基于OFDM调制技术的配电自动化通信系统
摘 要：本文提出了一种基于OFDM技术的配电自动化通信系统。
关键词：OFDM;配电自动化通信系统;INT51X1;W90N740
引言
配电线载波通信(DLC)不同于原有的高压系统输电线载波通信(PLC)方式。PLC一般是两点之间通过阻波器并结合滤波器上送和下载高频信号,传输目标明确,结构简单。而DLC则是一对多的通信方式,不设阻波器,通信信号在10kV及380kV配电网中传输,任何一个通信节点都可以作为信号源和接收器,而变压器(配变和变电站变压器)则是信号的天然壁垒。
正交频分复用(OFDM)是一种高效调制技术,应用于电力线高速数字通信具有以下优越性：⑴频带利用率高;⑵抗ISI干扰能力强;⑶抗信道衰落;⑷抗噪声干扰。
系统组成及工作原理
本通信系统以10kV配电线为传输媒质,网络拓扑以“总线＋树”为主,不同总线段可以互联为开环的环网。系统由通信子站系统和主站系统两部分组成。主站系统设置于110kV变电站,收集各10kV线路上全部子站的遥测遥控信息,根据确定的算法和控制策略,实现对整个配电网的安全监视、自动控制和保护。通信子站与FTU、TTU等配套使用,分布于配电网各处。
通信子站系统
子站系统主要由INT51X1芯片、W90N740微处理器、电平转换芯片MAX3232、模拟前端(AFE)和耦合器组成。子站系统的原理如图1所示。
INT51X1芯片
INT51X1是一个集成的MAC/PHY电力线收发器。INT51X1可以在恶劣的电力线通信环境下达到14Mbps的数据传输速度。能够根据信道上的信噪比选择可用频率,抵制深度衰减槽、噪声和多径衰落。在低SNR的信道中,不使用导频就能够实现同步。 在INT51X1中,MAC采用具有避免冲突的载波侦听多路存取(CSMA/CA)方案,并有优先权设置和自动重复请求(ARQ),通过包封装,支持以太包的可靠传输。
INT51X1提供三种接口,即MII/GPSI、USB1.1和以太网口。三种模式分别为USB模式、PHY模式和Host/DTE模式。本系统选择PHY模式,分别与W90N740和AFE接口,完成以太包和电力包之间的相互转换。
W90N740微控制器
W90N740采用精简指令系统,是基于ARM7TDMI的32位微控制器。内建有两个以太网MAC控制器0和1,8K的指令缓存和2K的数据缓存。通过外部总线接口(EBI)可以与**的SDRAM、ROM/SRAM、flash存储器或I/O互连。通过片内以太网MAC控制器0与INT51X1接口,完成RS-232和IEEE 802.3标准数据的相互转换。通过片内串口UART外接一片MAX3232电平转换芯片,即可实现标准的RS-232通信功能,与FTU、TTU等自动化设备相连。
