特点：

*有8个工作频段，即：60kHz、66kHz、72kHz、76kHz、82.05kHz、86kHz、110kHz和132.5kHz；

*内部集成电力线驱动接口，并且提供电压控制和电流控制；

*内部集成+5V线性电源，可对外提供100mA电流；

*可编程通信速率高达4800bps；

*提供过零检测功能；

*具有看门狗功能；

*集成了一个片内运算放大器；

*内部含有一个具有可校验和的、24位可编程控制寄存器；

*采用TQFP44封装。

可以看出，ST7538是一款功能强大的、单芯片电力线调制解调器。

图1

1ST7538工作原理

ST7538是采用FSK调制技术的高集成度电力载波芯片。内部集成了发送和接收数据的所有功能，通过串行通信，可以方便地与微处理器相连接。内部具有电压自动控制和电流自动控制，只要通过耦合变压器等少量外部器件即可连接到电力网中。ST7538还提供了看门狗、过零检测、运算放大器、时钟输出、超时溢出输出、+5V电源和+5V电源状态输出等，大大减少了ST7538应用电路的器件数量。此外，该芯片符合欧洲CENELEC（EN50065-1）和美国FCC标准。图1为ST7538内部原理框图。

1.1发送数据

当RxTx为低时，ST7538处于发送数据状态。待发数据从TxD脚进入ST7538，时钟上升沿时被采样，并送入FSK调制器调制。调制频率由控制寄存器bit0～bit2决定，速率由控制寄存器bit3～bit4决定。调制信号经D/A变化、滤波和自动电平控制电路（ALC），再通过差分放大器输同到电力线。当打开时间溢出功能，且发送数据时间超过1s或3s时，TOUT变为高电平，同时发送状态自动转为接收状态。这样可以避免信道长时间被某一节点（ST7538）点用。

1.2接收数据

当RxTx为高时，ST7538处于接收数据状态。信号由模拟输入端RAI脚进入ST7538，经过一个带宽±10kHz的带通滤波器，送入一个带有自动增益AGC的放大器。该滤波器可以通过控制寄存器bit23置零取消滤波功能。自动增益放大器可以根据电力线的信号强度自动调整。为提高信噪比，经过放大器的信号送入一个以通信频率为中心点、带宽为±6kHz的窄带滤波器。此信号再经过解调、滤波和锁相，变成串行数字信号，输出给出ST7538相连的微处理器。

可以通过使控制器的bit22置位，使ST7538处于高灵敏度接收状态。

1.3工作模式选择

通过微处理器与ST7538的串口RxD、TxD和CLR/T，可以实现微控制器与ST7538的数据交换。ST7538的工作模式，由REG_DATA和RxTx的状态决定。

微处理器对电力线的访问可以采用同步方式或异步方式。异步方式只需要RxD、TxD和RxTx,无需辅助时钟信号。无载波信号时,RxD输出低电平，对于同步方式，需要CLR/T作为参考时钟，并且ST7538必须是通信发起者（Master）。

对ST7538控制寄存器的访问必须采用同步访问方式，需要RxD、TxD、CLR/T和REG_DATA,CLR/T上升沿有效，发送数据高位在前。

1.4复位及看门狗

ST7538内部嵌入一个看门狗，可以产生一个内部和外部的复位信号，保证CPU的可靠工作。

2系统硬件组成

电力载波通信节点模块一般包括以下几部分微处理器部分、载波部分信号滤波部分和电力线信号耦合与保护部分。图2给出了利用ST7538和Atmega8L构成的通用电力载波通信模块。这里仅就滤波部分作简要介绍。

信号滤波部分是整个模块的关键部分，它包括输入窄带滤波器和输出窄带滤波器两部分。图3为输入滤波电路，它采用并联电流谐振电路构成滤波电路，滤除指定频率以外的无用信号和噪声。该谐振点频率f1为

图4为输出滤波电路，它采用串联电压谐振电路，避免无用信号耦合到电力线上。该谐振点频率f2为：

电力线耦合部分采用1：1宽带通信变压器，同时二次侧采用瞬间电压抑制器P6KE6V8A，保护后级电路。

3应用注意事项

ST7538比早期推出的ST7536、ST7537功能强大得多，引脚也从28脚增至44脚，使用起来仍然很方便，但还需要特别强调以下几点：①注意保证上电复位时间和顺序。ST7538复位时间为50ms，微处理器上电复位时必须有足够长的硬件延时和/或软件延时，保证ST7538可靠复位。ST7538可靠复位后，方可对其进行初始化操作。

②ST7538有8个通信频段，但是同一时刻只能采用一种通信频率。要改变通信频率，则需要调整硬件参数。

③ST7538内部提供的仅是纯透明的物理层通信协议，当噪声信号混入通信频率时，ST7538无法区分，它将与有用信号一起被解调。因此，ST7538要求用户必须自己制制MAC层通信协议，以保证通信的可靠性。

④用ST7538组成系统时，多个节点通信可以采用总线介质访问竞争性协议，例如CSMA（载波监听多路访问）。但是，电力载波通信毕竟通信速率低、效率不高。因此，可以考虑利用ST7538的这零检测功能。利用过零点，实现同步数据传输，进而可以在一个比较大的系统中实现非总线介质竞争的“类TDMA”（时分多址）协议，该协议经常用于GSM等数字无线通信系统。

载波范文篇3

关键词：正交频分复用（OFDM）；离散多音调制（DMT）；不对称用户数据环路（ADSL）

1．引言

数字信号处理的发展使多载波调制的大规模应用成为可能。目前，MCM技术[1]已经被广泛应用于诸如xDSL、DVB和DAB等系统。同时，三代以后（3Gbeyond）的移动通信系统则以MCM（OFDM）技术最受瞩目。DMT被认为是频域中最佳多载波调制的实现方法，它是目前ADSL系统中广泛采用的调制技术。

2．OFDM原理

2.1基本模型

一个OFDM符号包括多个经过调制的子载波的合成信号，其中每个子载波都可以受到相移键控调制（PSK）或者正交幅度调制（QAM）[2]。

如果N表示子信道的个数，T表示OFDM符号的宽度，dii0,1N1是分配给每个子信道的数据符号，fc是第0个子载波的载波频率，开始的OFDM符号可以表示为

其中实部和虚部分别对应OFDM符号的同步和正交分量。

OFDM系统基本模型框图如图1所示

图1OFDM系统基本模型框图

在实际应用中，根据数据符号的调制方式，每个子载波的幅值和相位都可能是不同的。

每个子载波在一个OFDM符号周期内都包含整数倍个周期，而且各个相邻子载波之间相差一个周期。这一特性可以用来解释子载波之间的正交性，即：

例如对式1中的第j个子载波进行解调，然后在时间长度T内进行积分，即

2.2保护间隔和循环前缀

应用OFDM的最主要原因是它可以有效的对抗多经[3]时延扩展。通过把输入的数据串并变换到N个并行的子信道中，使得每个用于调制子载波的数据符号周期可以扩大为原始数据符号的N倍，因此时延扩展与符号周期的比值也同样降低N倍。为了最大限度地消除符号间干扰，还可以在每个OFDM符号间插入保护间隔，而且该保护间隔长度一般要大于无线信道的最大时延扩展，这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号产生干扰。在这段保护时间间隔内，可以不插入任何信号，即是一段空闲的传输时段。然而在这种情况中，由于多径传播的影响，会产生信道间干扰（ICI）。由于每个OFDM符号中都包括所有的非零子载波信号，而且也同时会出现OFDM符号的时延信号。由于在FFT运算时间长度内，第一子载波与带有时延的第二子载波之间的周期个数之差不再是整数，所以当接收机试图对第一子载波进行解调时，第二子载波会对此造成干扰。同样，当接收机对第二子载波进行解调时，也会存在来自第一子载波的干扰。

