第3章電力線載波通信

1、第三章第三章 電力線載波通信電力線載波通信n概述概述n電力線載波通信系統(tǒng)電力線載波通信系統(tǒng)n數(shù)字電力線載波機(jī)數(shù)字電力線載波機(jī)n電力線載波通信新技術(shù)電力線載波通信新技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 概述概述n電力線載波通信(PLC,Power Line Carrier)是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)度通信、遠(yuǎn)動、保護(hù)、生產(chǎn)指揮、行政業(yè)務(wù)通信及各種信息傳輸。電力線路是為輸送50Hz強(qiáng)電設(shè)計(jì)的，線路衰減小，機(jī)械強(qiáng)度高，傳輸可靠，電力線載波通信復(fù)用電力線路進(jìn)行通信不需要通信線路建設(shè)的基建投資和日常維護(hù)費(fèi)用，在電力系統(tǒng)中占有重要地位。n電力線載波通信是電力系統(tǒng)特有的通信方式。 一、電力線載

2、波通信的特點(diǎn)一、電力線載波通信的特點(diǎn)1. 獨(dú)特的耦合設(shè)備 電力線路上有工頻大電流通過，載波通信設(shè)備必須通過高效、安全的耦合設(shè)備才能與電力線路相連。這些耦合設(shè)備既要使載波信號有效傳送，又要不影響工頻電流的傳輸，還要能方便地分離載波信號與工頻電流。此外，耦合設(shè)備還必須防止工頻電壓、大電流對載波通信設(shè)備的損壞，確保安全。 一、電力線載波通信的特點(diǎn)一、電力線載波通信的特點(diǎn)2. 線路頻譜安排的特殊性電力線載波通信能使用的頻譜由三個(gè)因素決定：（1）電力線路本身的高頻特性。（2）避免50Hz工頻的干擾。（3）考慮載波信號的輻射對無線電廣播及無線通信的影響。我國統(tǒng)一規(guī)定電力線載波通信使用的頻率范圍為40500

3、KHz。一、電力線載波通信的特點(diǎn)一、電力線載波通信的特點(diǎn) 3. 以單路載波為主 電力系統(tǒng)從調(diào)度通信的需要出發(fā)，往往要依靠發(fā)電廠、變電所同母線上不同走向的電力線開設(shè)載波來組織各方向的通信。由于能使用頻譜的限制、通信方向的分散以及組網(wǎng)靈活性的考慮，電力線通信大量采用單路載波設(shè)備。一、電力線載波通信的特點(diǎn)一、電力線載波通信的特點(diǎn)4. 線路存在強(qiáng)大的電磁干擾n由于電力線路上存在強(qiáng)大的電暈等干擾噪聲，要求電力線載波設(shè)備具有較高的發(fā)信功率，以獲得必需的輸出信噪比。n另外，由于50Hz諧波的強(qiáng)烈干擾，使得0.33.4KHz的話音信號不能直接在電力線上傳輸，只能將信號頻譜搬移到40KHz以上，進(jìn)行載波通信。二

4、、我國電力線載波通信的現(xiàn)狀二、我國電力線載波通信的現(xiàn)狀n以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線的覆蓋全國的電力通信網(wǎng)絡(luò)已初步形成、多種通信手段竟相發(fā)展的今天，電力線載波通信仍然是地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)乃至網(wǎng)局網(wǎng)的通信手段之一，仍是電力系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)域最廣泛的通信方式，仍是電力通信網(wǎng)重要的基本通信手段。 第二節(jié)第二節(jié) 電力線載波通信系統(tǒng)電力線載波通信系統(tǒng)一、電力線載波通信系統(tǒng)構(gòu)成一、電力線載波通信系統(tǒng)構(gòu)成 主要由電力線載波機(jī)、電力線路和耦合設(shè)備構(gòu)成。其中耦合裝置包括線路阻波器GZ、耦合電容器C、結(jié)合濾波器JL（又稱結(jié)合設(shè)備）和高頻電纜HFC，與電力線路一起組成電力線高頻通道。GGCCJLJL載波機(jī)A載波機(jī)BGZGZ

