電力載波通信概述

1、電力載波通信電力載波通信一、概述一、概述 1 1、定義、定義 利用高壓輸電線作為傳輸通路利用高壓輸電線作為傳輸通路的載波通信方式，用于電力系統(tǒng)的調(diào)度的載波通信方式，用于電力系統(tǒng)的調(diào)度通信、遠動、保護、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)通信、遠動、保護、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務(wù)通信及各種信息傳輸務(wù)通信及各種信息傳輸 2 2、特點、特點 獨特的耦合設(shè)備獨特的耦合設(shè)備 線路頻譜安排的特殊性線路頻譜安排的特殊性 以單路載波為主以單路載波為主 線路存在強大的電磁干擾線路存在強大的電磁干擾 二、電力載波通信系統(tǒng)二、電力載波通信系統(tǒng) 構(gòu)成：構(gòu)成： 電力線載波機、電力線、耦合設(shè)備電力線載波機、電力線、耦合設(shè)備 耦合設(shè)備：線路阻波器、

2、結(jié)合濾波器、耦合設(shè)備：線路阻波器、結(jié)合濾波器、 耦合電容器、高頻電纜耦合電容器、高頻電纜 線路阻波器線路阻波器GZGZ 串接在電力線和母線之間，是對電力串接在電力線和母線之間，是對電力系統(tǒng)一次設(shè)備的系統(tǒng)一次設(shè)備的“加工加工”，其作用是通過，其作用是通過電力電流，阻止高頻載波信號漏到變壓器電力電流，阻止高頻載波信號漏到變壓器和電力線分支線路等電力設(shè)備，以減少變和電力線分支線路等電力設(shè)備，以減少變電站和分支線路對高頻信號的介入損耗及電站和分支線路對高頻信號的介入損耗及同一母線不同電力線上的衰耗。高頻阻波同一母線不同電力線上的衰耗。高頻阻波器串聯(lián)在高壓輸電線路上，因此它具備承器串聯(lián)在高壓輸電線路上，

3、因此它具備承受強大供電電流、供電電壓及瞬間短路電受強大供電電流、供電電壓及瞬間短路電流的能力。流的能力。 阻波器是由強流線圈阻波器是由強流線圈LnLn、保護器件、保護器件FBFB以及調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)以及調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)組成。組成。 線圈線圈LnLn是能夠通過工頻電流的電抗器，其額定是能夠通過工頻電流的電抗器，其額定電感在電感在0.20.22MH2MH左右，不同的輸電等級對其要求不左右，不同的輸電等級對其要求不同。它對同。它對50HZ50HZ的工頻電流阻抗很?。ǖ墓ゎl電流阻抗很?。?1左右），左右），對輸電系統(tǒng)幾乎沒有影響。對輸電系統(tǒng)幾乎沒有影響。 由由C1C1、L1L1、C2C2、R R組成的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的作用是

4、使組成的調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)的作用是使阻波器在單個或多個頻率上都有較高的阻抗，進一阻波器在單個或多個頻率上都有較高的阻抗，進一步的提高了阻波器的阻塞能力，展寬阻塞頻帶。電步的提高了阻波器的阻塞能力，展寬阻塞頻帶。電阻阻R R為阻尼電阻，是為了防止變電站的電抗分量呈為阻尼電阻，是為了防止變電站的電抗分量呈容性時與阻波器發(fā)生串聯(lián)諧振。容性時與阻波器發(fā)生串聯(lián)諧振。 保護器件保護器件FBFB是為了保護阻波器不受其兩端可能是為了保護阻波器不受其兩端可能產(chǎn)生的瞬間過電壓的損壞，一般由閥型避雷器間隙產(chǎn)生的瞬間過電壓的損壞，一般由閥型避雷器間隙和非線性電阻組成。和非線性電阻組成。 耦合電容器耦合電容器 耦合電容器接在結(jié)合