为了消除由于多径造成的ICI，OFDM符号需要在其保护间隔内填入循环前缀信号，这

样就可以保证在FFT周期内，OFDM符号的延时副本内所包含的波形的周期个数也是整数。

这样，时延小于保护间隔的时延信号就不会在解调过程中产生ICI。．实际ADSL系统

采用频分复用的ADSL系统在局端和用户端的结构如图2图3所示，系统采用如图4所示的频谱划分方案。由于高速下行信道和中速上行信道的频谱完全分开，我们可采用滤波器来分离不同频带内的信息，不需要采用计算复杂度很高的回波抵消技术，因此可使系统的实现复杂度大大降低。为了便于实际系统中各种滤波器的实现，我们在频谱分割方案中保留了两条过渡带，即4-25.875kHz和103.5-198.375kHz[4]。对高速下行系统和中速上行系统均采用DMT调制[5]技术来实现。

图2局

图3用户端

图4信道频谱划分

基于DMT调制技术的收发信机系统如图5所示。取下行系统的抽样速率为2208kHz，

上行系统的抽样速率为276kHz，令每个子信道的带宽为4.3125kHz，下行系统的子信道范围为46-256，上行系统的子信道范围为6-24。在图中，CP表示循环前缀，D/A和A/D分别表示数/模和模/数变换。

图5基于DMT调制的收发信机系统

4．结语

ADSL是多载波调制技术的一项典型应用，本文考虑了采用频分复用方式实现的ADSL系统，该方式具有实现复杂度低的优点。多载波调制技术在带限信道中的优越性能已得到理论上的证明，用快速傅立叶变换作为其实现手段又大大减少了其计算量，将其应用到ADSL系统中可获得不少益处，现有硬件集成度与速度均可满足要求。

参考文献

[1]佟学俭,罗涛.《OFDM移动通信技术原理与应用》人民邮电出版社2003.6

[2]吴滨.DMT技术在ADSL系统中的应用及实现通信论坛2001.12

[3]朱正平,刘益成.ADSL核心技术DMT的实现江汉石油学院学报2002.9

载波范文篇4

就目前的状况而言，煤矿中的采煤电机设备在进行工作时，电缆会随之移动，这时会出现折返的情况，长期移动、折返，将会导致电缆的芯线出现折断现象，或是使其芯线裸露在外。这样的情况在电机设备使用1140V电压供电下，容易使其产生共模电压和电流，同时会击穿其瞬发二极管以及先导二极管，导致该设备无法进行远程操控，也就不能及时在发现状况时将电机设备停止，从而提高了采煤作业中的危险程度。在电机设备中，应用载波技术有其独特的优势存在。第一，载波技术可以实现设备的抗干扰性，同时具有免维护、寿命长的优点。第二，它拥有智能型全独立控制接口，对作业中的工作情况有明显的显示，以便对工作设备进行检测以及及时维修。第三，该技术的模块拥有磁铁吸附式底座，可以实现快速安装，并能选择电机设备里的合适位置。

2载波控制技术的工作原理

载波控制技术是由两个控制模块组成，一个是发信模块，另一个是收信模块，两个模块分别装在采煤机内以及开关处，当机组处于停机状态时，采煤机的隔离电源开关是关闭状态，同时电磁启动器也没开始工作，这时其中的36V开关开始给收信模块供电。当收信模块接收到电源，其与收信模块连接的双相机组负荷芯线能够发出大约50HZ的载波信号，同时其中的发信模块通过机组负荷电缆收到其传来的载波信号后，将原有的信号源变为数码载波，并将变更的信号源返回至负荷电缆。当收信模块再次收到数码信号源时，则将其进行解码，以变成控制按钮的指令，再通过驱动各部位的继电器，来达到对采煤机作业过程的远程操控。

3具体应用效果

某采煤作业方在其采煤过程中利用了载波技术，对其采煤机的操控有很大的帮助。其在采煤机中安装了载波控制模块，同时将启动器安装同一频率的控制模块，使其实现对采煤机的远程操控。它代替了传统的控制方式，采用双向信号传输的方法，对其进行动态检测，以便避免采煤机因各种原因出现的电缆损坏而带来的一些事故。另外，在使用载波控制技术后，不仅在工作效率上得到了提高，并且在某些成本花费上也省下一笔费用。例如，利用该技术可以将传统的7芯屏蔽电缆换成4芯屏蔽电缆，其费用相比之下更小，而且同一根电缆在没有损坏的前提下可以重复使用。4芯电缆在原有电缆的基础上同样可以实现灵活操控，并且双相传输信号，使其信号更稳定。除了能够提高采煤机的工作效率以外，该技术还可以使操作过程中的能源消耗量降低，使其真正达到低能作业。由此可见，在采煤过程中，电缆的载流量要求非常严格，由于载波控制模块对工况可以显示出来，因此，在控制作业时，可对数据有明确的显示，不仅能够节约电缆的资金，更降低了控制线的事故发生率。载波控制技术的应用也为煤矿开采工作带来了经济效益以及社会效益，它不仅仅节省了电缆的费用，也节约了采煤工作的开支。由于降低了电缆的损坏率，也减少了更换的次数，因此一个工作面只需要400245m2的电缆，长度也减少了400m，总资金是17万多。因此，采用载波控制技术的优势显而易见。

4结语

载波范文篇5

关键词:正交频分复用(OFDM);离散多音调制(DMT);不对称用户数据环路(ADSL)

1.引言

数字信号处理的发展使多载波调制的大规模应用成为可能。目前,MCM技术[1]已经被广泛应用于诸如xDSL、DVB和DAB等系统。同时,三代以后(3Gbeyond)的移动通信系统则以MCM(OFDM)技术最受瞩目。DMT被认为是频域中最佳多载波调制的实现方法,它是目前ADSL系统中广泛采用的调制技术。

2.OFDM原理

2.1基本模型

一个OFDM符号包括多个经过调制的子载波的合成信号,其中每个子载波都可以受到相移键控调制(PSK)或者正交幅度调制(QAM)[2]。

如果N表示子信道的个数,T表示OFDM符号的宽度,di?i?0,1?N?1?是分配给每个子信道的数据符号,fc是第0个子载波的载波频率,开始的OFDM符号可以表示为

其中实部和虚部分别对应OFDM符号的同步和正交分量。

OFDM系统基本模型框图如图1所示

图1OFDM系统基本模型框图

在实际应用中,根据数据符号的调制方式,每个子载波的幅值和相位都可能是不同的。

每个子载波在一个OFDM符号周期内都包含整数倍个周期,而且各个相邻子载波之间相差一个周期。这一特性可以用来解释子载波之间的正交性,即:

例如对式1中的第j个子载波进行解调,然后在时间长度T内进行积分,即

2.2保护间隔和循环前缀

应用OFDM的最主要原因是它可以有效的对抗多经[3]时延扩展。通过把输入的数据串并变换到N个并行的子信道中,使得每个用于调制子载波的数据符号周期可以扩大为原始数据符号的N倍,因此时延扩展与符号周期的比值也同样降低N倍。为了最大限度地消除符号间干扰,还可以在每个OFDM符号间插入保护间隔,而且该保护间隔长度一般要大于无线信道的最大时延扩展,这样一个符号的多径分量就不会对下一个符号产生干扰。在这段保护时间间隔内,可以不插入任何信号,即是一段空闲的传输时段。然而在这种情况中,由于多径传播的影响,会产生信道间干扰(ICI)。由于每个OFDM符号中都包括所有的非零子载波信号,而且也同时会出现OFDM符号的时延信号。由于在FFT运算时间长度内,第一子载波与带有时延的第二子载波之间的周期个数之差不再是整数,所以当接收机试图对第一子载波进行解调时,第二子载波会对此造成干扰。同样,当接收机对第二子载波进行解调时,也会存在来自第一子载波的干扰。

为了消除由于多径造成的ICI,OFDM符号需要在其保护间隔内填入循环前缀信号,这

样就可以保证在FFT周期内,OFDM符号的延时副本内所包含的波形的周期个数也是整数。

这样,时延小于保护间隔的时延信号就不会在解调过程中产生ICI。

3.实际ADSL系统

采用频分复用的ADSL系统在局端和用户端的结构如图2图3所示,系统采用如图4所示的频谱划分方案。由于高速下行信道和中速上行信道的频谱完全分开,我们可采用滤波器来分离不同频带内的信息,不需要采用计算复杂度很高的回波抵消技术,因此可使系统的实现复杂度大大降低。为了便于实际系统中各种滤波器的实现,我们在频谱分割方案中保留了两条过渡带,即4-25.875kHz和103.5-198.375kHz[4]。对高速下行系统和中速上行系统均采用DMT调制[5]技术来实现。

图2局

图3用户端

图4信道频谱划分

基于DMT调制技术的收发信机系统如图5所示。取下行系统的抽样速率为2208kHz,

上行系统的抽样速率为276kHz,令每个子信道的带宽为4.3125kHz,下行系统的子信道范围为46-256,上行系统的子信道范围为6-24。在图中,CP表示循环前缀,D/A和A/D分别表示数/模和模/数变换。

图5基于DMT调制的收发信机系统

4.结语

ADSL是多载波调制技术的一项典型应用,本文考虑了采用频分复用方式实现的ADSL系统,该方式具有实现复杂度低的优点。多载波调制技术在带限信道中的优越性能已得到理论上的证明,用快速傅立叶变换作为其实现手段又大大减少了其计算量,将其应用到ADSL系统中可获得不少益处,现有硬件集成度与速度均可满足要求。

参考文献

[1]佟学俭,罗涛.《OFDM移动通信技术原理与应用》人民邮电出版社2003.6

[2]吴滨.DMT技术在ADSL系统中的应用及实现通信论坛2001.12

[3]朱正平,刘益成.ADSL核心技术DMT的实现江汉石油学院学报2002.9

载波范文篇6

关键词：低压电力载波通信技术集中抄表应用系统远程抄表

依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算，有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费，仍然无法满足供电局在“电费核收”环节减员增效、提高管理水平的客观要求。

依靠智能IC卡技术，发展起来的预付费电力管理系统，能实现先交费，后用电的管理模式。解决了电费收缴难的问题，但无法实施有效的用电管理及监控，如电费核算周期内的线损计算、电量汇总等功能，不能实现“抄”“核”环节的自动化。

预付费低压电力载波集中抄表系统有机的将上述两种技术结合在一起，运用低压载波通信技术、智能（CPU）IC卡技术、国际通行的3DES加密及密码管理技术、数据库管理技术、有线/无线通信网络技术,综合上述两种应用系统的优势，在实现预付费电力管理的同时，使系统仍然具备远距集中抄表，监控的功能。为供电企业全面实现“抄”“核”“收”自动化，提高运营效率，规避电费风险，提供了更加可靠的技术支持。

1系统组成

CHZ151-3Dj多费率载波抄表集中器、DDSD411型单相电子式多功能电能表、中央管理计算机和IC卡多功能电能表管理软件、智能（CPU）IC卡、手抄机

2系统各组成部分简介

2.1CHZ151-3Dj集中器

CHZ151-3Dj多费率载波抄表集中器作为预付费低压电力载波集中抄表系统的中心环节，通过有线/无线通信网络连接管理系统计算机，通过低压电力线连接电能表。负责抄表过程的控制以及抄表数据的接收、存贮与转发。CHZ151-3Dj多费率载波抄表集中器与中央管理系统计算机的管理软件通信有多种方式：RS232方式、内置/外置MODEM方式、RS485方式、PDA红外通信方式、GSM和GPRS通信方式。CHZ151-3Dj多费率载波抄表集中器与下位多个电表控制模块的通信通过电力载波通信方式对管理的电能表进行实时抄表、冻结抄表、通/断电操作。可广泛用于城乡居民小区和企、事业单位的用电管理。

2.2DDSD411型单相电子式多功能电能表

DDSD411型单相电子式多功能电能表作为预付费低压电力载波集中抄表系统的终端设备，是采集、管理用户用电数据信息的主要设备。该表主控CPU采用专为自动抄表及远程监控系统而设计的单片微处理器（单芯片解决方案）；电能计量采用ADE7755计量芯片；显示器采用专门定制的汉字LED/LCD。具有集成度高、安全性高，计量精度高，功耗小，通信接口丰富，显示清晰且信息量大等特点。

该电能表按照生产使用过程，及所含信息的不同，依次经历如下过程:

·裸表态（即生产出来不含任何信息的电表）

·原始态（即裸表态电表输入了必要电表参数，且启动安全机制的电表）

·发行态（即原始态电表导入了系统管理信息和系统安全信息的电表）

·运行态（即发行态电表导入了用户个人信息和安全信息的电表）

并可通过IC卡进行表态转换。

该表通过电力线载波接口与集中器通信，接受来自集中器的指令，并依据指令要求上传计量数据、用户管理信息及本用户表的状态信息。实现低压电力载波集中抄表功能和实时监测功能。

该表通过IC卡接口，接受来自系统管理计算机的设置信息，用户数据，并依据系统设置进行计量，同时反馈本表的计量信息，用户管理信息和状态信息。实现多种计费方式的预付费功能。

该表还具有多种扩展接口及告警、欠费断电功能，以方便管理部门对用户用电状况的稽查、管理和服务。

该表性能指标符合DL/T614-1997、GB/T17215-2002（IEC61036）、GB/T15284-2002的要求；IC卡性能符合GB/T18460-2002标准要求；载波性能指标符合电力行业标准DL/T698-1999，红外通信协议符合行业标准DL/T645-1997。该表具有安全可靠、计量精度高、LCD或LED显示、安装方便等诸多特点，特别适用于居民用户和工业用户的电能计量及控制。

2.3IC卡多功能电能表管理软件

IC卡多功能电能表管理软件，是专为预付费低压电力载波集中抄表系统设计的配套软件。该软件集电能表档案管理、数据采集、数据管理和异常分析及IC卡售电管理为一体。为用户提供了较为完善的人机界面。