5、耦合裝置耦合裝置電力線路HFCHFC變壓器變壓器發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)各構(gòu)成部分的作用各構(gòu)成部分的作用n電力載波機(jī)：是電力線載波通信系統(tǒng)的主要組成部分，主要實(shí)現(xiàn)調(diào)制和解調(diào)，即在發(fā)端將音頻搬移到高頻段電力線載波通信頻率，完成頻率搬移，載波機(jī)性能好壞直接影響電力線載波通信系統(tǒng)的質(zhì)量。n耦合電容C和結(jié)合濾波器JL組成一個(gè)帶通濾波器，其作用是通過高頻載波信號，并阻止電力線上的工頻高壓和工頻電流進(jìn)入載波設(shè)備，確保人身、設(shè)備安全。各構(gòu)成部分的作用各構(gòu)成部分的作用n線路阻波器GZ串接在電力線路和母線之間，是對電力系統(tǒng)一次設(shè)備的“加工”，故又稱“加工設(shè)備”，其作用是通過電力電流、阻止高頻載波信號漏到變壓器和電力線分支線

6、路等電力設(shè)備，以減小變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路上的衰耗。n結(jié)合設(shè)備連接載波機(jī)與輸電線，包括高頻電纜，作用是提供高頻信號通路。n電力線既傳輸電能又傳輸高頻信號。二、電力線載波機(jī)二、電力線載波機(jī)（一）電力線載波機(jī)的特點(diǎn)（1）電力線上噪聲電平很高，為保證接收端信噪比符合要求，載波機(jī)發(fā)送功率較大(約為1100w)。（2）為集中利用發(fā)送功率，一臺載波機(jī)的路數(shù)較少，一般為單路機(jī)。（3）電力線上載波信號的傳輸衰減受電力系統(tǒng)運(yùn)行方式及自然狀況的影響，接收機(jī)應(yīng)具有較好的自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在接收信號電平變化較大的情況下，仍使音頻輸出電平變動很小。（4）主要用來傳送電力調(diào)度及安全運(yùn)行

7、所需的電話、遠(yuǎn)動、遠(yuǎn)方保護(hù)信號?？梢詮?fù)合傳送這些信號的，稱為復(fù)用機(jī)，而專門傳送其中一種信號的，稱為專用機(jī)。n為了滿足不同電壓等級的線路上開設(shè)電力線載波通信的需求，目前國產(chǎn)電力線載波機(jī)已形成系列機(jī)，通過對系列機(jī)的選擇和組合，可以實(shí)現(xiàn)調(diào)度所、發(fā)電廠和變電站之間的各種通信。（二）調(diào)制方式（二）調(diào)制方式 電力線載波機(jī)采用的調(diào)制方式主要有雙邊帶調(diào)幅、單邊帶調(diào)幅和調(diào)頻三種，其中單邊帶調(diào)幅方式應(yīng)用最為普遍。n單邊帶調(diào)幅(SSB) ，一般采用兩次調(diào)制及濾波的方法，將雙邊帶調(diào)幅產(chǎn)生的兩個(gè)邊帶除去一個(gè)，載頻也被抑制。有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）接收頻帶減為一半，噪聲及干擾影響減小。（2）提高了電力線載波頻譜的利用率。（3）

8、發(fā)送功率集中在一個(gè)邊帶中，利用率高。（三）典型電力線載波機(jī)的組成（三）典型電力線載波機(jī)的組成n單邊帶電力線載波機(jī)的原理簡化框圖見圖3-2，由音頻匯接電路、發(fā)信支路、收信支路、自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、呼叫系統(tǒng)等部分組成。典型電力線載波機(jī)的組成框圖典型電力線載波機(jī)的組成框圖圖3-21音頻匯接電路音頻匯接電路n電力線載波機(jī)不僅要傳輸話音信號，同時(shí)還要傳輸遠(yuǎn)動信號和遠(yuǎn)方保護(hù)信號。這些信號均在（04）kHz的音頻段中傳輸，通常話音信號采用0.32.0kHz或0.32.4kHz的窄帶傳輸，其2.4kHz或2.6kHz以上的音頻段用于傳輸遠(yuǎn)動信號。呼叫信號插在其中，如2.220kHz30Hz，或插在二者之上3.6

9、60kHz30Hz。遠(yuǎn)方保護(hù)信號一般采用與話音、遠(yuǎn)動信號在時(shí)間上交替?zhèn)鬏數(shù)霓k法。所有這些信號均在音頻部分匯集后再送入發(fā)信支路，相應(yīng)地在收信支路要將其分離后分別輸出。電力線載波機(jī)的音頻匯接電路就是實(shí)現(xiàn)匯集/分離的接口電路。遠(yuǎn)動信號與保護(hù)信號遠(yuǎn)動信號與保護(hù)信號n遠(yuǎn)動信號是脈沖序列。為使它能和話音信號同時(shí)傳輸，需經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器將脈沖信號調(diào)制在遠(yuǎn)動信號頻段內(nèi)的音頻上，然后才能送入載波機(jī)的遠(yuǎn)動入口。所以，對電力線載波機(jī)而言，遠(yuǎn)動信號是指已調(diào)的音頻信號，通常采用頻移鍵控（FSK）方式傳輸，2.220kHz30Hz, 或3.660kHz30Hz等呼叫信號也是采用FSK方式傳輸。n遠(yuǎn)方保護(hù)信號也是音頻信號。遠(yuǎn)

