基于电力信息可视化采集的230_MHz射频技术研究_梁盈威.pdf
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1、自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期计算机与通信技术Computer and Communication TechnologyTechniques ofAutomation&Applications基于电力信息可视化采集的230 MHz射频技术研究*梁盈威,杨秋勇,苏华权(广东电网有限责任公司,广东 广州 510000)摘要:原有的230 MHz射频技术在授权用户受到认知用户干扰时,通信过程误码率较高,为此,提出一种基于电力信息可视化采集的230 MHz射频技术。设计射频技术中接收灵敏度、动态范围、接收带外抑制等接收发射指标,优化基带对有用信号的调节,消除认知用户的干扰;引入可视
2、化信息采集技术,由230 MHz无线专网承担通信工作,设计时序逻辑控制,采用过分配方式定义GTS和CFP的分配,保留通信过程中的处理时间,减小干扰。对比实验结果表明在光谱强度相同时,设计的技术误码率较低,具有有效性。关键词:电力信息;可视化采集;信道干扰;信号生成;射频技术中图分类号:TP391.44文献标识码:A文章编号:1003-7241(2023)06-0127-04Research on 230 MHz RF TechnologyBased on Visualized Power Information AcquisitionLIANG Ying-wei,YANG Qiu-yong,S
3、U Hua-quan(Guangdong Grid Co,Guangzhou 510000 China)Abstract:The original 230 MHz radio frequency technology has a high bit error rate in the communication process when the authorized us-ers are interfered by cognitive users.Therefore,a 230MHz radio frequency technology based on visual acquisition o
4、f power infor-mation is proposed.In order to optimize the adjustment of baseband to useful signals and eliminate the interference of cognitiveusers,the receiving and transmitting indexes such as receiving sensitivity,dynamic range and receiving out of band suppressionin RF technology are designed;th
5、e visual information acquisition technology is introduced,the 230MHz wireless private networkis responsible for the communication work,the timing logic control is designed,and the allocation of GTS and CFP is defined bythe over allocation method,so as to retain the processing in the communication pr
6、ocess time,reduce interference.The experimen-tal results show that when the spectral intensity is the same,the bit error rate of the designed technology is low,and it is effective.Keywords:electric power information;visual acquisition;channel interference;signal generation;RF technology*基金项目:广东电网有限责
7、任公司科技项目(037800KK52190007)收稿日期:2021-04-30DOI:10.20033/j.1003-7241.(2023)06-0127-04.1引言在电力用户的相关信息采集中,不仅包括用户个人信息,更重要的是要对用户用电量进行实时监测,在完成采集后进行信息传输和通信,对于智能配电网来说,这是电力系统信息采集的重要组成部分。国家为了保证电力通信的实时和完整,将230 MHz专用频段进行划分,作为全双工通信的使用频点,并完全地适配于配电网自动化1。一些欧美国家已经将无线传播射频技术应用在远程无线电力抄表系统的技术研究中,并将这项应用大规模推广,实践证明,在应用这项技术之后,电
8、网能够实现90%以上电力用户信息的自动采集,大大节约了人力成本和相关资源。但是我国在这方面的起步较晚,电力通信在射频无线传播中目前广泛应用的还是230 MHz专网通信。文献2中主要针对223-235 MHz电力授权无线频段,设计了基于本地通信的无线自组网络230 MHz的电力无线专网的补强方案,解决了射频技术的信号弱和覆盖盲区问题;文献3中对230 MHz射频技术进行了峰值频谱以及效率等指标的制定,并给出了相关的检测方法和建议。以上文献的两种技术,对于授权用户受到认知用户干扰的情况下,其误码率都比较高。针对以上两文献中技术所存在的缺陷,提出了一种基于电力信息可视化采集的230 MHz射频技术。
9、2基于电力信息可视化采集的230 MHz射频技术研究2.1设计射频技术的接收发射指标在电力系统的射频技术中,其中具有的超外差结构系统主要采用的是变频方式,为了在射频技术中具有更好的选择性,在电路中需要使用中频滤波器4-5。在接收127计算机与通信技术Computer and Communication Technology自动化技术与应用2023 年第 42 卷第 6 期Techniques ofAutomation&Applications机的相关指标中,接收灵敏度是一个重要的部分。接收灵敏度的计算公式如下:(1)式中,YT为信道宽度,ZX表示射频技术中的噪声系数,表示解调门限。从式(1)中
10、可以看出,在带宽内热噪声功率恒定不变的情况下,信道带宽和解调门限无法进行改变,因此想要提高接收灵敏度,只有采取降低射频噪声系数的方法才能实现增益的提高。在这种情况下,可以选择射频技术的前几级加入LNA。另一个接收发射指标就是动态范围,在电力系统中,射频技术的使用主要是从天线来的RF信号6-7,这些RF信号在工作的过程中,接收和发射功率方面各有不同,并且不同信号功率数值之间的大小相差比较悬殊。这就相应会产生信号之间的非线性互调,最终导致授权用户受到认知用户的干扰,导致信号失真或产生新的频谱分量。为了防止射频信号产生上述的干扰,需要在射频技术的接收链路中,通过控制AGC来保证ADC的信号能够正常显
11、示,并通过控制机制保证采样幅度在一定的动态范围之内,在射频信号中通常用到的动态范围一般情况下分为线性动态范围和无杂散动态范围8。对于射频技术中的接收机和发射机来说,线性动态范围主要是指设备的低功率与高功率之间的功率范围,当接收功率较大时,交调的失真也会更加明显。当实际的信号工作功率在范围内使系统寄生的响应为最小状态时,此时为无杂散动态范围。最后一个接收发射指标就是接收带外抑制,其中的链路抑制主要包括杂散抑制、邻道抑制、阻塞抑制。当认知用户产生的干扰功率较大时,会产生相应的抑制。影响示意图如下所示:图1倒易混频对邻道的影响在干扰功率较大的情况下,导致的结果为信号的信道基带幅度的变化处于非线性变化
12、过程,恶化EVM的工作频率变化,使得倒易混频的输出基带信号产生严重的互调,导致基带无法得到解调。在射频技术的设计中,本文将重新设计阻塞带宽的值,将其带宽的值设定为偏离载波10%。在设计的过程中,将基带前级所携带的分段滤波器带宽设置为5 dB,该值所占载波带宽的值约为5%。对射频技术中的接收发射指标进行设计能够保证基带对于有用信号的调节,保证通信质量。2.2引入可视化信息采集技术230 MHz射频技术是以传统的电力负荷管理系统为基础发展而来的,本文设计的技术除了能够实现原有的功能,在通讯方面还能克服较多的缺陷。在电力系统中,主要的用电信息采集对象是专线、专变用户以及工商业两用居民和公变考核计量点
13、用户。在可视化信息采集技术中,应用的通信信道主要由230 MHz无线专网承担通信工作。与传统的通讯网络相比,引入可视化的信息采集技术能够使得通信速率更高,增强其纠错能力和自组网能力,其中的路由算法模块记录达到50强,需要按照场强进行大小排序,记录的数量可以改为能够随意设置的属性,将原有的链路命令根据实现的方案在基站中进行扩展与实现,完成通信时序的控制。在时序控制中,基站无法覆盖的设备需要采用非信标的碰撞逻辑。时序控制如图2所示。图2时序逻辑控制图在图2中,A代表基站,B代表基站能够覆盖的设备,C代表基站无法覆盖的设备。在时序逻辑中,未来对语音通信的支持会采用信标由以协调器作为基站的方式完成发送
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