根据软件功能方案的要求，系统划分为以下5个部分

·基本信息管理部分：录入基本数据信息,建立数据库，为具体操作做准备；

·IC卡管理部分：在操作权限的控制下，制备各种功能IC卡，进行预付费管理操作；

·载波管理部分：在操作权限的控制下，完成设置集中器、载波集中抄表、数据管理等操作；

·数据维护部分：在操作权限的控制下，可以对数据库数据进行数据计算和相应的打印、浏览等操作；

·系统管理部分：可以对数据库进行修复、压缩、备份等操作。

2.4智能（CPU）IC卡

CPU智能IC卡保密性能好，安全系数高。在系统中主要作为电能表的各项参数设置，预付费电量（金额）的传递来使用。其中IC卡操作系统和其支持的国际通行3DES加密算法，负责IC卡信息的存储、传递安全。负责根据预先设定的安全机制，对操作者的身份进行验证并对其操作权限进行控制，以及数据的加解密传递。

预付费低压电力载波集中抄表系统中共有6种功能卡：系统设置卡，清零卡，补电卡，换表卡，检查卡，用户卡。

系统中IC卡电能表和IC卡的运作关系见图2。

2.5手抄机

手抄机在系统中主要作为电能表的各项参数设置，及人工抄收集中器或电能表的一种补充手段。主要通过红外接口进行工作。

3预付费低压电力载波集中抄表系统五大特点

3.1载波通信技术与智能IC卡技术的有机结合

依靠低压电力载波通信技术，发展起来的集中抄表应用系统，能实现台区电费的远距离集中抄录，监控对台区总电量、线损的统计、计算。有效缓解了抄收电费工作量大的问题。但只采用远程抄表的台区仍然需要抄表员给用户送电费单，并进行人工催费。仍然无法满足供电局在电费核收环节减员增效、提高管理水平的客观要求。

依靠智能IC卡技术，发展起来的预付费电力管理系统，能实现先交费，后用电的管理模式。解决了电费收缴难的问题。但无法实施有效的用电管理及监控，如电费核算周期内的线损计算、电量汇总等功能，不能实现“抄”“核”环节的自动化。

预付费低压电力载波集中抄表系统有机的将上述两种技术结合在一起，综合上述两种应用系统的优势，在实现预付费电力管理的同时，使系统仍然具备远距离集中抄表，监控的功能。为供电企业的“抄”“核”“收”全面自动化，提供了更加可靠的技术支持。

3.2丰富的工作方式

预付费低压电力载波集中抄表系统中，DDSD411型单相电子式多功能电能表通过电能表工作方式字的设置，完成工作方式控制及转换设计。

该系统由于兼IC卡预付费和载波抄表管理于一体，而且又兼容单费率和多费率于一身。在实际应用中，可以有多种方式可以选择，概括起来主要有以下几种配置方案：

·第一种：单费率IC卡预付费载波系统

·第二种：多费率IC卡预付费载波系统

·第三种：IC卡预付费单费率系统

·第四种：IC卡预付费多费率系统

·第五种：单费率载波系统

·第六种：多费率载波系统

工作方式的转换，只需通过IC卡多功能电能表管理软件制作出相应设置的系统设置卡，将系统设置卡对目标电能表作插卡设置即可完成。省去以往更换电能表的方式，使台区改制和升级变得方便可行，并且可方便的在同一台区内通过设置其电能表的工作方式管理不同的用户。为供电企业管理复杂台区提供了切实可行的解决方案。

3.3完善的安全措施

对于各种供电管理系统，安全问题一直是系统能否投入使用的重要标志。在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中，通过对国内多种厂家IC卡系统的分析，并模拟了各种可能的攻击，采取了一系列有效的措施。确保系统安全。表1为各安全措施保障的对象和其作用一览表。

该IC卡安全系统符合：《中国金融集成电路（IC）卡规范》及《全国银行IC卡密钥管理规则（暂行）》，为本系统与银行联网，实现一卡通奠定了坚实的基础。

3.4高度的系统集成

在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中，采用了许多大规模，超大规模集成电路。如：带载波接口，红外接口，RS485接口，显示驱动接口及系统时钟日历的微处理器，带高精度A/D转换，电压/频率转换的ADE7755计量芯片等。这些集成电路的运用，为供电企业提供了有很高性价比的优质产品。具备多种通断电方式：载波电能表状态时，可进行远程通断电控制；IC卡预付费电能表状态时，电量用尽后，继电器自动断电。

3.5先进的系统升级手段

在预付费低压电力载波集中抄表系统的研制中,项目组在提高产品现有性能的同时，也着眼于未来，选择了具有在线编程能力的微处理器。即当推出新版本时，可在不拆卸电能表的情况下，现场升级系统中应用软件。

4应用情况

西安供电局临潼供电分局自2003年底开始参与预付费低压电力载波集中抄表系统的研制，并于2004年开始正式使用。经过近两年的运行，预付费集抄表计运行正常，电能表实抄率达到了100%。后台抄收管理软件运行情况良好，不仅可实时观测客户的电量、电费数据，还可对每户电压、电流、功率进行实时监控。

预付费集抄技术的综合管理系统的推广使用，对于改善电力营销管理的意义是十分重要的，其带来的社会效益和经济效益也是十分显著的。归纳起来，主要有以下几点。

降低了电力系统的管理成本。改变了落后、陈旧的人工抄表计费模式，实现了抄表方式的技术革命，降低了抄表、催费的人力投入，为供电系统减员增效，降低管理成本创造了有利条件。该系统项目实施后，仅通过节省人力及降损两方面分析，临潼供电分局每年可增加直接经济效益20万元以上，而实际上该系统所带来的隐含的、间接的经济效益则远高于此。

安全性和工作效率。采用该系统后，抄表人员可以做到足不出户就可读取实时电能表的数据，极大的提高劳动生产率，同时减少了抄表人员登杆作业的危险性，因而方便、快捷、安全。

避免了人工抄表、收费的弊端。原始的手工抄表和收费，以及一些管理上的漏洞，用电管理中存在“关系电、权力电、人情电”现象，线路高损、抄表差错、客户欠费不仅使供电企业蒙受损失，也给用电客户带来了不必要的麻烦。该系统的实施，增加了用电透明度，最大限度降低了电费回收风险，也使客户用上了“放心电、满意电”。

为科学地发展用电负荷提供帮助。通过本集抄系统的三相负荷平衡分析，营业所管理人员可以很直观地查阅到各台区三相负荷分布情况。在发展新装负荷时，就可以作到有的放矢，避免了由于盲目发展负荷、单项负荷过重所造成的线路损耗。

载波范文篇7

关键词：ST7536电力线载波数据通信网络路由算法

引言

随着现代化进程的不断发展，能够大量节约人力物力的自动化系统得到广泛的应用，电力载波技术就是在这一形式下推出的一项技术。电力线载波（PLC）是电力系统特有的、基本的通信方式。电力线载波通信是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信号传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。电力线载波通信技术可以进行模拟（语音信号）或数字信息（如家居控制信号）的半双工传输，可广泛应用于家居自动化、小型办公室、家庭办公室通信（如互联网、内部信件、游戏、音频、视频）等领域，具有节省费用、安装方便、应用广泛等特点。

图1

作为通信技术的一个新兴应用领域，电力载波通信技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注，成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点。国外许多著名公司和研究单位，如Intellon、Thomson、Atmel等，都在外此进行研究，并开发出相应的器件和产品；而国内的许多企业也紧随国际步伐，在利用电力线传输信息，特别是在远程抄表及远程控制系统方面已逐步形成应用研究的热点。