10、方保護(hù)裝置在發(fā)生電力事故時(shí)，需要可靠地將信號傳送到遠(yuǎn)方。一般這種信號的傳輸時(shí)間極短，因此經(jīng)常在傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號時(shí)，先停送話音、遠(yuǎn)動、呼叫信號，等遠(yuǎn)方保護(hù)信號傳完后，再繼續(xù)傳送其它信號。這是一種時(shí)間交替?zhèn)鬏數(shù)膹?fù)用方法，由于時(shí)間極短，并不影響其它信號的傳輸，同時(shí)可以全功率傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號，確保保護(hù)信號的可靠性。2發(fā)信支路發(fā)信支路 發(fā)信支路將要傳輸?shù)囊纛l信號用載波進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)變頻后放大，送到高頻通道。一般采用二次調(diào)制，第一次調(diào)制將音頻信號搬移到中頻，故第一次變頻稱為中頻調(diào)制，中頻載波的一般取12kHz，調(diào)制后取上邊帶。第二次調(diào)制進(jìn)一步將中頻信號頻譜搬移到線路頻帶（40500）kHz，稱之為高頻調(diào)制

11、，高頻調(diào)制后取下邊帶。3收信支路收信支路n收信支路從高頻通道上選出對方送來的高頻信號進(jìn)行解調(diào)，恢復(fù)出對方發(fā)送的音頻信號解調(diào)方法選用相干解調(diào)，這就要求收信端的高頻與中頻載頻與發(fā)送端完全相等，為了保證載頻穩(wěn)定度，一般采用圖3-3所示的最終同步法控制載頻偏差。圖3-34自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)n電力線載波所用的高頻通道的傳輸特性非常不穩(wěn)定，線路衰減隨氣候條件、電力設(shè)備的操作和線路故障有很大變化。為保證通信質(zhì)量，在收信端設(shè)有自動電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)，用于補(bǔ)償高頻通道在運(yùn)行過程中的衰減變化，保證收信端傳輸電平的穩(wěn)定。n自動電平調(diào)節(jié)的過程是，在發(fā)送端發(fā)送一個(gè)導(dǎo)頻信號（為了簡單，采用中頻載波作為導(dǎo)頻信號）。

12、在對方收信支路，用窄帶濾波器濾出導(dǎo)頻信號，經(jīng)放大、整流后作為控制信號，控制收信支路中可調(diào)放大器的增益或可調(diào)衰減器的衰減，實(shí)現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。5呼叫系統(tǒng)、自動交換系統(tǒng)呼叫系統(tǒng)、自動交換系統(tǒng)n電力線載波機(jī)在傳輸語音信號之前，首先應(yīng)呼出對方用戶。因此在發(fā)信支路中要發(fā)送一個(gè)稱為呼叫信號的音頻。在對方收信支路中接入呼叫接收電路（即收鈴器）這樣才能溝通雙方用戶。電力線載波機(jī)采用自動呼叫方式，通常機(jī)內(nèi)附設(shè)有自動交換系統(tǒng)（國產(chǎn)載波機(jī)一般設(shè)四門用戶交換系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)通過自動撥號選叫所需用戶，但幾個(gè)用戶分時(shí)占用同一條載波通路。進(jìn)口載波機(jī)一般不設(shè)交換系統(tǒng)，而是連接小交換機(jī)），以提高通路的利用率和實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能。如在圖3-2中，