5、濾波器與耦合電容器接在結(jié)合濾波器與高壓導(dǎo)線之間，它是一個耐高壓的瓷瓶高壓導(dǎo)線之間，它是一個耐高壓的瓷瓶油浸紙介絕緣電容，其容量隨電壓等級油浸紙介絕緣電容，其容量隨電壓等級的不同而不同。其作用是將載波設(shè)備與的不同而不同。其作用是將載波設(shè)備與電力線上的高電壓、操作過電壓及雷電電力線上的高電壓、操作過電壓及雷電過電壓等隔離開，防止高電壓進入通信過電壓等隔離開，防止高電壓進入通信設(shè)備，同時使高頻載波信號能順利地耦設(shè)備，同時使高頻載波信號能順利地耦合到高壓線路上。合到高壓線路上。 結(jié)合濾波器結(jié)合濾波器 結(jié)合濾波器在耦合電容器低壓端和高結(jié)合濾波器在耦合電容器低壓端和高頻電纜之間。它是由接地刀閘頻電纜之間。

6、它是由接地刀閘K K、避雷器、避雷器、排流線圈排流線圈L1L1、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)、調(diào)諧網(wǎng)絡(luò)L2L2、C1C1、匹配變量、匹配變量器器B B組成。組成。 結(jié)合濾波器用來補償耦合電容器的容結(jié)合濾波器用來補償耦合電容器的容抗分量，以提高載波信號的傳輸效率。它抗分量，以提高載波信號的傳輸效率。它和耦合電容器配合組成高通或不對稱帶通和耦合電容器配合組成高通或不對稱帶通濾波器，把載波信號耦合到高壓電力線路濾波器，把載波信號耦合到高壓電力線路上去，抑制鄰線其它載波信號和線路上去，抑制鄰線其它載波信號和線路50HZ50HZ諧波以及線路上其它干擾信號進入載波機諧波以及線路上其它干擾信號進入載波機的收信之路。的收信之路。

7、 電力線高頻通道的輸入阻抗，相相耦合方電力線高頻通道的輸入阻抗，相相耦合方式為式為600600，相地耦合方式為，相地耦合方式為400400；而載波機；而載波機輸出阻抗為輸出阻抗為7575（或（或100100），這就需要濾波），這就需要濾波器中的匹配變量器器中的匹配變量器B B來完成阻抗變換。來完成阻抗變換。 當(dāng)耦合電容器下端開路時，對地即呈現(xiàn)一當(dāng)耦合電容器下端開路時，對地即呈現(xiàn)一個相當(dāng)于輸電電壓的靜電位。為了降低這個威個相當(dāng)于輸電電壓的靜電位。為了降低這個威脅人身安全的電位，在結(jié)合濾波器中接有一個脅人身安全的電位，在結(jié)合濾波器中接有一個排流線圈排流線圈L1L1。L1L1對對50HZ50HZ的工

8、頻電流阻抗很低，的工頻電流阻抗很低，可以使耦合電容器下端對地工頻電壓限制在幾可以使耦合電容器下端對地工頻電壓限制在幾V V范圍內(nèi)，而對高頻載波信號有很高的阻抗，范圍內(nèi)，而對高頻載波信號有很高的阻抗，不會把載波信號旁路入地。不會把載波信號旁路入地。 電力載波機電力載波機 主要實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)主要實現(xiàn)調(diào)制和解調(diào) 特點：特點： 發(fā)送功率大發(fā)送功率大 單路機單路機 自動電平調(diào)節(jié)自動電平調(diào)節(jié) 可以復(fù)合傳送信號可以復(fù)合傳送信號 調(diào)制方式調(diào)制方式 單邊帶幅度調(diào)制單邊帶幅度調(diào)制 接收帶寬減少一半，噪聲和干擾減少接收帶寬減少一半，噪聲和干擾減少 提高電力線載波頻譜的利用率提高電力線載波頻譜的利用率 發(fā)送功率集中在

9、一個邊帶中，利用率高發(fā)送功率集中在一個邊帶中，利用率高 組成電路組成電路: 音頻匯接電路、音頻匯接電路、 發(fā)信支路、發(fā)信支路、 收信支路、收信支路、 自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、 呼叫及自動交換系統(tǒng)呼叫及自動交換系統(tǒng) 音頻匯接電路：頻段：音頻匯接電路：頻段：0-4KHz0-4KHz 實現(xiàn)匯集和分離的接口電路實現(xiàn)匯集和分離的接口電路 話音：話音：0.3-2.0kHz 0.3-2.0kHz 運動：運動：2.4-3.4kHz2.4-3.4kHz 呼叫信號插在其中呼叫信號插在其中 遠方保護信號一般與話音、遠動信號在遠方保護信號一般與話音、遠動信號在時間時間 上交替?zhèn)鬏?。所有信號在音頻部分上交替