1ST7536简介

ST7536是单芯片Modem，有28个引脚。ST7536芯片的集成度很高，只需要较少的外部元件来完成所有操作：1个晶振，4个电阻和5个电容。表1给出其各主要引脚的功能。

表1ST7536主要引脚说明

引脚名称说明

1Rx/Tx发送或接收模式选择输入

2RESET逻辑复位和电源关闭模式输入，低有效

5RxD同步接收数据输出

6CLR/T和功能模式相关的发送接收时钟输出

7RxDEM解调后的数据输出

12TxD发送数据输入

15CHS信道选择输入

16AFCF波特率选择输入

17DVSS自动频率控制输出，连接外部补偿电路

19DEMI中间频率滤波器输出

20AVSSFSK解调输入

24RAI接收模拟输入

25RxFO接收滤波器输出

26TXFI发送滤波器输入（TEST4为高时被选中）

27ALCI自动等级控制输入

28ATO模拟发送输出

ST7536属于半双工同步调制解调集成电路，采用低成本的同步FSK调制方式。它有两种工作方式：接收和发送数据。工作方式是由Rx/Tx控制输入端决定的，数据的输入输出与时钟相关联。此时钟信号由ST7536产生。当ST7536工作于发送方式时，发送的数据（TXD）在时钟的正沿被抽样，然后进入FSK调制器。它的工作频率是由时间基准和控制逻辑来设定的。在正常工作状态，信号混合电路决定送至发送滤波器的FSK调制信号。此滤波器是一开关型的电容带通滤波器。

在接收方式时，信号通过接收模块输入端（RAI）进入，被接收信号经过接收带通滤波器滤波。接收滤波器与发送滤波器一样，也是开关电容滤波器，也用自动频率控制电路来将此滤波器设定于正确的工作频率上。经过放大之后，此接收信号频率向下变换并经中频带通滤波器滤波，得到的信号送至FSK解调器。中频滤波器（IFQ）输出和FSK解调器输入（OEMI）间的耦合是由外部的电容来完成的，它滤除了失调电压。时钟恢复电路从FSK解调器的解调输出中接收时钟信号（CLR/T）。同步接收的数据在时钟正沿被传送。

ST7536的内部功能结构如图1所示。

ST7536符合DH028/29ENEL、欧洲CENELECEN50065-1标准以及美国的FCC规定。一个由ST7536作电力载波通信芯片的系统是由微处理器、接口电路和ST7536本身组成的系统，系统结构如图2所示。

2路由算法的实现

路由器是网络层的互联部件，可提供比网桥更丰富、灵活的网络互联功能，是目前使用最多的网络互联部件之一。路由算法是用软件方法实现路由的功能。

路由算法的工作原理及操作过程主要包括下面几点。

①接收数据包，并将数据包进行分解。当路由器接收到数据包之后，要先验证其合法性，然后把报头、报文和校验字节分离开来。最后再根据报头的不同，选择进行什么操作。

②对IP数据包进行处理。当接收到有效的报文时，路由器必须决定该数据是本地提交还是向前转发。当IP广播或多播时，也可能是一种混合的情况。对这些情况的判断，主要根据下面三个规则进行处理：

*当IP数据包中有一个源路由选项时，它将被转发而不进行本地提交；

*当IP目的地址或其非转发多播地址中的某一个地址与数由器的某个端口地址相符时，将进行地提交；

*当IP目的地址是一个广播地址，或者是个既要转发又要本地提交的多播地址时，将同时进行两个操作。

③转发寻址。当路由器决定要转发一个IP数据包时，先要确定下一个路由器的地址。如果数据包中包括路由器选项而且验证其合法时，则下一个路由器地址可取自自身列表中的一项，而源地址应该是写成广播源的地址。

④转发验证。在转发之前，路由器应该对数据包进行一些校验工作，而只有验证无误的时候才能进行转发，否则将数据包抛弃而重新提示数据包的广播源重发。这里的校验分两个部分：一个是IP的验证，看是否接收到的数据包目标IP符合要求；二是具体数据的验证，看校验得到的数据是否有误（笔者使用的是CRC校验方式）。

⑤同步字节的设置。这一项在通常的路由算法中并不存在，但是在笔者使用的ST7536芯片通信中需要强调使用。因为该芯片是以同步传输方式工作的，为了保证其通讯数据的正确传输，要首先在报文前面加1～2字节的同步字节位。

由于电力载波网络的采集器与集中器之间的距离在实际应用中远远超过最大通信距离，所以必须使用路由算法来弥补这个缺点。

由于载波网络的硬件十分固定，而且相对来说传输的数据也比较少，所以我们使用路由算法中的中继器方式和静态路由表算法。

图3为电力载波网络通信原理。图中的采集器1、2可以直接和集中器进行通信，而采集器3、4、5由由于通信距离过远不能直接和集中器进行通信，因而要利用采集器1、2作为中继器间接与采集器进行通信。采集器1、2中安放的静态路由表中分别为采集器3和采集器4、5的地址。

在载波网络当中，传输数据包的格式按照现场总线的规定方式：

图4给出采集器的1的中继器算法流程。

图4

其中需要注意的是，无论是采集器还是集中器，如果校验位与校验结果不一致的话，要提示发送包的单元重新发送数据包，直至二者结果一致为止。这一点在流程图中没有被强调。

结语

载波范文篇8

关键词：RS485总线半双工载波监听多点接入／冲突检测

智能仪表和现场总线的出现标志着工业控制领域网络时代的到来，成为工业控制的主流。目前国际上已经出现了多种现场总线和相应的通信协议，但是其系统造价对于许多中小型应用仍显过高。而RS485总线以其构造简单、造价低廉、可选芯片多、便于维护等特点在众多工业控制系统中得到应用。

1RS485总线及现有工作方式的特点

RS485总线以双绞线为物理介质，工作在半双工的通信状态下[1]，即同一时刻，总线上只能有一个节点成为主节点而处于发送状态，其他所有节点必须处于接收状态。如果同一时刻有两个以上的节点处于发送状态，将导致所有发送方的数据发送失败，即所谓总线冲突。为了避免总线冲突，RS485总线具有以下特点：

以工作模式来说，一般的RS485总线工作在主从模式下。整个通信总线系统由一个主节点、若干个从节点组成，由主节点不断地轮流查询从节点是否有通信需求。如果有则将总线控制权交给某一从节点，从节点发送完毕后立刻交还总线控制权。另外还有一种“轮主轮从”的工作方式，即让总线控制权在各个节点间以类似令牌环的方式传递[3]，得到控制权的节点成为主节点，其它节点成为从节点。一个节点在发送完数据的同时，将总线控制权交给相邻的节点，而这个节点在处理完本节点的通信需求后再把控制权向下传递。令牌环式的RS485工作方式如图1所示。

从通信节点来讲，RS485总线上的节点必须具备将自己的驱动器切换到高阻态的功能?眼1?演，以便在发送完数据后不会对总线状态造成影响。这种驱动器实行发送态—高阻态切换的一个影响是?押从发送数据完毕到设备切换为高阻态，需要一个转换延迟。这个转换延迟是2线制通信中一个很重要的参数。这个时间不能太短，否则发出的字符的最后一部分因为尚未在总线上建立起来而导致丢失。同时这个时间也不能太长，否则在发送端还未转为高阻态时其他设备已经开始发送数据，会导致总线冲突。因此2线制RS485总线上的主设备必须知道所有从设备的反应时间，并保证在从设备反应之前把驱动器设为高阻态，以接收从设备的数据。常用设备的转换延迟是当前波特率发送一个字节的时间。

