[发明专利]一种微电网中的正交频分复用通信方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种微电网的正交频分复用OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing;）通信、数据传输方法及其装置，能够有效的解决微电网高速数据流传输方法的实时性及抗冲击噪声问题。

背景技术

微电网是规模较小的分散的独立系统，它采用大量的现代电力技术，将燃气轮机、燃料电池、储能设备等连在一起，直接接在用户侧。对于大电网来说，微电网可被视为电网中的一个可控单元，它可以在数秒钟内动作以满足外部输配电网络的需求；对用户来说，微电网可以满足他们特定的需求，如增加本地可靠性、降低馈线损耗、保持本地电压稳定、通过利用余热提高能量利用的效率及提供不间断电源等。微电网和大电网通过进行能量交换，双方互为备用，从而提高了供电的可靠性。微电网和上级电网是互为备用、相互支持的一个有机整体。加强微电网和主网之间以及微电网之间的协调控制，以提高微电网对上级电网的支撑能力对于电网的稳定具有重要意义。微电网的发展在我国尚处于起始阶段，但微电网的特点适应我国电力发展的需求和方向，并且有着广阔的发展前景。

正交频分复用是一种多载波调制技术，其最大的特点是传输速率高，对码间干扰和信道衰落具有很强的抵御能力，其基本思想是把高速率的信源信息变成低速率的N路并行数据流，然后用N个相互正交的载波进行调制，将N路调制信号相加即得发射信号，而且每一路可以采用不同的调制方式，包括扩频、FSK、PSK等；接收端经过解耦、接收滤波器转换后，利用载波之间的正交特性，采用相应的解调方式解调出低速数据，然后经并/串转换合成原始数据流。

微电网和主网之间信息通道具有工作环境复杂，线路阻抗小，信号衰减强，干扰大并且时变性大等特点。信号衰减是与所传输信号的频率及其物理位置相关联的。从总体上讲信号传输的距离越远，则信号衰减越严重。

对高频信号而言，非均匀分布的传输线上各种不同性质的负载在这根线的任意位置随机地连结和断开，因此，高频信号的传输必然存在可变的信号衰减，这种衰减与通信距离、信号的频率等都密切相关。

进行跨相传输时，衰减一般比同相要大10dB以上，但是有时也有例外。随着工频交流电的变化，信号衰减也会出现周期性的变化。在不同的时间段和不同的地点，衰减幅度也不同，有时会出现很大的变化。此外，衰减随工频电源的相位而变化。接收设备所处的位置不同，信号衰减也可能不同。

微电网和主网之间信息网络中的噪声主要可分为背景噪声和干扰噪声。背景噪声是典型的离散高斯型噪声。 由于配电线路阻抗变化较大使得干扰噪声成为其中难以解决的难题。

码元之间的串扰会严重影响通信质量。以单载波FSK为例，由文献可知当数据传输速率为R=0.5Mbps时,在一些频率点上信号发生严重畸变；当R=1.2Mbps时,几乎在整个频谱范围内都无法进行通信。

微电网和主网之间信息网络噪音干扰的来源主要有以下几个方面：

1）窄带噪声

窄带噪声来源于电网中的谐振现象，大多数为带调制幅度的正弦干扰信号，主要是由引入电力线的广播频带信号引起。

2）与系统频率无关的单事件脉冲噪声

由于电磁环境较为恶劣，电网中存在着各种形式的干扰，特别是脉冲干扰，有时能达几千伏。脉冲噪声主要是由电网中各种各样的开关操作引起。

脉冲噪音是电力线通信中存在的最大障碍。由于脉冲噪音具有瞬间、高能和覆盖频率范围广特点，因而对于载波信号传输的影响很大，不仅会造成信号的误码率高，使得接收装置无法对信号进行正确的纠错，它还使接收设备内部产生自扰，严重影响整个系统的工作。所以对这种干扰的抵御就显得尤其重要。

3）高斯噪声

可认为是电网的背景噪声，主要由配电变压器的高压边耦合所致。

微电网供电具有非集中化和本地化特点，能提高系统的稳定性，满足智能电网的要求。微电网控制系统各元件在运行中接受能量管理系统调度，同时上传自身的各种状态信息，通信方式的选择须适应微电网分布、复杂、灵活的特性。信道干扰和速率过低是实现数据实时性传输的主要障碍, 正交频分复用(OFDM)是一种目前被通信行业普遍看好的高效、多载波宽带数字调制技术。在目前高速数据通信中，传统的通信调制技术只能传输低速数据，OFDM技术是满足微电网高速数据传输的最有效手段之一。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：提供一种微电网中的信息传输方法及装置，利用这种方法进行数据通信时，能避免由于干扰大、速率高而降低整个系统的性能，提高运行效率及准确性，满足微电网实时性要求。