电力系统中功率因素

电力系统中功率因素（共7篇）

电力系统中功率因素 篇1

1. 引言

在排球比赛中排球的每一项技术对比赛都起到关键的作用。发球质量受运动员的身体素质、技术水平和心理素质影响, 而心理素质将直接影响技术水平的发挥。要使运动员正常发挥技术水平, 良好的心理素质是至关重要的, 这直接影响比赛的士气和结果。据体育研究表明因心理方面原因造成的发球失误占76.1%, 而技术方面, 身体方面原因占23.8%。所以必须加强运动员的心理训练。在排球教学和训练中, 不仅要重视运动员的心理素质和发球技术的训练, 对心理素质的训练也不能忽视。在比赛中运动员受对手、观众、裁判和场上复杂多变的情况的影响, 情绪波动较大, 容易导致发球技术变形, 影响发球质量, 所以加强排球发球的心理训练, 提高心理素质是十分必要的。

2. 研究对象与方法

2.1 研究对象

排球运动员在比赛中的心理因素。

2.2 研究方法

2.2.1 文献资料法。

根据研究需要, 查阅相关资料, 以为研究提供理论依据。

2.2.2 调查法。

通过对练习者的调查, 了解比赛中存在的心理问题及心理问题与发球技术的关系。

2.2.3 观察法。

通过观看教学比赛, 对发球瞬间进行观察和分析。

3. 结果与分析

3.1 运动员发球的心理状况

3.1.1 比赛中稳定型的发球心理。

稳定的发球心理, 使运动员保持稳定的情绪、心理, 这样平时的技术就可以得到充分的发挥, 发球的成功率越高, 攻击性就越强。在这种情况下, 运动员一般在外在表现为:听到裁判鸣哨后, 进行几次深呼吸和原地拍几下球, 稳定自己的情绪, 然后按照动力定型的发球动作 (发球的抛击球动作和用力表象) , 充满信心地完成发球技术。对于稳定性发球的运动员, 大脑总是比较清醒的, 对发球充满信心, 对周围一切似乎视而不见, 而在头脑中对发球的动作有明确的、清晰的形象, 明确自己所做动作的目的──发球得分或寻找对方弱点、破坏对方战术等。此时的运动员也能排除干扰, 不受任何因素的影响, 准确作出判断。

发球出手后, 全神贯注, 精力集中于是否成功, 一旦成功, 就对自己的行动产生满意的激动, 从而增强对比赛获胜的信心, 增强本队士气, 造成对方发球时的压力, 即使发球失误或对方接起, 也会主动、积极地投入防守之中, 夺得再次进攻的机会, 带动队友, 激起比赛斗志, 顽强拼搏。

3.1.2 比赛中不稳定型的发球心理。

在排球比赛中, 并不是常见到运动员都是稳定、积极、充满信心地去执行发球, 有时往往夹杂着复杂的因素。心理不稳定消极进行发球, 出现这种现象是由于运动员的身体素质、技术及心理训练水平不够而引起的, 有时也是由于比赛经验少, 对比赛缺乏正确的认识, 存在着主观条件认识不足, 往往表现为过高或过低地估计估计对方力量产生片面性认识, 这些都是影响发球的重要的心理因素, 影响着发球的动机、情绪状态、信心和意志品质。对比赛的恐惧感主要表现为:发球时情绪不稳定, 异常焦虑、紧张、出汗, 总想一下子就得分, 对发球的成功缺乏自信, 造成动作严重走形, 严重者还会面色苍白、手发抖。但也存在着运动员只想狠, 用力不准, 处于这种状态的运动员往往在发球时, 场外观众的气氛及其他队员的干扰, 也会影响着他发球的效果, 造成发球失误, 从而失去得分机会。可见, 比赛中运动员发球心理的训练水平不仅影响着发球这一过程, 而且有时影响全队队员的情绪, 尤其表现在比分接近时更加突出。

3.2 影响发球的心理因素

在一场比赛中, 影响运动员发球的心理因素是多方面的, 根据其性质的不同, 具体可分为:主观因素和客观因素。

3.2.1 主观因素。

运动员发球的水平和运动员发球心理定向首先取决于该运动员的发球技术和技能水平的高低。发球的水平主要包括发球技术的熟练程度和动作的准确度、力量等。发球动作技能的自然化水平越高, 运动员的心理因素对发球产生的效果影响力越小。因为当动作技能达到自动化时, 意识对动作的支配作用降到最低的限度, 基本上能随心所欲, 想发什么样的球一般就能发什么样的球。因此, 运动员的发球水平越高, 其心理定向对实际发球的监控和指向就越强。

3.2.2 客观因素。

临场赛事:排球临场赛事是运动员产生发球动机方向和强度的诱因。积极的诱因对行为产生动力作用。消极的诱因对行为产生阻力作用。诱因是产生心理倾向的重要根源之一。赛事失利对多数运动员是消极诱因, 造成心理紧张, 产生负面情绪, 导致发球动机强度减弱, 降低发球目标;而关键局的优势, 比如比分领先, 对多数运动员是积极诱因, 能提升发球动机的强度, 产生下面情绪, 提高发球的质量。因此, 临场赛事对发球目标心理定向起着促进或阻碍的作用。

3.3 影响发球的心理因素产生的原因

3.3.1 缺乏比赛经验, 心理紧张。

运动员特别是年轻运动员, 参加训练的时间短, 参加比赛的次数少, 比赛经验不丰富, 一遇到紧张激烈的比赛气氛, 精神就十分紧张, 造成肌肉僵硬, 自动化的神经联系中断, 技术动作变形, 无法按技术要领完成技术动作, 造成发球失误。

3.3.2 各种干扰恶性刺激成注意力分散。

当比分接近, 双方实力相当或关键比分接近时, 运动员自感责任重大, 注意力往往不能集中;有时受客观环境的影响, 如观众的喊叫及其他噪音, 分散运动员的注意力, 从而造成失误;受同伴的干扰, 如连续发球失误或不正当的语言提示造成恶性循环, 都会影响发球的质量;由于裁判的误判、漏判, 而使运动员过分激动, 以致发球时心浮气躁, 也会造成发球的失误。

3.3.3 心理准备不充分。

比赛前由于缺乏充分的心理准备, 当遇到较强的对手, 实力差距大时, 引起紧张情绪, 认为对手较弱, 思想容易松懈麻痹, 这些都容易影响发球的效果与威力。

3.3.4 运动员过于疲劳。

当出现过于紧张、比赛时间较长、运动员的能量消耗较大、体力下降及赛事时间的长等情况时, 运动员的心理生理都会过于疲劳, 心理活动能力降低, 引起动作变形, 无法较好地发挥发球技术。