以上为适应RS485总线的特殊之处而采用的工作方式也引入了一些不足。首先，上面提到的两种总线工作方式在很多对实时性、可靠性要求高的工业控制场合有较大的局限性。主要原因是主从式总线的从节点无发起通信的权利，相互之间的通信需要通过主节点中转。而“轮主轮从”总线上的各个节点由于等待总线控制权的时间未知，实时性也无法保证。同时，如果主从式的主节点或者是“轮主轮从”式的获取令牌的节点出现故障，整个总线的工作将瘫痪，风险过于集中。其次，对驱动器实行“发送态—高阻态”切换以及考虑切换延迟等要求使编程变得复杂。在上电瞬间、CPU损坏或者是程序跑飞的情况下，还需要考虑复杂的故障保护等问题[2]，否则将容易引起总线故障。

2RS485总线上CSMA／CD的实现

为了解决各个节点主动获取总线控制权的问题，人们想到了利用监听总线状态的方式实现总线控制权的本地判断和获取，也就是CSMA／CD协议实际上做的工作[3]。即所有节点在发送前监听总线上是否有其他节点在发送数据，如果有，就暂时不发送。另外在发送数据的同时，边发送边监听，如果监听到冲突则冲突双方都停止发送。这样做，既能保证每一个节点都具有发起通信的权利，又能尽量减少发生总线冲突的机会，提高整个系统的吞吐量。

已有的一种实现方法[4]是将总线接收器的输出端反相后接到CPU的外部中断管脚，如图2所示。用触发中断的方式判断总线上是否有数据传输，同时结合定时器中断判断总线是否空闲。如果总线空闲，就获得总线控制权，发送数据；然后用监听自己发送数据的办法判断是否发生总线冲突。该方法解决了总线控制权分配的时延问题，但是需要使用至少4个管脚（INT0、RXD、TXD、驱动器使能管脚），并且占用外部中断和内部定时器中断，需要利用软件监听发送的数据避免总线冲突。系统资源耗费较多，编程复杂，在一些场合的应用也有局限性。本文在以上方法的基础上提出了一种利用硬件监听总线状态的方法，真正实现CSMA／CD协议。同时减少了系统资源的占用率，简化了总线冲突的判断。另外实现了驱动器的无延迟自动切换，进一步提高了系统的实时性。该系统工作稳定、可靠，并且大大提高了通信的实时性，特别适合实时分布式控制的场合。

2．1系统框图

系统由总线状态判断逻辑、驱动器自动切换逻辑两部分组成，如图3所示。系统资源只占用CPU的3个管脚：RXD、TXD、总线状态指示脚，不占用任何中断。在软件实现方面由于采用了硬件判断总线状态而变得非常简单，只需要对标准的232通信程序做微小修改即可。

2．2总线状态判断逻辑

该电路由双RS485总线接收器构成，两个接收器的输出相与后得到总线状态信号。偏置电阻网络的对称形式使得在总线没有被驱动的情况下，两条总线的电平相等。总线状态判断逻辑如图4所示。由于接收器的两个接入点电平不同，所以当总线处于高阻状态或者总线被短路时，两个接收器都是高电平输出，总线状态为高电平。因为A、B线通过6.8kΩ电阻分别接入两个接收器的不同接收端，所以当总线出现任何一个确定的逻辑状态时，都将引起其中一个接收器的输出变为低电平，这样总线状态就变为低电平，表明总线被占用。经过理论计算和EWB仿真，该网络从A、B点看接入阻抗为12.2kΩ，恰好满足RS485协议的接收器输入阻抗要求。

2．3驱动器无延迟自动切换逻辑

为了实现驱动器的无延迟自动切换，TXD信号反相后接到驱动器使能，而驱动器输入直接接地，如图5所示。这样处理使驱动器只在数据为0时打开，把数据0发出去。而当数据为1或者无数据时立刻关闭，缩短了切换时间。但是这样做，使得数据1无法被正常发送出去。为使串行数据能被正确地接收，有两个办法产生数据中的1。第一个办法，使用总线判断电路中的正向接收器的输出端?穴OUT＋?雪作为RXD信号，该信号在总线空闲、开路和短路时输出逻辑1，并且与RXD信号同相。第二个办法，使用类似MAX3080自带故障保护（fail－safe）功能的芯片作为接收器。MAX3080将接收器的触发门限电压从－200mv～＋200mv调整为－200mv～－50mv，也能够在总线空闲、开路和短路时输出逻辑1。如果总线上的每一个节点都使用这些方法，那么所有节点都可以实现驱动器无延迟自动切换而不必担心数据中的1不能被正确接收。

2．4软件的实现

发送数据方面，只需将标准串口函数putc（）封装成一个函数RS485PutString（）发送数据即可。在RS485PutString（）函数中，能够方便地实现各种总线状态判断策略，甚至是CSMA／CD协议，实现载波监听，边发送边监听。也可以在此函数的基础上进行诸如定义不同数据包的实时性级别、定义总线超时判断等高级编程。

该函数的主要流程如图6。

判断总线状态就是简单地读取总线状态判断电路的输出，高为空闲，低为总线已被占用。为了减少误判，通常在判断总线状态为空闲后还要继续判断一段时间，具体的总线状态判断策略要根据通信协议进行调整。

如果判断总线空闲，即可进行数据发送。在发送过程中可以方便地继续读取总线状态以进行边发送边监听的冲突检测。一旦发现冲突发生，发送方放弃本次数据传输而转入强化冲突流程（继续发送几个0x00以使各方都确认发生了总线冲突），然后再进入总线侦听流程。以往的RS485总线冲突检测处理机制是通过对自己所发送的数据进行监听接收，然后比较接收到的数据与发送的数据是否相符，判断是否发生总线冲突，在软件实现上比较复杂。而本系统的冲突检测非常简单：发送完一个字节就读取一次总线状态指示管脚的状态，如果发现总线被占用，就是发生了总线冲突。

接收程序方面，因为接收器常开，所以仍然可以使用串行接收器的中断服务程序，将接收到的数据放入缓冲区，然后由命令解释程序处理接收到的命令。本质上与RS232的串口通信程序完全一样，只是如果接收器是常开的话，在自己发送数据时，要记住将串行接收器中断关闭，发送完毕后再打开，以避免运行不必要的中断服务程序。

另外，还可以结合驱动器和总线状态判断逻辑对总线进行开路和短路的检测／报警。具体说就是某一个节点使能总线驱动器，然后判断总线状态，如果仍然显示总线空闲，说明总线短路或者总线到总线状态判断逻辑之间开路了。

2．5存在的不足之处

该方法中的总线状态判断逻辑对逻辑0状态的要求比较高，需要B线电平比A线高约1.1V才能得到低电平。如果采用总线判断电路中的正向接收器的输出端(OUT＋)作为RXD信号，就会因为对逻辑0的要求而不满足RS485的－200mV门限电平标准。若采用另一个具有故障保护功能的接收器并联的话，固然能满足－200mV门限电平标准，但整个节点的输入阻抗将降低到6kΩ。