10、傳輸。所有信號在音頻部分匯集后在送入發(fā)信支路匯集后在送入發(fā)信支路 遠動信號是脈沖序列，經(jīng)遠動信號是脈沖序列，經(jīng)FSKFSK調(diào)制在遠調(diào)制在遠動信號頻帶內(nèi)，然后送入載波機的遠動動信號頻帶內(nèi)，然后送入載波機的遠動入口。入口。 遠方保護信號也是音頻信號，是在發(fā)生遠方保護信號也是音頻信號，是在發(fā)生電力故障時，需要傳輸?shù)竭h方的信號。電力故障時，需要傳輸?shù)竭h方的信號。通常傳輸?shù)臅r間極短。因此在傳送時先通常傳輸?shù)臅r間極短。因此在傳送時先停送話音、遠動、呼叫信號，傳送完保停送話音、遠動、呼叫信號，傳送完保護信號后，再繼續(xù)傳送其他信號。由于護信號后，再繼續(xù)傳送其他信號。由于時間很短，并不影響其他信號的傳輸。時間很

11、短，并不影響其他信號的傳輸。同時可以全功率傳輸遠方保護信號，確同時可以全功率傳輸遠方保護信號，確保保護信號的可靠性。保保護信號的可靠性。發(fā)送支路：發(fā)送支路： 將音頻信號用載波調(diào)制，變頻將音頻信號用載波調(diào)制，變頻放大，送到高頻通道，通常采用二放大，送到高頻通道，通常采用二次調(diào)制。次調(diào)制。 中頻一般為中頻一般為12KHz12KHz，調(diào)制后取上，調(diào)制后取上邊帶邊帶 高頻調(diào)制通常取下邊帶。高頻調(diào)制通常取下邊帶。 收信支路收信支路 從高頻通道上選出對方送來的高頻信從高頻通道上選出對方送來的高頻信號進行解調(diào)號進行解調(diào) 解調(diào)方法：相干解調(diào)解調(diào)方法：相干解調(diào) 載頻穩(wěn)定度：最終同步法控制載頻偏載頻穩(wěn)定度：最終同

12、步法控制載頻偏差差 最終同步法：最終同步法： 發(fā)端發(fā)送一個載頻信號，在發(fā)端發(fā)送一個載頻信號，在收信端由窄帶濾波器濾出，使輸收信端由窄帶濾波器濾出，使輸出信號的頻率與原始信號的頻率出信號的頻率與原始信號的頻率相同，達到最終同步。相同，達到最終同步。 自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng) 用于補償高頻通道在運行過用于補償高頻通道在運行過程中的衰減變化，保證收信端傳程中的衰減變化，保證收信端傳輸電平的穩(wěn)定輸電平的穩(wěn)定 在發(fā)端發(fā)一個導(dǎo)頻信號，接在發(fā)端發(fā)一個導(dǎo)頻信號，接收端用窄帶濾波器接收下來，放收端用窄帶濾波器接收下來，放大、整流后作為控制信號，調(diào)節(jié)大、整流后作為控制信號，調(diào)節(jié)可調(diào)放大器的增益或可變衰減器

13、可調(diào)放大器的增益或可變衰減器的衰減，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。的衰減，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。 呼叫及自動交換系統(tǒng)呼叫及自動交換系統(tǒng) 在傳輸語音信號之前，應(yīng)先在傳輸語音信號之前，應(yīng)先呼叫對方用戶，因此要在發(fā)信支呼叫對方用戶，因此要在發(fā)信支路中發(fā)送一個呼叫信號的音頻。路中發(fā)送一個呼叫信號的音頻。對方收信支路接入呼叫接收電路，對方收信支路接入呼叫接收電路，這樣才能溝通雙方用戶。這樣才能溝通雙方用戶。 采用自動呼叫方式完成。采用自動呼叫方式完成。 自動交換系統(tǒng)自動交換系統(tǒng) 國產(chǎn)機通常為四門用戶交換國產(chǎn)機通常為四門用戶交換系統(tǒng)，通過自動撥號選叫所需用系統(tǒng)，通過自動撥號選叫所需用戶，用戶時分占用同一個載波信戶，用戶時分占用同