3.4 心理状况对发球成功率的影响

3.4.1 从发球技术的特殊性分析。

发球由发球队员独立完成, 这要求发球队员有较好的心理素质。发球是唯一既不受对方烦扰, 又不需要本方队友直接配合, 完全由发球队员自己完成的一项技术。排球运动是一项集体运动项目, 发球除外, 其他各项技术六名队员之间都可以互相弥补, 由于发球是发球队员“孤军奋战”, 一旦因为技术或心理因素出现问题, 其他五名队员是无法进行弥补和帮助的。因此, 在训练中除应加强发球技术的训练外, 还应加强对队员的心理训练。

3.4.2 从发球到每场比赛的关键时刻作用进行分析。

比赛双方势均力敌, 比分接近的情况下的心理分析:在此情况下, 双方队员在技术上都力争发挥出最高水平, 在精神上高度集中和紧张, 每一球都对每个队员的情绪有较大的影响。此时发球至关重要, 二十三届中国女排同美国女排比赛的关键时刻, 侯玉珠的两个成功发球为夺得冠军立下了战功。而第十一届世界杯中, 中国女排同前苏联女排之战的第四局, 关键时刻的两次发球失误导致最终的失利。

3.4.3 从当今世界强队实力对比分析。

当今世界强队 (特别是女队) 水平相当, 各有所长。运动员在技术水平上都无绝对优势。在这种情况下, 在胜负的关键时刻, 心理因素往往起着决定性作用。“两强相遇勇者胜”。“勇”即指胜利的坚定信心。这点对于发球队员尤为重要, 如果发球队员平时不注重心理训练, 在心理上被对方压倒了, 那么就很难发出有攻击性的球, 甚至发球失误, 给本方比赛胜利造成困难或导致比赛失败。

4. 结语

在比赛中, 心理因素直接影响到发球的成功率, 进而影响到整场比赛结果。因此, 心理训练是排球教学过程中的重要组成部分, 是不可忽略的。在今后的教学中应该更加重视心理因素。运动员心理状态受各种因素的影响, 在比赛中运动员应很好地调整心理状态, 形成正确的心理暗示, 充分发挥好运动技能, 使发球的攻击性增强, 更具威慑力。

摘要：文章运用文献资料法、逻辑推理法, 对排球比赛中影响发球的心理因素及提高发球心理素质的方法进行研究, 目的在于使体育教师、教练员在抓好发球技术和身体训练的同时, 重视从心理方面来分析如何提高发球的得分率。

关键词：排球比赛,发球成功率,影响

参考文献

[1]史俊超.排球比赛中运动员发球心理浅析[J].南京体育学院学报, 2001.

[2]魏富明, 王建中.影响发球运动员的心理因素及控制与练习[J].楚雄师专学报, 2001.

[3]宋信勇.试析排球运动员的心理定向对发球效能的影响[J].北京体育大学学报, 2000.

[4]马贵明, 姚巧泉.新规则引发的发球心理变化及调整[J].苏州教育学院学报, 1999:492.

电力系统中功率因素 篇2

自从美国国家科学基金项目启动“未来可再生电能传输与管理系统”(Future Renewable Electric EnergyDeliveryandManagementSystem,FREEDM)[1]以及美国学者Jeremy Rifkin在其著作《第三次工业革命》中提出了能源互联网(energy internet)的概念之后,能源互联网及其相关技术得到了工业和学术界诸多关注和讨论。能源互联网是为解决化石燃料的逐渐枯竭及其造成的环境污染问题,以新能源技术和信息技术深入结合为特征的一种新的能源利用体系[2,3]。一般说来,能源互联网是以电力网为基础,利用电力电子技术、信息技术和智能控制技术将电力网、石油网、天然气网、可再生能源网、分布式储能网、电气化交通网等产生或消耗能源的多种网络融合一体而形成的能源高效利用、能量双向流动的能量交换与共享网络。因此,电力网是能源互联网实现能量交换与共享的重要载体和关键枢纽。

对于电力网来说,要实现不同网络节点、支路或网络分区之间电能的双向主动控制、有功或无功潮流的实时调节与分配,传统的电力变压器、电抗器、电容器等无源设备已经无法承担。在此背景下,基于电力电子技术的电力电子变压器(Smart Electric Energy Router,SEER)逐渐开始得到较多的关注和研究。所谓电力电子变压器是指可以连接两个或以上交流或直流电力网络节点,且能对所连接的不同电网节点之间的电能进行实时调节、分配与主动控制的新型智能化电气设备,是电能实现“路由(route)”的执行机构。SEER的功能性示意图如图1所示。对于中压配电网,例如10k V/400V配电网中的应用,SEER除去对电能的“路由”功能,一般还需要实现高低压节点之间电压等级变换和电气隔离功能,以保证设备和操作人员的用电安全。因此,在配电网中,SEER的功能与电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)[4,5,6,7,8],或称固态变压器(Solid-State Transformer,SST)[9,10,11,12,13,14,15,16]功基本相同。

对应用于中压,如10k V配电网的PET/SST来说,为了在电能“路由”、电压变换和电气隔离的同时减小装置的体积,即提高功率密度,一般采用高频电力电子变换器+高频变压器的方案实现[4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16],而不采用工频变压器,如图2所示。图2所示的中压配电网PET/SST至少包括高压侧AC/DC变换器和隔离型的DC/DC变换器两个环节。高压侧AC/DC变换器主要实现电能的交直流变换(功率双向流动,既可整流也可逆变),隔离型的DC/DC变换器主要实现电压等级变换和电气隔离,而PET/SST的低压直流侧既可以接光伏、储能电池电能直流设备,也可以接逆变器/整流器以提供低压交流连接端口。

关于中压配电网PET/SST的具体电路拓扑,现有文献中的方案在隔离型DC/DC变换器环节大多采用输入串联、输出并联(Input SEERies Output Parallel,ISOP)型的隔离型DC/DC变换器;而高压侧AC/DC变换器的拓扑一般可以分为两种:

(1)拓扑1:高压AC/DC变换器采用级联H桥变流器(CHB)的PET/SST电路拓扑[8,9,10,11,12,13,14,15,16]。

(2)拓扑2:高压AC/DC变换器采用模块化多电平变流器(MMC)的PET/SST电路拓扑[4,5,6]。

上述两种拓扑的电路原理图如图3所示,其中HB代表半桥型电压源变流器,FB代表单相全桥型电压源变流器。对于中压配电网三相PET/SST来说,在同样的功率等级、同样的电力电子开关器件(如IGBT)耐压水平下,拓扑2比拓扑1需要更少的开关器件和高频变压器[4,5],具有更好的功率密度优势。上述两种类型的PET/SST在接入中压电网时,主要采用变流器级联的结构来承受高电压,因此其开关器件为规模化商用产品,耐压一般不高于4.5k V。但是此时,PET/SST所需开关器件数量较多。也有案例中的PET/SST采用10k V或更高耐压的宽禁带半导体开关器件,如碳化硅(Si C)器件,此时用三电平电路拓扑即可实现PET/SST的高压侧AC/DC变换器[16],可以显著减少开关器件数量。但是,目前10k V以上的Si C等宽禁带半导体开关器件仍处于实验室研究阶段且价格高昂,离规模化应用尚有一定距离。

关于中压配电网用PET/SST的功率密度,相关文献开展了一定研究。文献[9,10]对比分析了1MVA/10k V-400V PET/SST与传统低频配电变压器的体积、重量和造价,其结论认为PET/SST的体积比传统低频配电变压器更小。但这一分析并未考虑实际PET/SST装置中的断路器、充电电阻等辅助设备以及安装、绝缘等实际问题。实际上,相对于400V的低压电力电子装置,10k V中压装置的电压等级高,电气部件的空气间隙、爬电距离等都较大,导致元器件的体积之和与整个PET/SST装置的实际体积有较大差距,所以不能以各元器件体积之和代替整机体积。本文结合基于拓扑2的10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器样机具体实现方案和实测结果,详细分析了影响PET/SST功率密度的多种因素,指出了影响PET/SST功率密度提高的关键瓶颈问题。

2 10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器具体电路实现方案

为了分析PET/SST的体积/功率密度,根据图3所示的拓扑2,本文所研制的10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器样机具体实现中还需要考虑10k V交流电网连接用三相断路器(K1)、充电电阻(Rch)、10k V充电电阻旁路开关(K2)、控制保护柜、低压直流柜等元件或设备,该样机的具体电路实现方案如图4所示。由于所研制PET/SST的10k V侧电压等级高,上述开关、电阻、电感等元件的绝缘空间要求较高(考虑各个元件的空气放电间隙和爬电距离等),因此其本身体积都较大,对系统功率密度的影响均需分析。

另外,为了保证PET/SST样机的安全运行,减少外围环境中尘埃污染以及对外围设备的电磁干扰,所研制的PET/SST样机采用了金属外壳对整个设备进行防护。总体上,该PET/SST样机分为10k V开关柜、MMC柜、DC/DC柜、控制保护及低压直流柜4个部分,散热采用强迫风冷,散热风机集成在各个机柜外壳当中。所研制10k Vac-750Vdc/1MVA PET/SST样机的整体布局图如图5所示。

3 10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器功率密度影响因素分析

本文所研制的10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器样机的实物照片如图6所示。由于篇幅限制,关于该PET/SST样机内的电路元器件,如桥臂电抗器、MMC和DC/DC变换器中的IGBT、电容器等元件的电气参数以及相关的控制保护策略介绍请参考文献[4-6],本文不再赘述。

本文所研制的10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器样机的总体尺寸为:7000mm×2300mm×1800mm(长×高×深),即总体积为28.98m3。

根据对各个部件的实际测量结果,其中对PET/SST样机系统功率密度有显著影响的部件的名称、相应的数量、尺寸及相应体积等实测参数如表1所示。其他体积很小的部件,例如交直流的电流传感器、交直流电压分压器、接线端子、连接电缆等大多位于样机主要部件之间的空气间隙内,对PET/SST功率密度的影响很小,本文的分析中未予考虑。

经过对比分析表1中各个部件或机柜的实测体积及其对PET/SST样机功率密度的影响,可以得到以下结论:

(1)第1~8项元件或设备已经涵盖了PET/SST的所有部分,其体积之和为12.099m3,小于样机总体积28.98m3,这是因为,这些元件很多与交流10k V电网或直流16k V电压(见图4)电气连接。当将其安装在机柜内时,相互之间以及元件与机柜的外壳(即大地)之间必须保持足够的空气间隙和爬电距离,以满足10k V电压等级的绝缘要求,因此会有较多的空间内无法安装元件。这一问题在400V电网所连接的低压电力电子变流器中一般不突出。

(2)第1~8项所有部件中,MMC和DC/DC变换器功率模块的体积之和为7.508m3,占第1~8项所有部件体积之和(12.099m3)的约62%。可见,变流器功率模块体积在所有部件体积重占比最大,也是影响PET/SST功率密度最显著的部件。

(3)总体而言,4个机柜中,MMC机柜所占体积最大,在整个样机体积中的比重超过50%,这主要是由于MMC中的功率模块数量多所导致。

(4)16台额定工作频率为8.3k Hz的高频变压器总体积只有0.291m3,约为桥臂电抗器体积的38%、DC/DC变换器功率模块总体积的16%、MMC功率模块总体积的5%,小于所有功率模块(MMC+DC/DC)总体积的4%。可见,高频变压器对PET/SST功率密度的影响十分有限。需要注意的是,这里的高频变压器工作频率为8.3k Hz,而在很多关于PET/SST的文献中,高频变压器的工作频率可以高达20k Hz,在电压和功率不变的情况下,频率更高的变压器体积一般更小。但是,从上述分析结果可见,通过提高高频变压器工作频率来减小PET/SST的体积的方法其作用十分有限,况且这还会增加变压器本身和外围电力电子器件的涡流或开关损耗,也给散热系统带来困难。

(5)整个PET/SST样机的功率密度约为1MVA/28.98m3=34.507k W/m3。这一数值较低,主要原因是MMC需要承受10k V交流电压和16k V的直流电压,而DC/DC变换器需要承受16k V直流电压,这导致MMC和DC/DC变换器中的级联连接的功率模块数量多,增加了系统的体积。在交流电压为10k V的情况下,1MVA的PET/SST功率密度难以提高。换言之,在高压交流电压和直流电压仍然保持10k Vac和16k Vdc的条件下,若提高PET/SST的额定功率,则可以显著提高其功率密度,例如,将其额定功率提高为2MVA,则功率密度几乎可以提高一倍。因为在现有的商用电力电子器件,特别是IGBT的发展水平下,即便所研究的PET/SST功率提高一倍,MMC和DC/DC变换器功率模块的数量可以保持不变,即PET/SST的体积几乎无显著增加。