载波范文篇9

关键词：5G环境；舰船载波通信；延时补偿；离散时间模型；时延误差

5G技术是指第五代移动通信技术，在该技术的支持下，舰船载波通信发展到了一个新的高度。在正常的通信过程中，受到外部信号传输环境的影响，通信网络信息会产生一定的传输延时。在硬件驱动过程中，采用控制器调节网络环境中产生的信息传输时延，并在对应算法的支持下，调节通信网络环境中的延时，增强舰船载波通信传输时的信息安全[1]。为此，设计有效的舰船载波通信网络信息传输延时补偿算法具有重要意义。目前，有学者将舰船现有的载波通信划分为不同的波束，将网络信息变换为不同的链路，针对不同的链路构建对应的补偿算法[2]。但相同的载波通信间容易产生干扰，从而导致补偿算法补偿的参数数值过小。综合上述分析，在5G环境下，设计一种新的舰船载波通信网络信息传输延时补偿算法。

1算法设计

1.1利用5G技术获取舰船载波信息

在利用5G技术获取舰船载波信息时，控制舰船通信处于正常传输过程，然后模拟载波通信传输过程为一个空间单元，以无限通信传输周期作为统计周期，此时获取的载波信息可表示为：(1)QTmTs∆t其中，表示载波信息数据集，表示初始获取时间刻度数值，表示统计完毕刻度数值，表示统计载波变化参数。在对应的载波单元中，设定一个采集参数，计算相同载波频率下，对应网络产生的干扰就可表示为：(2)ttkqsq(k)其中，表示标准载波处理时间参数，产生载波干扰时的处理时间，表示标准处理时间尺度下的载波信息数据集，表示载波信号产生的信息数据集。为了均衡化处理获取舰船载波信息，采用矩算法计算信号载波，计算过程就可表示为：(3)Q(x,y)xiyj其中，表示相同载波信息的数据集，和表示载波信息的几何矩参数。在上述处理过程中，不断平衡处理不同频率的载波通信后，判断通信网络信息延时状态。

1.2判定通信网络信息延时状态

使用上述获取得到的相同状态下的载波，在判断通信网络信息的时延状态时，构建一个离散时间模型描述舰船载波通信，可将其表示为：(4)xiABu其中，表示载波状态，和分别表示载波采样间隔，表示MAS状态参数[3]。描述完毕后，预测通信网络产生的延时，可表示为：(5)其中，lj表示有向延时函数，dk表示时延边界参数，其余参数含义不变。根据上述数值关系，在不同时间周期下，通信网络产生的时延变化如图1所示。可知，在初始的预测周期内，舰船载波通信网络信息产生了数值较大的时延，在第40s之后，载波在传输时并未产生较大变化的时延。为此，在对应的时间周期范围内，设定一个判断函数，数值关系可表示为：(6)其中，s表示载波产生时延的时间，ε表示网络闭合参数。在上述数值关系的控制下，为了判断上述计算公式（6）中判断函数的数值状态，构建一个一致性指标表达式，检验网络时延参数，表达式可表示为：(7)其中，xi(k)和xy(k)表示不同周期下的数值。重复检验处理后，将判断为信息延时状态的网络信息，作为补偿算法构建的对象。

1.3完成补偿算法的构建

在上述处理过程基础上，采用一阶换算处理方法计算产生时延载波的信号误差，可表示为：(8)ωiωc其中，表示载波信号反馈信号，表示存在误差的载波信号。在多重通信支路中，采用一个VCO输入环节作为载波的控制，数值关系可表示为：(9)κ1其中，表示输入环节参数，其余参数含义不变。将上述载波控制的载波作为理想传输，采用锁定算法补偿处理该部分理想传输，可表示为：(10)其中，ω表示理想输入信号的传输速度参数[4]，其余参数含义不变。在实现多通道延时补偿时，将上述计算公式（10）进行拆分处理，采用应用差处理拆分为模块化的算法，可表示为：(11)对算法展开模块化处理后，将τ作为算法的输入参数，当模拟得到的算法频率特性趋于稳定时，算法完成对网络信息的延时补偿。综合上述处理过程，最终完成对传输延时算法的构建。

2仿真实验

2.1实验准备

在验证上述设计的5G环境下舰船载波通信网络信息传输延时补偿算法的应用性能，准备已知参数的实验仪器，模拟舰船载波通信仪器网络工作过程，使用的实验仪器及参数如表1所示。使用表1所示的实验参数，连接各项硬件后，搭建如图2所示的实验环境。在图2所示的实验环境下，调试实验测试环境后，准备2种传统延时补偿算法与本研究算法进行对比实验，对比3种延时补偿算法的性能。

2.2结果及分析

针对3种算法补偿产生的差值，测量在相同时间周期内，补偿差值对原有网络信息传输时产生的误差，结果如图3所示。可知，控制3种延时补偿算法同时处理相同通信网络信息，在相同的实验周期控制下，传统补偿算法1的差值补偿数值在−60dB～−100dB，实际延时补偿产生的差值误差最大，传统补偿算法2产生的差值补偿数值在−35dB～−60dB，实际补偿得到的延时参数较大，算法产生的延时补偿较少，补偿效果较差。而本文算法产生的补偿信号数值在−5dB～−30dB，与2种传统补偿算法相比，本文算法实际补偿的网络信息与标准的网络信息传输数值相差不大，适合在实际补偿时使用。

3结语

舰船载波通信传输延时补偿是舰船技术的重要研究方向。本研究在5G技术的支持下构建了一种传输延时补偿算法，能够改善常规延时补偿算法存在的不足，为今后研究舰船制造技术提供一定的理论支持。但本文算法并未针对舰船硬件提出延时改善策略，还需不断地研究改进。

参考文献：

[1]王金鹏,叶政鹏,曹帆,等.5G移动通信中基于同频干扰分布的协同分布式天线传输系统[J].吉林大学学报(工学版),2020,50(1):333–341.

[2]熊成彪,丁洪伟,董发志,等.一种基于LEACH的低延迟和低功耗的WSN分簇算法[J].计算机科学,2020,47(1):258–264.

[3]蒋华涛,常琳,李庆,等.车车通信链路延时补偿算法研究[J].微电子学与计算机,2019,36(3):1–6.

载波范文篇10

关键词：载波通道；通道衰耗；检查；方法

1工程简介及故障现象

电力载波通信系统可分为3个部分：输电线路、耦合装置（包括阻波器、耦合电容器、结合滤波器、高频电缆）以及载波机。其中输电线路和耦合装置构成高频通道。某电厂送出通道为500kV输电线路，线路全厂为60.2km，其载波通道用于500kV线路继电保护高频保护通道。其中载波机型号为：SIEMENSPowerlinkSWT3000，发送频率为：400kHz～408kHz；接收频率为：380kHz～388kHz。结合滤波器型号为：SIEMENSAKE100。耦合电容为电容式电压互感器，型号为：TYD500。采用A-B相耦合的方式，载波通道整体结构见图1所示。电厂在近两年来频繁发生载波机告警情况，且均为雨季或电厂周围有降雨时发生，天气干燥无降雨时不发生。为查明具体故障原因，电厂在该线路停电检修期间制定如下检查方案进行故障检查及处理。