13、主叫用戶摘機(jī)、撥號，呼叫對方用戶，則本側(cè)自動交換系統(tǒng)控制呼叫系統(tǒng)，發(fā)出相應(yīng)的音頻脈沖。對方收信支路的收鈴器選出呼叫信號，取出音頻脈沖，去控制其自動交換系統(tǒng)工作，選中用戶并對其振鈴，溝通雙方用戶，實(shí)現(xiàn)通話。（四）設(shè)備類型（四）設(shè)備類型 為滿足電力系統(tǒng)載波通信方式的不同需要，電力線載波機(jī)可以分成不同機(jī)架，一般有載波架、音頻架、高頻架、人工呼叫臺和增音機(jī)。 載波架是按單架設(shè)計(jì)的電力線載波機(jī)，適合于調(diào)度所與變電所較近的場合。載波架安裝在變電所的載波室，然后用音頻電纜連接調(diào)度所的電話用戶和遠(yuǎn)動通路。如果調(diào)度所與變電所距離較遠(yuǎn)，為了保證通信質(zhì)量，一般在調(diào)度所側(cè)安裝音頻架，而在變電所側(cè)安裝高頻架，兩架之間用

14、音頻電纜連接。n人工呼叫臺主要安裝在變電所載波室，用于集中控制所有載波機(jī)的維護(hù)電話。當(dāng)變電所載波室的高頻架要進(jìn)行維護(hù)通話時(shí)，就可以用人工呼叫臺來實(shí)現(xiàn)。n增音機(jī)完成長距離通信的增音放大作用。（五）電力線載波機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)（五）電力線載波機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)n載波通路傳輸質(zhì)量的好壞直接影響用戶對通信的滿意程度，為了評價(jià)載波通路傳輸質(zhì)量的好壞，提出電力線載波機(jī)的以下電氣特性來衡量，即傳輸信號電平傳輸信號電平、通路凈衰耗頻率特性、通路振幅特性、通路穩(wěn)定度、通路凈衰耗頻率特性、通路振幅特性、通路穩(wěn)定度、通路雜音、通路串音、載波同步、回音與群時(shí)延和振通路雜音、通路串音、載波同步、回音與群時(shí)延和振鈴邊際鈴邊際

15、等，這些電氣指標(biāo)是載波通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)運(yùn)行的依據(jù)。n電力線載波機(jī)的技術(shù)指標(biāo)滿足國家和國際的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或建議，即國標(biāo)GB/T7255-95單邊帶電力線載波終端機(jī)、IEC495單邊帶電力線載波終端機(jī)及ITU-T有關(guān)建議。三、電力線高頻通道三、電力線高頻通道n電力線高頻通道由結(jié)合濾波器JL（又稱結(jié)合設(shè)備）、耦合電容器C、阻波器GZ（又稱加工設(shè)備）和電力線路組成。（一）耦合裝置與耦合方式（一）耦合裝置與耦合方式1耦合裝置：包括結(jié)合設(shè)備、加工設(shè)備及耦合電容器。結(jié)合設(shè)備JL連接在耦合電容器C的低壓端和載波機(jī)的高頻電纜HFC之間；耦合電容C 連接在結(jié)合設(shè)備JL和高壓電力線路之間，其作用是傳輸高頻信號，

16、阻隔工頻電流，并在電氣上與結(jié)合設(shè)備中的調(diào)諧元件配合，形成高通濾波器或帶通濾波器，耦合電容器的容量一般為3000-10000pF；線路阻波器GZ與電力線路串聯(lián)，接于耦合電容器在電力線路上的連接點(diǎn)和變電所之間。線路阻波器GZ主要由強(qiáng)流線圈、保護(hù)元件及電感、電容與電阻等調(diào)諧元件組成，線路阻波器的電感量一般為0.1-2mH；在結(jié)合設(shè)備JL的輸出端子和載波機(jī)之間一般用高頻電纜HFC連接。2耦合方式耦合方式 目前電力線載波的耦合方式有三種：相地耦合、相相耦合和相地、相相混合耦合方式。（1）相地耦合方式。相地耦合方式如圖3-4所示，這種方式將載波設(shè)備連接在一根相導(dǎo)線和大地之間，其特點(diǎn)是只需一個(gè)耦合電容器和一

17、個(gè)阻波器，在設(shè)備的使用上比較經(jīng)濟(jì)，因而得到了廣泛應(yīng)用。但這種方式引起的衰減比相相耦合方式大，而且在相導(dǎo)線發(fā)生接地故障時(shí)高頻衰減增加很多。圖3-4（2）相）相相耦合方式相耦合方式 相相耦合方式如圖3-5 所示，這種耦合方式需要兩個(gè)耦合電容器和和兩個(gè)阻波器，耦合設(shè)備費(fèi)用約為相地耦合方式的兩倍，但相相耦合方式的優(yōu)點(diǎn)是高頻衰減小，而且當(dāng)電力線路故障時(shí)，由于80%的故障屬于單相故障，所以具有較高的安全性，目前國內(nèi)外在一些可靠性要求較高的電力線高頻通道中已采用了相相耦合方式。圖3-5（二）電力線載波通路上的雜音干擾（二）電力線載波通路上的雜音干擾1雜音的類型n電力線載波通信利用電力線傳輸高頻信號，但同時(shí)不