4结论

基于电力电子技术的电力电子变压器是未来电网和能源互联网中实现电能“路由”的核心设备。现有的文献中,应用于10k V中压配电网的PET/SST电路拓扑中主要采用高频电力电子变流器+高频变压器的方案实现。本文结合所研制的10k Vac-750Vdc/1MVA电力电子变压器样机,详细分析了现有技术方案下中压配电网PET/SST中各个电气元件对系统功率密度的影响及其原因,并得到以下结论:

(1)高压变流器由于开关器件和功率模块数量多,占用空间大,其对PET/SST的功率密度影响十分显著,已经成为制约PET/SST功率密度提高的最主要障碍。

电力系统中功率因素 篇3

关键词：功率,传输,功角,模型

1 引言

电力系统中的能量在任何时刻都是守恒的, 即在任何一个瞬间, 电源发出多少电能, 用户就要消耗多少电能。单位时间内电源发出 (或用户消耗) 的电能即是功率, 该功率既包含有功功率又包含无功功率, 我们把它称之为视在功率。因此电力系统时时刻刻都存在有功功率和无功功率的传输。有功功率和无功功率在系统中的传输存在本质上的区别。通过分析和研究有功功率和无功功率在系统中传输方向的决定性因素, 对指导电力生产有着积极的现实意义。

2 发电机向系统传输功率

上式电压表达式的向量图如图3所示。图中,

3 有功功率在系统中的传输

(2) 当0°<δ<180°时, sinδ>=0, 即P>0。表示发电机向系统输送有功功率。

(3) 当180°<δ<360°时, sinδ<=0, 即P<0。表示发电机向系统输送负的有功功率, 即发电机从系统吸收有功功率。

若增加发电机原动机的进水量 (进气量) , 则发电机转子转速将增加, 而系统转子转速不变, 随着时间的推移, 发电机转子将超前系统转子一个角度δ。此时发电机及系统运行模型如图5所示。

4 无功功率在系统中的传输

5 结语

本文通过对电力系统有功功率和无功功率传输方向及其决定性因素的分析, 得出如下结论:

(1) 有功功率在系统中的传输是由超前电压传向滞后电压;

(2) 无功功率在系统中的传输是由高电压传向低电压。

在电力生产中, 通过增加或减少原动机的输入来实现发电机的电压是超前还是滞后系统电压, 控制发电机向系统输送或吸收有功功率;通过增加或减少励磁电流来实现发电机的电压是高于还是低于系统电压, 控制发电机向系统输送或吸收无功功率。

参考文献

[1]王震宇.电路分析 (第一版) [M].北京:科学出版社, 2010.

[2]李霜.电力系统 (第一版) [M].重庆:重庆大学出版社, 2006.

中继通信系统中的功率分配研究 篇4

关键词：中继,功率分配,协作通信

0 引言

无线通信中,通信的源端和目的端之间的通信质量受距离、位置、无线信道的衰落等因素的影响,两者之间的直接通信效果可能满足不了用户的需求。中继协作通信是改善通信质量的有效方式,它在通信的源端和目的端之间布设多个中继节点,中继节点按照放大转发、译码转发或编码协作三种方式中的一种将来自源端的信号转发到目的端,目的端合并处理来自源端和中继节点的信号,以提高通信系统的中断率和误码率。

在无线中继通信系统中,源端与中继节点的功率分配是值得关注的问题。在资源有限的情况下,优化功率分配可以更好地改善通信系统的性能、降低资源的浪费。文献分析了中继协作通信系统中以最小化误码率为目标的功率分配方法,同时讨论了中继节点的数目对通信性能的影响;文献针对混合转发中继协作通信系统,提出了基于等效信噪比最大化的功率分配方案;文献在总功率受限的条件下,先根据不同传输链路的能量效率来选择传输节点,然后再进行功率分配。本文主要讨论中继通信系统中的功率分配问题,在给出其模型的基础上,对几种功率分配方案进行了分析。

1 多中继协作通信网络模型

考虑如图1所示的无线多中继协作通信网络,s、d分别表示通信的源端和目的端,两者之间除了有一条直接通信信道,还存在N条中继信道,ri(i=1,2...,N)即表示N个中继。这里假设网络中所涉及的信道均为彼此相互独立的瑞利衰落信道,hsd、hsri、hrid分别表示通信源端和目的端之间、源端和中继ri之间、ri和目的端之间的信道衰落系数。

在图1中,多中继协作网络的通信过程可以分为两个阶段。在第一阶段,通信源端把要传输的信息广播给中继节点ri和目的端,中继节点和目的端收到的信号分别表示为

其中, x(t)为源端发 送的信号,wsri(t)、wsd(t)分别为中继ri和目的端接收到的信道高斯噪声。第二阶段,中继ri根据放大转发(Amplify and Forward, AF)协议,对接收的信号以放大因子Gi进行放大,然后转发给目的端,目的端接收的来自ri的信号为

wsri(t)表示中继ri和目的端之间信道上的噪声, Gi取为

其中Ps为源端发射信号功率, Pri为中继ri的发送功率,这里假设所有的噪声有相同的方差N0。则可以计算出第i条中继信道上端到端的瞬时等效信噪比为

若目的端采用最大比合并,则其接收到的瞬时信噪比为

假设该协作网络的总发送功率为P,可以看出

下面通过几种方案来具体的分析中继协作通信系统中的功率分配问题。

2 中继系统中的功率分配

(1)等功率分配

等功率分配,顾名思义,在此功率分配方案中,给源端和所有的中继节点都分配相同的发射功率。源端和中继节点分配的功率均为等功率分配是最简单的功率分配方式,容易实现。但这种方式没有考虑源端和中继之间以及各个中继节点之间的差异性,对所有用户等同处理,不能够对处在不同地理位置和不同工作环境下的用户进行资源的优化配置。

等功率分配方案可以进一步优化。令α为分配给源端的功率比例因子,即假定各个中继节点仍然分配相同功率,则各个中继节点的功率为则式(5)变为

为了提高系统的传输性能,应该通过进行功率分配从而使目的端接收的信噪比最大。所以这种情况下源端和中继节点的功率分配问题可以表示为:

利用式(8)中的约束条件,对式(7)进行求导数并令导数为零即可以求出分配给源端的最佳功率比例因子αopt。

(2)中断概率最小的功率分配

图1所示的多中继协作通信系统中,,其信息传输速率为:

假设系统的目标传输速率为R,当其信息传输速率I小于目标传输速率R时,,系统的通信就会发生中断,故系统的中断概率可表示为

以中断概率最小化为目标,此时的功率分配问题可以表示为:

理论上可以通过数学推导得到中断概率最小化下的源端和各个中继节点相应分配的功率。

(3)传输速率最大的功率分配

在上面已经得到了多中继协作通信系统的信息传输速率的表达式,即式(9)。。在传输速率最大的功率分配方案中,功率分配问题可以表示为:

同样地可以通过相应地数学推导得到此时的各个节点所分配的功率。

在式(11)和(12)中,需要求解N+1个未知数,计算过程相对来说比较复杂,这是考虑了有N个中继的情况。当N取1时,,即只有一个中继节点的时候,文献证明了中断概率最小的功率分配和传输速率最大的功率分配是等价的,两种情况下得到的源端和中继节点的功率是相同的。无论是中断概率最小的功率分配还是传输速率最大的功率分配,这两种方案都考虑了中继通信系统中各个节点的差异性,与等功率分配相比,对资源进行了优化配置,但实现复杂。

(4)节点选择功率分配

在图1中共有N个中继,以最小中继概率和最大传输速率进行功率分配时,需要求解N+1个未知数才可以得到功率分配结果,计算过程很复杂。同时中继节点数越多,占用资源越大。所以在图1中可以从N个中继中选择一个中继来协作通信。

3 结束语

电力系统中功率因素 篇5

关键词：大功率,电力电子装置,等效研究

0前言

随着我国国民经济与科学技术的不断发展,使得电力事业在近几年得到了高速的发展,然而一旦大跳闸等故障发生,就会导致调度员的工作难度大大增加,并且延缓了工作进度,令预定的工作目标难以完成,为了使得整个电力系统得到进一步的优化,电力部门对电力系统试验中的大功率电力电子装置等效研究,为电力系统能够正常运转做出了有力的帮助,这一研究模型在进行生产、制造以及其他工业的作业时,提高了生产力的持续稳定性,建设完善大功率电力电子等效装置的电力系统,能够有效地对指挥台的指挥处理故障以及及时发现电力系统问题的能力进行提升,为电力系统的正常运转提供了有力的支持,使得电力系统能够在正常或者故障的条件下依旧能够将预定的工作顺利完成。

1大功率电力电子装置等效研究的重要意义

随着技术的不断革新和科技的不断进步,给电力企业带来了新的挑战和机遇,由于电力系统技术特点具有特殊性和复杂性,在生产工作运行中依旧还会遇到相当多的问题需要解决,基于这种现象,只有不断对大功率电力电子装置进行等效研究,并且适当的强化电力系统的设备和技术高度,才能保证电力企业长期稳定的发展,进而提升我国国民企业的经济效益。

其次,在我国整个经济运行体系当中,电力企业所占的配额是相当大的,然而,由于电力系统运行的方式与其他行业系统运行的方式有许多不同的地方,这就导致了电力系统在运行过程中经常会出现一些系统故障,如果不及时的对这些故障进行处理,那么,就会为电力企业的效益带来相当大的影响,基于这种现象的发生,一些研究学者们展开了激烈的讨论与研究,并最终得到了相关的结论,那就是在电力系统中引入大功率电力电子装置,只有这样,才能在电力系统出现问题的时候,保证整个电力系统的安全性以及可靠性。

2电力系统试验中的大功率电力电子装置等效研究

2.1确定试验的层次与目标

对试验的层次与目标的确定基础是对电力电子装置运行工况的实际分析。因为大功率电力电子装置自身的运行范围具有多层次性,所以确定试验的目标的时候也要根据不同的层次进行划分,具体来说可以分为四个层级 :第一个层级,单元层级,对于单元层级进行考察的时候,主要是审核的各元件是否满足每个单元的具体运行要求 ;第二个层级,元件层级,在对元件层级进行试验考察的时候,主要观察的是各元件在恶劣或者正常的工作环境下的使用期限以及承受能力的大小 ;第三个层级,系统层级,由于系统层级相比较其他层级具有一定的复杂性,所以对于系统层级主要观察的是电力电子装置整体在系统不同工况下的不同工作状态,以及其是否满足整个电力系统正常运行的需求 ;第四层级,装置层级,如果想要对装置层级进行试验,就要了解装置层次上的各单元的应用效果,观察各单元能否满足装置运行的基本需求。

因为大功率电力电子装置本身的技术还存在着一些缺陷,运行经验并不成熟,因此对试验目标的选取与确定显得更为重要,不仅不能拘泥于局部而忽略试验的核心内容,还要保证追求细节与全面且减少试验的难度,不仅如此,在新时代的背景下电力电子装置的试验一定要满足自身所处发展阶段的特点,尽量考虑到环境因素以及社会因素等一些外界因素的影响,做到真实、可靠试验审查与操作,这样才能够得到更为准确的试验数据与结果。

2.2大功率电力电子组件试验的特点

大部分的大功率电力电子装置都具有两个比较突出的特点,一个是工程应用技术以及装置研制的不够深度、缺乏实际的电力系统运行经验。另一个是大功率电力电子组件的复杂性比较高,与传统的电力装置相比较,大功率电力电子装置的控制系统具有独立性,并且其核心更加精密,还带有更多附属的电力电子相关的元件设备,不仅如此,大功率的电力电子装置还要具备一定的承受能力,能够承受电力系统中多变型电压得影响。由于我国的大功率电力电子设备的研究与应用依旧处于起始阶段,导致了在大功率电力电子的运行经验相比别的国家来说,还仍旧存在着一定的差距。大功率电力电子装置的特点间接或者直接的影响到了大功率电力电子组件试验研究的高难度和特殊性。

2.3大功率电力电子试验中的系统方法论

大功率电力电子装置本身的系统构建较为完整,但是要在另一个电力系统中运行的同时,试验方法和试验装置又构成了另外一个相对来说比较独立于前两个系统之外的系统,在进行大功率电力电子装置试验的时候,被试验品与试验系统共同组建了一个新的独立系统,这就加大了研究的难度,所以,我们只有应用系统方法论来进行试验,并且用系统分析法展开讨论研究,才能准确的掌握整个大功率电力电子试验这一综合系统的方法特征,进而达到所要求的试验目的。

