电力线载波

采用高速电力线载波、Lora无线双模通信，承载了台区低压电网监控和用电数据的采集任务，主要功能包括：对下级分支箱、表箱的拓扑辨识，形成准确的变、线、户拓扑结构图。对变压器、低压配电箱内的总、分断路器运行状态监测，各级停电事件的实时上报。协调电气运行参数5分钟、电表数据15分钟的同步采集与数据周期上报。

为了提高电力线通信系统中OFDM定时同步的准确度,文章基于低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范下的物理层通信协议,提出了一种基于Mitchell算法的电力线载波通信符号定时算法。与理论本地互相关同步算法相比,文章的算法不需要进行乘法运算,易于硬件实现。与简化的单比特量化算法相比,该算法同步检测结果更加准确,峰值旁瓣更小,在低信噪比条件下符号定时更加准确。

电力线载波和无线双模融合通信已成为电网信息采集系统的新发展方向。针对双模通信的异构物理层融合度不高等缺点,文章基于国网新双模技术标准的发射端结构,针对物理层前向纠错编码的特性提出了一种双模复用编码设计方法。融合设计包含了分组编码、Turbo编码、信道交织、分集拷贝等功能模块,并通过对Turbo编码和交织等模块进行双模时分复用节省了电路资源。通过对硬件代码的仿真验证了融合设计方案的时序性能,并基于SMIC 55 nm工艺对代码进行综合以分析实际电路中节省的逻辑资源总数。仿真与综合结果证明,提出的融合设计方案可以节约电路消耗、提高编码效率,达到降低生产成本、减少信号延迟的设计目标。

针对电力线信道阻抗变化复杂、负载阻抗不匹配造成通信质量差等问题，提出一种基于深度强化学习的Π型阻抗匹配网络多参数最优求解方法，并验证分析了深度强化学习对于寻找最优匹配参数的可行性。首先，建立Π型网络结构，推导窄带匹配和宽带匹配场景下的最优匹配目标函数。其次，采用深度强化学习，利用智能体的移动模拟实际匹配网络的元件参数变化，设置含有理论值与最优匹配值参数的公式作为奖励，构建寻优匹配模型。然后，分别仿真验证了窄带匹配和宽带匹配两种应用场景并优化模型的网络参数。最后，仿真结果证明，经过训练后的最优模型运行时间较短且准确度较高，能够较好地自动匹配电力线载波通信负载阻抗变化，改善和提高电力线载波通信质量。

针对配电网拓扑结构动态识别、“站-线-变-户”关系校核的配电网精益化管理需求，提出一种基于电力线通信技术的识别方法及系统。主要介绍了可穿透配电变压器传输的工频畸变电流“指纹”技术、电力线载波测距技术等关键技术，线变识别系统构成及装置开发测试，系统主要功能及性能指标；识别装置与智能配电终端的融合设计，系统研制及现场应用测试情况。

该项目以实现配电台区智能设备和传感器广泛互联和全面感知为目标，融合电力线载波和无线两种传输介质，支持多种通信模式，构建动态混合路由的配电台区边端多模通信网络，解决网络覆盖能力不足、重要事件上报不及时、生产营销数据不共享等问题，满足配电业务精益化管理需求，支撑配电网智能化建设。 在各种环境条件下，无需额外配置中继节点，多模通信网络实现了一张网地域全覆盖、设备全接入、应用全支持，达到了网络运行稳定、可靠、快速的预期效果。应用载波感知避让技术实现与台区用电信息采集网络的并存并行，通过数据伴听装置，在营销 HPLC 网络无感的情况下，实现用户用电信息数据的融合共享。

本项目属于集成电路领域。随着智能电网建设的推进，电力通信芯片的市场需求与日俱增，长期以来电力通信芯片依赖国外进口，存在安全隐患大、供货不稳定等问题。随着智能电网新型业务的兴起，分布式电源等各类终端大量接入，对通信实时性、可靠性、通信速率等提出严苛的要求，而国内产品主要面向消费类电子，存在成本高、功耗高、可靠性差等问题，无法满足复杂电力环境下的应用需求。因此，亟需研发具有自主知识产权的工业级电力通信核心芯片，以实现规模化推广应用。本项目开展了高性能模拟前端、电力线载波通信、微功率无线通信和多模融合通信等关键技术研究，突破了噪声自适应消除、抗信道干扰、低功耗与高性能难以平衡等难题，开发了高速电力线载波通信芯片、G3-电力线载波通信芯片、微功率无线通信芯片、双模融合通信芯片4款芯片以及12款模块产品，取得了集理论、技术和产品于一体的创新突破：1）突破环境温度、干扰噪声、工艺偏差因素导致放大器性能降低的难题，提出自适应噪声消除和多温度系数参考源电路设计方法，设计模拟放大器，可控增益带宽提高了10%，保障通信芯片在复杂电力工况下可靠运行；2）攻克了电力线强干扰、强衰减环境下高速通信的难题，提出了互相关帧同步技术，提出了实时自适应干扰消除技术，保证了高速电力线载波通信芯片在复杂信道环境中稳定可靠运行；3）突破了通信芯片在低功耗、小尺寸与高性能需求之间难以平衡的难题，提出了一种基于注入锁定技术和有源电感振荡器的高频信号追踪的方法，设计了低噪声射频模块，研制出高性能、低成本的微功率无线通信芯片；4）突破了双模融合通信的信道差异化适配难题，提出了电力线载波与无线融合通信架构，构建了双通道子载波误码率预测模型，设计了双链路自适应切换保护与子载波优选适配方法，研制出高可靠、高适配性的双模融合通信芯片。 项目成果已在我国电力行业实现大规模应用，覆盖27个省/市/自治区，拓展至环境监测、智能家居等领域。项目的实施，实现自主知识产权电力通信芯片的规模化推广应用，有效提升电力通信水平，打破国外垄断，带动我国集成电路自主创新，对推动产业进步意义重大。