18、可避免地引入干擾。電力線載波通路上的干擾有雜音和串音，雜音對語音的較弱部分掩蓋，使人耳對有用信號的聽覺靈敏度降低，從而降低了語音的清晰度。串音有可懂串音和不可懂串音，不可懂串音對于通路的影響與雜音相同，因此將不可懂串音也視為雜音。通路的雜音通路的雜音n通路上的雜音大體上包括線路雜音、設(shè)備內(nèi)的固有雜音、制際串音形成的雜音和路際串音形成的雜音。n線路雜音主要是指在高壓電力線上，由導(dǎo)線發(fā)生電暈和絕緣子表面局部放電所造成的雜音，這種分布性的干擾雜音的電平很高，是電力線載波通路中的主要雜音來源。不同電壓等級的電力線路雜音電平數(shù)值如表3-1所示。n設(shè)備內(nèi)固有的雜音包括導(dǎo)體電阻的熱噪音、晶體管的熱噪音和電源

19、濾波不良產(chǎn)生的紋波電壓所引起的雜音等。n制際串音形成的雜音是指其它通信設(shè)備傳輸信號時(shí)串入設(shè)備的不可懂雜音?？茖W(xué)合理地安排載波設(shè)備線路頻譜以及提高載波設(shè)備收信支路的選擇性能有效地減小制際串音。n路際串音形成的雜音是指在同一設(shè)備中，各通路間的不可懂串音。它主要是由線路放大器等部件的非線性所造成的。提高部件的非線性衰耗，增加濾波器的防衛(wèi)度，選擇合適的工作狀態(tài)都可以減小這種雜音。2對電力線載波通路雜音的要求對電力線載波通路雜音的要求n雜音對通信質(zhì)量影響很大，如果話音信號一定，雜音信號電平越大，通信質(zhì)量就越差；若雜音電平一定，話音信號越大，則通信質(zhì)量越好。因此衡量雜音對通信質(zhì)量的影響，不僅要考慮雜音電平

20、的大小，還要考慮信號電平的大小以及信號電平與雜音電平的差值。n信號與雜音電平的差值稱為信雜比，又稱為雜音防衛(wèi)度，用SNR表示。不同信雜比時(shí)的話音質(zhì)量如表3-2 所示。 由表3-2可知，當(dāng)信雜比為30 dB時(shí)，話音質(zhì)量有少量雜音，對通話無影響，當(dāng)信雜比為20 dB時(shí)，話音質(zhì)量有較大雜音，尚可維持通話。現(xiàn)行規(guī)定，電力線載波通信中話音通路信雜比為26dB，載波通路二線端雜音電平不大于-60 dB。（三）電力線載波通道的頻率分配（三）電力線載波通道的頻率分配 1必要性 在電力線載波系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)中，需要對電力線載波通道使用頻率進(jìn)行安排。這種安排防止通道間相互干擾，保證通信系統(tǒng)正常運(yùn)行。電力線載波通道產(chǎn)生

21、的干擾電力線載波通道產(chǎn)生的干擾n圖3-6 中，電力線載波機(jī)A(通道A)的頻率為fA，電力線載波機(jī)B(通道B)的頻率為fB，由于電力線相互連接，各相線之間有電磁耦合，fA信號可由C相耦合至A相經(jīng)線路傳輸至載波機(jī)B，對fB信號產(chǎn)生干擾。同樣，fB信號也可經(jīng)相似路徑干擾fA。圖3-6電力線載波通道的干擾計(jì)算電力線載波通道的干擾計(jì)算 PS/I=PB-(PA-bT-bI-bS) （3-1）n式中：PA為干擾載波機(jī)發(fā)送電平，dB；bT為干擾信號路徑中的跨越衰減，dB；bI為干擾信號路徑的傳輸衰減，dB；bS為干擾載波機(jī)選擇性衰減，dB；PB為被干擾載波機(jī)接收信號電平，dB；PS/I為信號干擾比，dB。n