2.4进行必要的可靠性试验

产品在规定时间内和规定条件下将规定内容完成的能力叫做产品的可靠性,为了验证、分析与定量评价产品可靠性的试验被称为可靠性试验。通过可靠性试验的展开,我们可以界定大功率电力电子装置在电力系统之中不同工况下的可靠性指标,能够将大功率电力电子的平均寿命和失效率以及可靠度定量的分析出来,深层次的对大功率电力电子装置进行了解,所以对大功率电力电子装置进行必要的可靠性试验也是整个电力系统试验中的大功率电力电子装置等效研究中不可或缺的一部分,因为只有进行可靠性试验才能确保大功率电力电子的技术进步以及设计经验的积累,虽然目前的电力电子装置的仍旧还处在发展的初期,但其实验的根本出发点正是为了保证电力电子装置的运行可靠性,因此在试验进行的过程当中,大功率电力电子装置必须在可能的情况下和工程经验指导下结合成熟的技术理论,提出适合大功率电力电子特点的可靠性试验方法。

2.5大功率电力电子装置等效试验的试验评估

对于大功率电力电子装置等效试验的评估着重研究的是社会与试验之间的关系,而不仅仅是限制于技术内部诸因素的范围。在这种意义上来说,对大功率电力电子装置等效试验的评估属于科学政策的范畴。大功率电力电子装置等效试验的评估应该是整个电力系统的,要研究试验未能实现的或未能满足电力系统运行部分的影响,在问题中寻找相关的答案,不要一味的注重试验带来的利益,而是主要注意那些高级的、不可逆的和潜在的消极影响,因为这些影响在一定程度上干扰到了试验的结果,令试验产生了误差。

3大功率电力电子装置的发展前景

在广大科研工作者的不断探索下,现今的大功率电力电子装置的形式试验方法以及出厂试验方法都取得了跨越式的进步,尽管一些具体问题仍旧存在,但是对于大功率电力电子装置的发展已经大势已成,无论是基于企业的需要,还是国家的需要,这一装置以及技术的发展都呈现出一片较好的光景,或许在几年或者几十年后,这种技术会得到更为完善的改进与应用。

相对来说,电力局必须要对大功率电力电子装置有着先进的技术和管理理念,才能有所发展。首先需要重视的就是保证工作效率,在电力系统出现故障时,能够及时的在最短的时间内进行修复,并且不影响到电力系统的正常运行,这就是对于大功率电力电子装置的发展提供良好的前提。不断发展的科学技术将会逐渐的应用在大功率电力电子装置的电力系统之中,使得其更加的完善和更加优质化,这就使得大功率电力电子装置的电力系统有了更好的发展前景。另外,大功率电力电子装置的电力系统,对于故障的影响以及损害都是相当的有一定的避免性,这样的大功率电力电子装置的电力系统在电力局运行后一定会收到一个良好的结果,这也为大功率电力电子装置的电力系统的发展铺垫了良好的开端。

4结论

电力系统中功率因素 篇6

作为无线资源管理的关键技术之一的功率控制, 引起了人们广泛地关注[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11]。集中式的功率控制算法由于需要整个系统的链路信息来控制系统的功率分配, 越来越难以实现。另外, 有些网络系统, 如Ad Hoc网就不适于采用集中式的功率控制, 所以研究分布式功率控制就更具有实际意义。一个有效的功率控制算法对整体系统性能的提高是至关重要的。但在分布式的环境下, 各用户之间是相互独立的, 甚至是“自私的”, 他们更多关心自身性能的改善, 且在资源分配上相互之间存在分歧和冲突。针对这一系列问题, 人们适时地引入了博弈论, 为解决干扰系统中的功率控制提供了新途径。非合作博弈功率控制的主要思想是假设所有的参与者具有完全理性且相互独立的策略选择, 然后根据不同的优化目标设计不同的效用函数, 并对其进行最优化求解, 使得每个用户“自动”地达到系统所期望的性能, 即博弈论中的 “纳什均衡”。在已有的文献中, 人们由于优化的出发点不同, 使得所设计的博弈功率控制效用函数千差万别。基于此, 本文的主要工作是从优化目标的角度, 对已有的研究成果进行分类和分析。

1干扰系统模型

我们给出一个MIMO干扰系统, 共有L个发射终端随机分布其内, 并与L个接收终端一一对应, 构成L条传输链路 (信道) 。各发射端配有Nt根天线 (各发射端发射天线数可不同, 方便起见, 这里假设各发射端具有相同发射天线数) , 各接收端配有Nr根天线, 只考虑单用户检测技术, 则发射端k在其对应接收端上接收到的信号可表示为:

undefined. (1)

其中, xk是终端k的发射信号, ρk是终端k的归一化发射功率, ηk, l是终端l相对于终端k的接收信号所产生的干噪比 (INR) 。Hk, l是终端l的发射端与终端k的接收端之间的Nr×Nt维复信道矩阵。nk是接收终端k处的循环对称复高斯噪声向量, 且E[nknundefined]=I。具体的系统模型如图1所示。需要指出的是, 当多个发送终端拥有共同的接收终端时, 干扰信道退化为多接入信道, 或称为上行信道。

2基于博弈论的分布式功率控制及应用策略分析

考虑干扰系统中, 任意终端为提高自身性能而调整发射功率时, 都会对其它用户的性能造成不同程度的干扰。传统的分布式功率控制算法, 如信干比平衡算法等, 当运用到多小区、多天线或Ad Hoc网时, 会导致收敛速度慢, 对发射功率增加的限制性不强, 有时甚至无法获得可行解。因此, 人们引入了博弈论来解决。本节从优化目标的角度对下列四种效用函数算法进行总结分析。

2.1基于互信息量的效用函数

根据第二节中的MIMO干扰系统模型, 可将终端k所获得的互信息量表示如下:

I (xk, yk) =log2det (I+ρkR-1/2kHkQkHHkRundefined) , k=1, …, L. (2)

其中, Qk=E[xkxundefined]为终端k发射信号的协方差矩阵, undefined为接收端k接收到的总干扰噪声协方差矩阵。

文献[1,2,3,4,5]以各发射端发射信号的协方差矩阵为博弈模型中的参与者, 且策略空间定义为undefined半正定Hermitian阵且tr (Q) ≤PT}, 则以互信息量为优化目标且发射功率受限的MIMO干扰系统中的非合作博弈功率控制模型中终端k的收益函数可表示为:

Uk (Qk, Q-k) =log2det (I+ρkR-1/2kHkQkHHkRundefined) ,

k=1, …, L. (3)

