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智能电网中电力线通信技术的网络架构研究
摘要
本文首先研究了智能电网的电力调度和电力输送的架构，主要说明了电力调度系统的关键性，并且在整个智能电网系统运行的过程当中电力线载波通信技术的应用是非常重要的，整个系统的电力调度，电力输送都涉及通信，通信技术在智能电网中的地位显而易见，但在智能电网中选用哪种通信技术，要根据智能电网本身的要求来确定。考虑到电力信道具有选择性衰落的特征，当传输距离不断增加时，衰落的程度也会随着增大，因此增强系统的传输可靠性、扩大系统的通信距离成为研究者们想要迫切解决的问题。中继技术能进一步提升无线通信系统数据传输的安全性和可靠性，因此能将中继技术用到电力线系统中成为减少信道衰落的有效方法。在这种背景下，本文主要先建立一个电力线信道模型，在此基础上分析多中继电力线通信系统的性能，主要是分析电力线子信道数和中继节点个数对系统性能的影响，尤其是对遍历容量的影响。接着将电力线通信技术和无线通信结合起来，构成电力线-无线协作通信系统，最后分析了电力线系统的发送信噪比和无线通信系统的发送信噪比对整个协作系统的影响，主要分析的是其对整个协作系统的遍历容量的影响。最后根据仿真结果可以得出在多中继选择PLC系统中增大电力线子信道数或者中继节点个数都可以提升系统的遍历容量，在电力线-无线协作系统中当电力线通信系统和无线通信系统可以优势互补，提升整个协作系统的遍历容量。
关键词：智能电网；电力线通信；协作中继；遍历容量
目录
TOC\o1-3\h\z\u2613摘要 I
1740目录 I
209571绪论 1
149381.2国内外研究状况 2
161951.2.1电力线信道建模 3
253691.2.2多中继电力线通信 3
222292电力线信道模型 6
146182.1信道模型 6
21282.1.1信道衰落模型 6
279812.1.2信道噪声模型 7
267272.2.容量的上下界 8
212702.3遍历容量表达式 8
124173多中继电力线通信系统的分析 10
275313.1系统模型 10
321263.1.1信道衰落模型 12
19533.1.2信道噪声模型 13
198863.2遍历容量分析 13
84103.3数值仿真与结果分析 14
325933.3.1参数的设定 14
174473.3.2仿真与结果分析 15
236534电力线—无线协作通信系统的分析 18
23344.1系统模型 18
259924.1.1电力线通信信道模型 19
81254.1.2无线通信信道模型 19
238584.2遍历容量分析 20
44234.2.1电力线信道遍历容量 20
239684.2.2无线通信信道遍历容量 21
299484.2.3协作通信系统的遍历容量 21
223014.3数值仿真与结果分析 22
81364.3.1参数的设定 22
4004.3.2仿真与结果分析 23
19984结论 25
25461参考文献 25
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1绪论
2009年，我国北京召开了特高压输电技术的相关会议，而我国政府明确的表明未来将发展智能电网的决心，相隔一年后我国电网公司正式启动云计算等智能电网项目，公司的各级网络通信与以前相比差异较大（李逸飞，王梓萱，2022）。总的来讲，通信技术尤其是电力线载波通信技术在智能电网中的地位是非常重要的，整个智能电网的发现系统、输电系统、调度系统等等对通信技术的依赖程度非常高，尤其是调度系统，调度系统对电力信息收集、传输和处理都需要通信技术的支持，再者智能电网需要对整个系统的运行情况进行控制监控等等，智能电网运行时的数据收集、保护、监控等等功能需要通信技术，建立完善的通信系统才是建设智能电网的第一步，智能电网的每个过程几乎都出现了通信技术的身影，通信技术就像人体内的血液流淌在整个智能电网，智能电网的每个运行组成部分都靠着通信技术相互联系并工作，由此可见通信技术对于智能电网多么重要（金子睿，洪浩宇，2023）。
图1.1智能电网架构图
如图1.1所示，是智能电网的电力调度和输送的结构，其主要含发电、传输以及接收，这里着重讲解智能电网的调度系统，对于其它，这里不多做描述（谭子涵，翟丽娜，2021）。智能电网主要有监控系统、输电系统和调度系统等等，这在某种程度上反映在这些系统当中最重要的莫过于调度系统，