22、按式3-1計(jì)算出信號干擾比值PS/I ，要求對可懂串音防衛(wèi)度大于55dB，對不可懂串音防衛(wèi)度大于47dB，表示通道間的干擾在允許范圍內(nèi)可正常運(yùn)行。影響載波通道間的干擾有以下因素影響載波通道間的干擾有以下因素（1）電力線載波機(jī)的發(fā)送功率越大，則對其他載波通道的干擾信號越強(qiáng)。（2）干擾信號在傳輸過程中總會有衰減，包括線路傳輸衰減，相間跨越衰耗和阻波器或載波頻率分隔設(shè)施的跨越衰減等。這些衰減的總和使干擾減小，衰減越大，產(chǎn)生的干擾越小。（3）被干擾的信號越強(qiáng)，則受干擾的影響越小。（4）干擾載波機(jī)的收信選擇性愈高，對干擾信號和被干擾信號的分辨能力愈強(qiáng)，則被干擾載波機(jī)所受的干擾越小。 為了提高通道間的跨越

23、衰減，減小通道干擾，可以采取在電廠的電力線出線A、B、C三相用阻波器阻塞；在電廠的電力線出線A、B、C三相加裝電力線載波頻率分隔設(shè)施。2頻率分配方法頻率分配方法n電力線載波系統(tǒng)使用的頻率范圍為40500 kHz，一條電力線載波電路占用頻帶寬度為24kHz，共有57組載波電路頻帶可供安排，通過頻率分配應(yīng)做到使通道間相互干擾滿足指標(biāo)要求，并且在指定的范圍內(nèi)盡可能安排較多的電路，提高頻譜的利用率。n頻率分配方法有頻率插空法、頻率實(shí)測法及頻率分組重復(fù)法等。頻率組的劃分原則頻率組的劃分原則1）相同的頻率組用于一條電力線上，同組內(nèi)各頻點(diǎn)間無相互干擾，載波機(jī)可并聯(lián)使用。2）不同的頻率組用于不同的相鄰電力線上

24、，頻點(diǎn)間無相互干擾。3）在經(jīng)過23個(gè)電力線路段之后，可以重復(fù)使用頻率組。 頻率分組完成后，可以進(jìn)行頻率分配。先選擇系統(tǒng)中某一中間部位，一條線路選用一個(gè)頻率組如A組，其相鄰各方向的線路段各選用相鄰的頗率組如B、C、D等，然后依次更遠(yuǎn)的線路段選用頻率組E、F、G、H等。以此類推，一條線路開通電路多時(shí)也可分配2個(gè)頻率組，在經(jīng)過23個(gè)線路段后，頻率組可以直復(fù)使用。對于較長的線路，應(yīng)安排用較低頻率的頻率組。優(yōu)點(diǎn)是：頻率分配有計(jì)劃地進(jìn)行，頻率可重復(fù)使用，提高頻譜的利用率；一條線路分一組頻率，做到頻率預(yù)留，對發(fā)展留有余度。 電力線載波的頻率分配屬于線性規(guī)劃范疇，可用線性規(guī)劃數(shù)學(xué)工具來解決，用計(jì)算機(jī)和線性規(guī)劃

25、方法進(jìn)行頻率分配的優(yōu)化設(shè)計(jì)。四、電力線載波通信方式與轉(zhuǎn)接方式四、電力線載波通信方式與轉(zhuǎn)接方式（一）電力線載波通信方式n電力線載波通信的方式主要由電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、調(diào)度關(guān)系和話務(wù)量多少等因素決定，一般有定頻通信方式、中央通信方式、變頻通信方式三種。目前我國主要采用定頻通信方式和中央通信方式兩種。1定頻通信方式定頻通信方式n定頻通信方式如圖3-7 所示，這種方式應(yīng)用最普遍。一對一的定頻通信方式又叫定點(diǎn)通信，傳輸穩(wěn)定，電路工作比較可靠。圖3-72中央通信方式中央通信方式n為實(shí)現(xiàn)圖3-7中A站與B、C兩站通話需要，也可采用中央通信方式(見圖3-8)。采用這種方式，在A、B、C三站或更多站間通信可只使用一對頻率

26、，節(jié)約了載波頻譜也節(jié)約了設(shè)備數(shù)量。但這種方式只限A站與B、C兩站或更多外圍站分別通話。各外圍站之間不能通話。因此，這種方式只宜在通話量少的簡單通信網(wǎng)中使用，如集中控制站對無人值守變電所的通信。 圖3-8（三）變頻通信方式（三）變頻通信方式n為克服中央通信方式的不足，使各站間都能通話，仍只使用一對頻率，可以采用變頻通信方式。平時(shí)A、B、C三機(jī)不發(fā)信號，發(fā)送頻率都為f2，接收頻率為f1。任一站拿起話機(jī)要通話時(shí)，該機(jī)就發(fā)信號并將發(fā)送頻率改為f1，接收頻率改為f2，其他站頻率仍不改變，在被叫站被選擇呼通后，拿起話機(jī)與主叫站通話。圖3-9（二）電力線載波通信的轉(zhuǎn)接方式（二）電力線載波通信的轉(zhuǎn)接方式n電力