2载波通道检查方法

2.1测试载波机收发信功率

使用选频电平表测试线接入载波机专用测试口，将选频电平表调至同轴、无穷档位，测量接收功率时选频电平表的频率设置为383.57kHz，测量发送功率时选频电平表的频率设置为403.57kHz。将载波机后方高频电缆接线拆出，测量端子处的发信功率。此时选频电平表应修改为同轴、75Ω档位。测试线分别接在高频电缆接线处两端子上。为保护载波机避免空载，需要将载波机后方端子做相应切换，即将载波机后方75Ω自带电阻串如回路中。经过上述测量后，如果发现载波机本体发信功率过低，则对载波机进行检查，可通过专用调试软件连接载波机检查其内部工作情况。如果载波机本体发信功率正常，收信功率过低则进行下一步测试。

2.2测试本侧与对侧高频电缆处功率衰耗

两侧电站将载波机后方高频电缆拆出，一侧使用振荡器同轴、75Ω档位发送0db信号，一侧使用选频电平表同轴、75Ω档位进行测量，测试线分别接在高频电缆纤芯及屏蔽线上。分别采用全频段（40kHz~500kHz，每隔10kHz进行1次测量）及工作频段（380kHz~408kHz，每隔1kHz进行1次测量）。如果测出的通道衰耗过大，则进行下一步测试。

2.3测量本侧与对侧耦合电容处功率衰耗

两侧电站将开关站处两台结合滤波器连接耦合电容的接线拆出，一侧使用振荡器同轴、无穷档位发送0db信号，一侧使用选频电平表同轴、无穷档位接收信号，测试线分别接在电缆和接地线上。此时可仅对工作频段进行测试。通过上述测试后可恢复结合滤波器至耦合电容接线，对比两相的数据，如果衰耗依旧很大，则说明一次设备即电力线路或耦合电容异常。如果两相衰耗均与投运数据相近，则故障点在高频电缆和结合滤波器之间，此时两侧电站人员分别测试自己一侧的两台结合滤波器和高频电缆的衰耗，查找具体故障点。

2.4结合滤波器通道衰耗测试

将A、B相结合滤波器之间的高频电缆拆出，分别对A、B相结合滤波器进行测试。振荡器接结合滤波器进线高频电缆和屏蔽线上，测试线分别接结合滤波器出线电缆及接地线上。使用振荡器同轴、75Ω档发送0db信号。使用选频电平表同轴、无穷档接收信号。如果其中一相衰耗大，另一相衰耗正常，衰耗大一相需要进行线路参数测试。此时可闭合衰耗大的一相结合滤波器，选用衰耗正常的一相传输数据并重新进行衰耗测试。即由A-B相耦合的方式改为相-地耦合的方式。具体接线方式如图2。进线高频电缆侧用振荡器选不平衡75Ω档发送0db信号，出线线路侧用选频表选不平衡无穷测试，由于线路侧阻抗为75Ω［1］，电缆测阻抗为300Ω或400Ω，现场测试时电缆侧如无等效耦合电容器的电容和300Ω或400Ω的电阻串入。其测试出来的数值会有6db左右的差值，属于正常。

2.5高频电缆通道衰耗测试

振荡器分别接高频电缆纤芯和屏蔽层上，使用同轴、75Ω发送0db信号。选频电平表接在高频电缆另一端的纤芯和屏蔽层上，使用同轴、75Ω档位进行测量。试验接线如图3。

3检查结果

两侧电站载波机发信功率为40db。两侧电站拆出高频电缆后对整个载波通道的测试情况见表1。两侧电站拆下结合滤波器至耦合电容电缆后的测试情况见表2。与对侧电站沟通后得知，对侧测试结果与本侧类似，由此可得知，电力线路本体、高频电缆、结合滤波器本体、耦合电容、阻波器均正常。此时需要检查各设备的连接处，同时应当检查耦合电容N端子是否接地，耦合电容电气原理如图4。施工或检修时可能由于疏忽导致N端子接地，该N端子并非电压互感器一次侧的中性点，当其接地时会导致整个载波通道接地，衰耗大幅增加，导致载波通道中断。对耦合电容检查时应检查高频电缆至结合滤波器接头处是否有松动、同轴电缆纤芯与屏蔽层接触，由于施工疏忽可能导致屏蔽层与同轴电缆线芯相接触，该情况下也会导致衰耗增大。检查结合滤波器至耦合电容电缆绝缘是否有异常，是否存在接地的情况。该情况与上述结合滤波器情况类似，都会导致载波通道衰耗异常增大。在此次故障检查处理中，检查耦合电容时发现A、B相耦合电容N端接线头与金属接线盒外壳距离过近，并且该N端接线头未采取绝缘措施，将该接线头从接线端子上拆下后，重新测试N端接线至载波机后方高频电缆的衰耗，结果见表5。至此可确定由于耦合电容N端接线端子与金属接线盒有接触导致载波通道衰耗过大，最终影响整个载波通信。两侧电站使用绝缘胶布将耦合电容N端接线包裹后再进行测试，结果与投运时相差无几。由于本侧电站、对侧电站及线路沿线均为干热河谷气候［2］，在非汛期时几乎不会有降雨，仅在汛期的几个月内会有下雨。机组及线路检修均在非汛期时进行，线路检修时会检查耦合电容接线端子箱，主要工作为检查电压互感器A、B、C、N相接线绝缘情况［3］。同时由于耦合电容N端端子接线头并非完全与金属外壳接触，在非汛期时由于衰耗未达到载波机报警阈值，因此不会特意检查N端端子接线头与金属外壳的绝缘情况。在汛期时由于降雨的原因整个环境潮湿，N端端子接线头与金属外壳的绝缘情况进一步恶化［4］，通道衰耗超过载波机报警阈值，因此在汛期时频繁发生载波通信告警。同时由于汛期时机组全力发电，输电线路没有停电检修的机会，出于安全考虑未对耦合电容进行检查。

4结语

随着光纤通信的发展，目前各主流纵联保护均采用光纤通信。但输电线路作为电力部门特有的通信资源，由于结构稳固的电力传输线具有机械强度高、不宜收外力破坏的特点，安全系数高于光纤等通信媒介［5］，仍然有大量的电厂及变电站在使用作为备用通道，因此保证载波通道的正常依然是有必要的。定位载波通道故障点的应遵循先整体再逐段检查、逐段排除的原则：1）拆除载波机后方高频电缆，测试载波机收发信功率。2）两侧电站相互配合检查整个载波通道的收发信功率。3）检查高频电缆衰耗，检查屏蔽层是否与高频电缆接触，高频电缆与屏蔽层是否有断开的情况。4）检查结合滤波器本体衰耗，检查接线是否有松动或接触不良的情况。5）检查耦合电容本体衰耗，检查N端子是否接地、绝缘是否满足要求。6）最后检查阻波器［6］及输电线路。

参考文献：

［1］张剑，汪强，刘国建.电力线载波高频通道阻抗匹配的分析［J］.电力信息与通信技术，2014,12（3）:5-7.

［2］王金萍，文忠宇，张小松.西南干热河谷的分布和气候特性分［A］.云南省气象学术年会论文摘要集［C］.2016:35-37.

［3］Q/CHD-JZAH10503007—2019电容式电压互感器检修规程［S］.

［4］杜道忠，陈新，王智勇，等.高潮湿环境下电力设备绝缘材料劣化分析［J］.电工技术，2021,（3）:149-150.

［5］林娜.与线路接地相关的电力载波通信故障分析及解决措施［J］.企业技术开发，2015,34（5）:124-125.