其中, Q-k表示Q中去除Qk后的矩阵集。在这个博弈中, 各个终端都是理性且自私的, 在策略的选择中更多地关心如何最大化自己的收益, 因而可将这个博弈表示如下:

undefined. (4)

具体而言, 文献[1]研究的是使MIMO干扰系统减少干扰的最优发射信号向量问题。文献[2]在此基础上, 对发射信号进行了一定的线性变换, 使得各终端从系统的角度, 以合作的行为, 对各自的发射天线进行选择, 以优化系统整体性能。文献[3,4]研究的是如何达到MIMO系统中多接入和容量的分配策略。另外, 值得一提的是以上的博弈过程都是在假定信道状态信息 (CSI) 均完全获知的前提下采用迭代功率注水的方法进行的, 各发射端Qk的更新取决于Rk与Q-k。为了更易于在分布式系统中实现, 每次迭代中每个发射端轮流更新, 且更新过程中Rk和Q-k保留上一步的值。即便这样, 上述收益函数中纳什均衡的求取仍无闭式解, 纳什均衡的存在性也需要一些条件的保证, 且会涉及大量矩阵求导﹑矩阵相乘, 运算复杂。

另外, 文献[5]考虑了信道状态信息不知道的情况。它主要针对单用户MIMO系统而言, 将其建模成基于互信息量的零和博弈。根据其特点以及实际环境下信道总是恶劣的特性, 博弈模型中的参与者为发射信号的协方差矩阵和恶劣的信道。其实质是最大最小化问题, 具体的博弈模型可表示为:

undefined. (5)

通过证明可知, 此时的纳什均衡解为每根天线上功率值的平均分配, 即Q*=PT/NtINt。

2.2目标容量确定下的效用函数

目标容量确定下干扰系统中的分布式功率控制博弈模型, 它的实质是容量限制条件下总发射功率的最小化问题。具体表示为:

undefined, subject to log2det (I+

ρkR-1/2kHkQkHHkRundefined) ≥ck, k=1, …, L. (6)

其中, ck为终端k的目标容量, 其接收端所获得的信号以及各符号所代表的含义均同上。在文献[6]中, 每个发射端分别采用迭代注水算法来调整自己的协方差矩阵, 直至每个终端都达到目标容量。在文献[7]中, 先将干扰项奇异值分解, 并代入 (6) 中, 取变形后的约束条件的等式关系, 从而导出最小化发射功率的显式表达式, 并作为该博弈模型的效用函数。该算法相较于注水算法而言, 其发射功率总和基本趋于一致, 迭代收敛速度也趋于一致, 但运算复杂度大大降低。

2.3目标信干噪比确定下的效用函数

目标信干噪比确定下MIMO干扰系统中的分布式功率控制博弈模型, 它的实质是信干噪比限制条件下总发射功率的最小化问题。具体表示为:

undefined, subject to γk, min≥Γk, k=1, …, L. (7)

其中, Γk为终端k的目标信干噪比, γk, min为发射端k在接收端经过线性MMSE接收机后所获得的SINR的下界。此外, 接收端所获得的信号及各符号所代表的含义均同上。该博弈模型以各终端均能达到目标信干噪比的前提下, 最小化总发射功率为优化目标。于是令每个终端的接收信号在经过线性MMSE接收机后的SINR的下界为该用户接收端的目标信干噪比, 可导出各发射端发射功率的下界, 类比于SISO系统可得效用函数, 从而得到发射功率的更新表达式。由于所获得的更新表达式满足广义更新算法 (GUA) , 因此若纳什均衡存在则必唯一。该算法相较于注水算法而言, 计算复杂度大大降低, 且在低信干噪比时系统平均吞吐量优于注水算法, 但在高信干噪比时其系统平均吞吐量很容易下降到零, 成为容量的不可达区域。

2.4基于效率的效用函数

该效用函数的物理含义是求取各终端单位功率下的归一化吞吐量的最大值。它能使系统中各终端依据其它终端的发射策略, 谨慎地选择自已的最佳发射功率策略, 以期最大化各自的收益。具体而言, 在文献[10]中, 若令γk, i为终端k的第i根天线上的信干噪比, Pk为终端k的总发射功率, 则其效用函数可表示为:

undefined. (8)

其中, f (γk, i) 表示成功发送率, 同时还假设各发射端的天线上都采用平均功率分布, 即Pk, j=Pk/Nt。经证明, 它是超模博弈, 故纳什均衡点必存在, 且它能有效抑制各用户对发射功率的盲目追求。但它在接收端只考虑各终端对应天线之间的干扰, 未考虑系统中终端自身天线间的干扰。此外, 假设每个发射端的发射天线上的功率都采用平均分布, 这样不能很好地运用空间分集, 且对于同一终端, 为了满足信道状态不好天线的QoS要求, 信道状态好的天线所获得发射功率必然比实际要求的多, 这无疑会增大系统中的干扰。

3结论

本文从优化目标的角度, 对现有的MIMO系统中非合作博弈功率控制问题进行了分类和总结。主要从基于互信息量的效用函数, 目标容量确定下的效用函数, 目标信干噪比确定下的效用函数, 以及基于效率的效用函数这四个方面对各自的算法进行了总结分析。综上所述, 它们各有侧重, 各有利弊。所以进一步研究和设计更有效、更具一般性的效用函数是今后研究的重点。

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电力系统中功率因素 篇7

智能电网是传统的电力系统和现代通信网络和计算机技术的结合,通过传感和测量技术,利用现代全面的双向通信网络,实现电力系统各个环节的智能化[1]。我国正处于智能电网建设的高速发展阶段,新时期智能电网的“全采集/全覆盖、全费控”的需求势必要求抄表系统具备很高的实时性和可靠性[2],功率无线通信技术在抄表系统中可以作为一种很有效的补充方式,决解电力载波和总线通信存在的劣势。

2电力抄表通信方式现状

2.1 RS485通信方式

RS485总线通信是一种采用差分接收器和平衡驱动器的组合作为接口的专线通信模式[3]。采用总线通信的好处是抗噪声干扰性,信道数据最高传输速率为10Mbps,最大的通信距离约为1219米,传输速率与传输距离成反比,在传输速率为100Kbp S的情况下可达到最大的通信距离。

RS485有全双工和半双工两种不同的连接方式,若采用全双工连接方式,则只能实现一对多通信。采用半双工连接方式可以使通信双方共享信道,实现多点双向通信。

RS485总线通信最大的特点是数据传输稳定,可靠性高、具有多站能力,传送距离远、速度快、抗干扰能力强,通信质量较高。但同时由于其施工需要专门布线、且走线复杂,对于很多过去的老式建筑不适用,通信信道易受外界人为因素破坏,且后期维护工作量及耗材大。