27、線載波通信中，為了組成以調(diào)度所為中心的通信網(wǎng)，經(jīng)常需要進(jìn)行電路轉(zhuǎn)接。常用的轉(zhuǎn)接方式有兩種：話音、遠(yuǎn)動通路同時(shí)轉(zhuǎn)接和話音通路單獨(dú)轉(zhuǎn)接方式。當(dāng)話音、遠(yuǎn)動同時(shí)轉(zhuǎn)接時(shí)，可采用中頻轉(zhuǎn)接或低頻轉(zhuǎn)接；當(dāng)話音通路單獨(dú)轉(zhuǎn)接時(shí)，應(yīng)采用音頻轉(zhuǎn)接。1中頻轉(zhuǎn)接中頻轉(zhuǎn)接n指轉(zhuǎn)接的信號為中頻信號，即不通過中頻調(diào)制與解調(diào)來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)接，如圖3-10所示圖3-102低頻轉(zhuǎn)接低頻轉(zhuǎn)接n低頻轉(zhuǎn)接也屬于話音和遠(yuǎn)動通路同時(shí)轉(zhuǎn)接的方式，如圖3-11所示，兩臺中轉(zhuǎn)載波機(jī)在在中頻調(diào)制前的“低轉(zhuǎn)發(fā)”與中頻解調(diào)后的“低轉(zhuǎn)收”端彼此相互連接，即可實(shí)現(xiàn)低頻轉(zhuǎn)接。這種方式可實(shí)現(xiàn)最終同步，傳輸電平穩(wěn)定。圖3-113音頻轉(zhuǎn)接音頻轉(zhuǎn)接n圖3-12給出了音頻轉(zhuǎn)接

28、示意圖，音頻轉(zhuǎn)接是對同時(shí)傳輸遠(yuǎn)動信號的載波機(jī)為了單獨(dú)轉(zhuǎn)接話音信號而設(shè)置的，具有低頻轉(zhuǎn)接的全部優(yōu)點(diǎn)，且僅轉(zhuǎn)接音頻信號，可構(gòu)成靈活的電話通信網(wǎng)。所以，目前電力線載波機(jī)大量采用音頻轉(zhuǎn)接。圖3-12第三節(jié)第三節(jié) 數(shù)字式電力線載波機(jī)數(shù)字式電力線載波機(jī)一、數(shù)字電力載波通信的優(yōu)點(diǎn)一、數(shù)字電力載波通信的優(yōu)點(diǎn) 在電力通信網(wǎng)中占有重要地位，而數(shù)字通信技術(shù)的發(fā)展給電力線載波通信開辟了廣闊前景，隨著各種通信系統(tǒng)向數(shù)字化演進(jìn)，電力線載波也不例外地開始了數(shù)字化進(jìn)程。融合計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)、采用數(shù)字電力線載波通信DPLC (Digital Power Line Carrier)系統(tǒng)對電力線載波通信網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)

29、，無論在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都是最佳選擇方案。與與APLC相比較，相比較，DPLC優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：n (1) 在相同信道帶寬（24kHz條件下，能傳輸?shù)碾娫捖窋?shù)增多，數(shù)據(jù)容量大，頻帶利用率提高。 (2) 數(shù)字方式抗干擾能力強(qiáng)，通信質(zhì)量得到提高。 (3) 話音、遠(yuǎn)動和呼叫信號都變?yōu)閿?shù)字形式，可不必再考慮發(fā)信功率的分配，以全功率發(fā)出即可。 (4)提供的數(shù)字接口能適應(yīng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（ISDN）的發(fā)展趨勢，便于靈活組網(wǎng)。 (5)便于用外部計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)修改設(shè)備參數(shù)及工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測與控制。二、對數(shù)字電力線載波機(jī)的要求二、對數(shù)字電力線載波機(jī)的要求n DPLC應(yīng)滿足以下要求：（1）提供現(xiàn)有APLC的各種業(yè)務(wù)（調(diào)