14、一個載波信道。道。 進口機常連接小交換機，提進口機常連接小交換機，提高通路的利用率和實現(xiàn)組網(wǎng)功能。高通路的利用率和實現(xiàn)組網(wǎng)功能。電力線載波機的主要技術(shù)指標(biāo)電力線載波機的主要技術(shù)指標(biāo) 傳輸信號電平傳輸信號電平 通路凈衰耗頻率特性通路凈衰耗頻率特性 通路振幅特性通路振幅特性 通路穩(wěn)定度通路穩(wěn)定度 通路雜音通路雜音 載波同步載波同步 通路串音通路串音 回音和群時延回音和群時延 振鈴邊際振鈴邊際三、電力線高頻通道三、電力線高頻通道 電力線高頻通道由結(jié)合濾波器電力線高頻通道由結(jié)合濾波器JLJL，耦合，耦合電容器電容器C C，阻波器，阻波器GZGZ和電力線組成和電力線組成1 1、耦合裝置和耦合方式、耦合裝

15、置和耦合方式 耦合裝置：結(jié)合濾波器耦合裝置：結(jié)合濾波器JLJL，耦合電，耦合電容器容器C C，阻波器，阻波器GZGZ 耦合方式：相耦合方式：相- -地耦合、相地耦合、相- -相耦合、相耦合、混合耦合混合耦合 相相- -地耦合：地耦合： 只需要一個耦合電容器和一個阻只需要一個耦合電容器和一個阻波器，設(shè)備比較經(jīng)濟，但衰減較大，波器，設(shè)備比較經(jīng)濟，但衰減較大，尤其是相導(dǎo)線發(fā)生接地故障時高頻尤其是相導(dǎo)線發(fā)生接地故障時高頻衰減增加很多衰減增加很多 相相- -相耦合相耦合 需要兩個耦合電容器和兩個阻需要兩個耦合電容器和兩個阻波器，設(shè)備費用較高，但衰減較小，波器，設(shè)備費用較高，但衰減較小，電力線路故障時，電

16、力線路故障時，80%80%的故障是單相的故障是單相故障，因此具有較高的安全性。故障，因此具有較高的安全性。 2 2、電力線載波通路上的雜音干擾、電力線載波通路上的雜音干擾 雜音類型：雜音類型： 線路雜音線路雜音 設(shè)備內(nèi)固有雜音設(shè)備內(nèi)固有雜音 制際串音形成的雜音制際串音形成的雜音 路際串音形成的雜音路際串音形成的雜音線路雜音：由電力線產(chǎn)生，由導(dǎo)線發(fā)生電線路雜音：由電力線產(chǎn)生，由導(dǎo)線發(fā)生電暈和絕緣子表面局部放電所造成的。暈和絕緣子表面局部放電所造成的。設(shè)備內(nèi)固有雜音：導(dǎo)體電阻、晶體管的熱設(shè)備內(nèi)固有雜音：導(dǎo)體電阻、晶體管的熱噪聲、電源濾波不良產(chǎn)生的紋波電壓噪聲、電源濾波不良產(chǎn)生的紋波電壓制際串音形成

17、的雜音：其他通信設(shè)備傳輸制際串音形成的雜音：其他通信設(shè)備傳輸信號時串入設(shè)備的不可懂雜音?？赏ㄟ^信號時串入設(shè)備的不可懂雜音?？赏ㄟ^合理安排載波設(shè)備線路頻譜及提高接收合理安排載波設(shè)備線路頻譜及提高接收支路的選擇性能來減少。支路的選擇性能來減少。路際串音形成的雜音：同一設(shè)備中，各通路際串音形成的雜音：同一設(shè)備中，各通路間的不可懂串音，主要由線路放大器路間的不可懂串音，主要由線路放大器等部件的非線性造成。提高部件的非線等部件的非線性造成。提高部件的非線性衰耗，增加濾波器的防衛(wèi)度，選擇合性衰耗，增加濾波器的防衛(wèi)度，選擇合適的工作狀態(tài)可減少這種雜音。適的工作狀態(tài)可減少這種雜音。四、數(shù)字電力線載波機四、數(shù)字電力線載波機 1 1、數(shù)字電力載波通信的優(yōu)點、數(shù)字電力載波通信的優(yōu)點 （1 1）在相同帶寬的條件下，傳輸?shù)碾娫捖窋?shù)增多，）在相同帶寬的條件下，傳輸?shù)碾娫捖窋?shù)增