2.2电力线载波通信方式

2.2.1窄带电力线载波通信

窄带电力线载波通信主要包括相移监控(PSK)和频移键控(FSK)方式。PSK方式用两种不同的相位表示“0”、“1”,通常是用0°和180°。FSK方式用两种不同的频率表示“0”、“1”。窄带通信方式成本低廉,易于实现[4]。

由于低压电力线主要用于传输50Hz大功率电力,因此电力线介质中传输的通信信号会受到电力线介质上连接的各种电力和电器设备的影响。低压电力线传输信道特性主要表现为信号衰减严重、噪声显著、阻抗不稳定,这三者随着频率、时间和所处位置的不同而变化[5]。其信号受来自各方面电器产生的谐波干扰严重,衰减程度大,在传输过程中噪声较大,对信号的干扰强,影响传输效率和负载额的稳定。这一技术障碍的存在使得这种通信方式在当前面临着难以突破的本身技术瓶颈,需要一系列软硬件系统完美结合才能实现优化管理。

2.2.2宽带电力线载波通信

电力线宽带载波技术主要使用了正交频分复用技术OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing),基本频带为1~20MHz,扩展频带为3~100MHz[6]。这种通信方式由以太网技术发展带来的,信号通过OFDM结合离散多音频调制技术DMT(Discrete Multi Tone)有效的建立正交子信道,提高数据传输能力,同时有效的抵抗了多径干扰,保证了在配电网受到严重干扰的情况下信道的传输效率和数据的可靠性。

通过正交频分复用技术将2~34MHz将信道分成1364个独立信道,就形成了正交子信道。每一个子信道都使用子载波进行调制和传输数据,避免电力线上的窄带频率的干扰。

电力线抄表终端通过RS-485接口与居民电表连接,实现数据采集。通过电力线宽带载波采集器将采集到的数据转换为IP格式,再将数据调制成PLC电力线宽带信号后耦合到出户电力线上传输到头端的电力线网桥,与交换机和小区抄表集中器相连,实现抄表数据的本地上传。其系统结构图如图1所示。

宽带电力载波技术特点主要是拓扑结构简单,可以利用现有电力线,在稳定性、传输效率、数据安全性、组网能力等多方面具备优势,但也存在着成本较高等缺点。

2.3微功率无线通信方式

微功率无线通信主要通过无线传感器网络WSN(Wireless Sensor Networks)实现无线通信。其中CFDA(Cellular Fixed-wireless Digital Access)无线自组织网络在微功率无线通信技术中最具有代表性[7]。CFDA采用了一种自适应的神经网络结构路由技术来解决无线传输区域覆盖受限的问题。其最主要的特点是可以快速实时的实现智能电表和集中器之间的数据通信和采集,可以支持低压侧的各种低压数据采集。该系统可工作于:313~316MHz,433~434.79MHz,470~510MHz,779~787MHz等公共计量免申请频段。

这种无线传输方式不需要布置线路,且安装成本低廉,其自行组装网络能力强,并网络可靠性相当高。

3微功率无线通信抄表

3.1微功率无线抄表方式的优势

微功率无线抄表技术在实施过程中的优势主要体现在以下方面:

3.1.1可以全面覆盖、实施预付费等增值功能。较之低压电力线载波方式,微功率无线通信单表超标成功率更高,速率更快且实时性好。

3.1.2针对大规模电力信息采集的复杂环境,微功率无线通信更适宜。对于规模较大的采集环境,微功率无线通信可采用无线自组网的方式达到对通信环境的适应,降低成本、减少施工难度。

3.1.3微功率无线通信在后期稳定性和维护方面占据优势。有线通信的线路老化造成的短路和断路等故障是后期要面对的难题,对于低压电力载波设备安装后就会固化其所采用的载波技术,而信号干扰可能会持续,若过分治理干扰的因素或达不到经济的合理性。微功率无线通信网络的无线设备间的节点信号传播的范围很小,再通过调频及网络的自适应机制,可有效的避免信号串扰,同时后期的维护成本和维护方式也最为经济。

3.2抄表系统设计方案

针对微功率无线通信容易受障碍物的影响而较少其信号传输距离,我们可以通过现场综合考察,适当的添加无线中继器,采用短距离无线技术传输数据,将采集终端数据传送至集中器,再以GPRS连接至数据中心服务器。其网络拓扑图如图2所示。

其整体结构主要由中心管理站、数据集中器、和采集终端三个部分组成。其中中心站作为上位机,负责对抄表系统进行设置、发送命令、状态监测和显示以及和数据集中器进行双向通信。下位机则由数据集中器和采集终端组成。数据集中器作为系统的通信中枢,它通过与中心站的通信获得中心站发出的数据,并根据中心站的命令向中心站发送相应的数据,同时设置智能电表的参数及对智能电表的数据进行定时抄写,并将数据转发给中心站。因此数据集中器需要同时与中心站和智能电表进行通信,本系统集中器通过GPRS方式与中心站进行通信,而与智能电表的短程通信则采用无线通信方式,所以集中器还应带有无线通信模块。

3.3 Si4438无线模块

智能电表的无线收发器我们采用ilicon Labs设计的Si4438收发器,可满足中国470-510MHz频段智能电表市场对性能、系统成本和规定的要求。利用高效的片上功率放大器(PA),Si4438 IC通过提供同类最佳的输出功率(+20d Bm)、灵敏度(-124d Bm)、链路预算(114d B)和临近通道抑制(58d B)等规格特性,为智能电表延长传输距离并提供可靠的通信链路[8]。其内部机构图如图3所示。

为了提高系统的链路预算,增强无线性能、延长传输距离、提高通信链路的可靠性,无线模块采用内置的分集式天线以及高效功率放大器。分集式天线紧密集成到Si4438收发器,因此可以提高系统链路预算并有效延长传输距离,其性能参数如表1所示。

4结论

自动抄表系统已成为我国最具发展潜力的现代应用技术之一,其通信技术的设计方法研究业已成为智能抄表领域的热门前沿研究课题。本文总结了几种主要的抄表系统的通信方式,分析了以面向自动化和无线控制的双向无线通信的微功率无线自组网技术组建抄表系统。微功率无线通信方式具有近距离、低功耗、低成本等特点,而且网络容量大、时延短,是智能电网自动抄表领域的一个很好的解决方案。

参考文献

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