30、度電話、遠(yuǎn)動、遠(yuǎn)方保護(hù)）及新增數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)。（2）通道容量應(yīng)比APLC至少大三倍以上。（3）占用與APLC相同的帶寬，且不改變原有的頻譜分配。（4）在線路側(cè)與APLC兼容，原有的耦合裝置不變，可與APLC共同組網(wǎng)。（5）具有良好的可擴(kuò)充性能。（6）投資少、功能強(qiáng)、性能價(jià)格比高。三、數(shù)字電力線載波機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)三、數(shù)字電力線載波機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)n 目前的DPLC大致有兩種類型，一種是模擬體制的DPLC，類似于模擬電視接收機(jī)的電路數(shù)字化，在局部采用了一些先進(jìn)的數(shù)字技術(shù)，如數(shù)字信號處理技術(shù)（DSP），在音頻部分和其它一些功能實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，但體制還是模擬的，仍采用SSB方式，收發(fā)頻帶仍各為4kHz，但由于數(shù)

31、字技術(shù)的采用，設(shè)備性能得以提高，接口靈活，便于計(jì)算機(jī)直接監(jiān)測和控制；另一種則是全數(shù)字化的載波機(jī)，將音頻信號變?yōu)閿?shù)字編碼，傳輸上采用多電平數(shù)字調(diào)制技術(shù)，如多電平正交調(diào)幅（MQAM），采用回波抵消（EC）技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙向通信，信息速率可達(dá)到32kb/s, 實(shí)現(xiàn)了體制的徹底轉(zhuǎn)變，容量得到很大提高。 局部采用數(shù)字技術(shù)的DPLC涉及以下工作：（1）供系統(tǒng)采用鎖相頻率合成技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化。（2）音頻通道復(fù)用濾波器采用DSP進(jìn)行數(shù)字化。（3）調(diào)制、解調(diào)部分采用DSP進(jìn)行數(shù)字化等。 全數(shù)字化的載波機(jī)是真正意義上的數(shù)字載波機(jī)，采用語音壓縮編碼、數(shù)字時(shí)分復(fù)用、糾錯(cuò)編碼、數(shù)字調(diào)制、自適應(yīng)均衡、回波抵消等多種數(shù)字通信技術(shù),

32、 將數(shù)字信號(數(shù)據(jù)、數(shù)字化語音、傳真等)調(diào)制到電力線載波頻段(40500 kHz)，通過高壓電力線傳送，其傳輸速率及系統(tǒng)容量取決于采用的數(shù)字調(diào)制方式、占用頻帶寬度、線路信噪比、模擬信號數(shù)字化方法等因素，一般為l 0100 kbit/s，可容納幾路至幾十路低速數(shù)據(jù)或壓縮語音信號。DPLC所采用的數(shù)字技術(shù)主要有：所采用的數(shù)字技術(shù)主要有： 1DSP 技術(shù) 2 高效的多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制技術(shù) 3語音壓縮編碼技術(shù) 圖圖3-13 數(shù)字式載波機(jī)的發(fā)送和接收過程數(shù)字式載波機(jī)的發(fā)送和接收過程四、數(shù)字電力線載波設(shè)備構(gòu)成（一）DPLC基本結(jié)構(gòu) DPLC設(shè)備發(fā)送部分的基本結(jié)構(gòu)如圖 3-14 所示，主要由時(shí)分復(fù)用、數(shù)字調(diào)制和

33、高頻設(shè)備三個(gè)功能模塊組成。（二）數(shù)字載波機(jī)實(shí)例（二）數(shù)字載波機(jī)實(shí)例A.C.E.32分析分析nA.C.E.32是挪威Nera公司推出的數(shù)字式電力線載波機(jī)，是目前比較先進(jìn)的數(shù)字載波機(jī)。以8kHz頻帶（兩個(gè)相鄰的4kHz）建立一條全雙工電路，傳輸32 Kb /s的數(shù)據(jù)信息（含語音和數(shù)據(jù)）及遠(yuǎn)方保護(hù)信號。電話和數(shù)據(jù)的傳輸容量靈活可變，最多可有三條話路或9條數(shù)據(jù)通路，輸出功率4080W，適合于220kV以上電壓等級線路上使用。nA.C.E.32載波機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如圖3-15所示，圖中串行數(shù)據(jù)控制器SDC是A.C.E.32的核心模塊控制電話和分時(shí)數(shù)據(jù)的動態(tài)復(fù)接，在TEL/SDI模塊和ALT模塊間傳送串行數(shù)據(jù)。TEL電話通路及編譯碼器，其語音