電力線載波通信課件

第三章電力線載波通信概述電力線載波通信系統(tǒng)數(shù)字電力線載波機(jī)電力線載波通信新技術(shù)第一節(jié)概述電力線載波通信(也稱PLC-PowerLineCarrier)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(dòng)、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。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(hào)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(hào)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)（續(xù)）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)（續(xù)）4.線路存在強(qiáng)大的電磁干擾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。另外，由于50Hz諧波的強(qiáng)烈干擾，使得0.3-3.4KHz的話音信號(hào)不能直接在電力線上傳輸，只能將信號(hào)頻譜搬移到40KHz以上，進(jìn)行載波通信。二、我國電力線載波通信的現(xiàn)狀在以數(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；從理論研究，到運(yùn)行實(shí)踐，都取得了可喜的成效。

第二節(jié)電力線載波通信系統(tǒng)一、電力線載波通信系統(tǒng)構(gòu)成電力線載波通信系統(tǒng)主要由電力線載波機(jī)、電力線路和耦合設(shè)備構(gòu)成，如圖3-1。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)圖3-1各構(gòu)成部分的作用電力載波機(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。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(hào)，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（續(xù)）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”，加工設(shè)備的作用是通過電力電流、阻止高頻載波信號(hào)漏到變壓器和電力線分支線路等電力設(shè)備，以減小變電站和分支線路對高頻信號(hào)的介入損耗及同一母線不同電力線路上高頻通道。結(jié)合設(shè)備連接載波機(jī)與輸電線，它包括高頻電纜，作用是提供高頻信號(hào)通路。輸電線既傳輸電能又傳輸高頻信號(hào)。為了滿足不同電壓等級(jí)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

電力線載波機(jī)采用的調(diào)制方式主要有雙邊帶幅度調(diào)制、單邊帶幅度調(diào)制和頻率調(diào)制三種，其中單邊帶幅度調(diào)制方式應(yīng)用最為普遍，本節(jié)主要介紹這種調(diào)制方式。單邊帶幅度調(diào)制(SSB)也稱單邊帶調(diào)幅，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。它有以下優(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）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)的組成單邊帶電力線載波機(jī)的原理簡化框圖見圖3-2，它由音頻匯接電路、發(fā)信支路、收信支路、自動(dòng)電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)、呼叫系統(tǒng)等部分組成。1．音頻匯接電路電力線載波機(jī)為實(shí)現(xiàn)電話通信，不僅要傳輸話音信號(hào)，同時(shí)還應(yīng)傳輸呼叫信號(hào)，尤其是為電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)服務(wù)的電力線載波機(jī)，除電話通信外，還同時(shí)要傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)和遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)。這些信號(hào)均在（0-4）kHz的音頻段中傳輸，通常話音信號(hào)采用0.3-2.0kHz或0.3-2.4kHz的窄帶傳輸，其2.4kHz或2.6kHz以上的音頻段用于傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)。呼叫信號(hào)插在其中，如2.220kHz±30Hz，或插在二者之上3.660kHz±30Hz。遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)一般采用與話音、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)在時(shí)間上交替?zhèn)鬏數(shù)霓k法。所有這些信號(hào)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(dòng)信號(hào)與保護(hù)信號(hào)遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)是脈沖序列。為使它能和話音信號(hào)同時(shí)傳輸，需經(jīng)過調(diào)制解調(diào)器將脈沖信號(hào)調(diào)制在遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)頻段內(nèi)的音頻上，然后才能送入載波機(jī)的遠(yuǎn)動(dòng)入口。所以，對電力線載波機(jī)而言，遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)是指已調(diào)的音頻信號(hào)，通常采用頻移鍵控（FSK）方式傳輸，2.220kHz±30Hz,或3.660kHz±30Hz等呼叫信號(hào)也是采用FSK方式傳輸。遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)也是音頻信號(hào)。遠(yuǎn)方保護(hù)裝置在發(fā)生電力事故時(shí)，需要可靠地將信號(hào)傳送到遠(yuǎn)方。一般這種信號(hào)的傳輸時(shí)間極短，因此經(jīng)常在傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)時(shí)，先停送話音、遠(yuǎn)動(dòng)、呼叫信號(hào)，等遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)傳完后，再繼續(xù)傳送其它信號(hào)。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(hào)的傳輸，同時(shí)可以全功率傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)，確保保護(hù)信號(hào)的可靠性。2．發(fā)信支路發(fā)信支路將要傳輸?shù)囊纛l信號(hào)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(hào)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(hào)頻譜搬移到線路頻帶（40-500）kHz，稱之為高頻調(diào)制，高頻調(diào)制后取下邊帶。4．自動(dòng)電平調(diào)節(jié)系統(tǒng)電力線載波所用的高頻通道的傳輸特性非常不穩(wěn)定，它的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(dòng)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。自動(dòng)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(hào)（為了簡單，采用中頻載波作為導(dǎo)頻信號(hào)）。在對方收信支路，用窄帶濾波器濾出導(dǎo)頻信號(hào)，經(jīng)放大、整流后作為控制信號(hào)，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(dòng)調(diào)節(jié)。5．呼叫系統(tǒng)、自動(dòng)交換系統(tǒng)電力線載波機(jī)在傳輸語音信號(hào)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(hào)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(dòng)呼叫方式，通常機(jī)內(nèi)附設(shè)有自動(dòng)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(dòng)撥號(hào)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，主叫用戶Ⅰ摘機(jī)、撥號(hào)，呼叫對方用戶Ⅱ，則本側(cè)自動(dòng)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(hào)，取出音頻脈沖，去控制其自動(dòng)交換系統(tǒng)工作，選中用戶Ⅱ并對其振鈴，溝通雙方用戶，實(shí)現(xiàn)通話。三、電力線高頻通道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1．耦合裝置耦合裝置包括結(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(hào)，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1．雜音的類型電力線載波通信利用電力線傳輸高頻信號(hào)，但同時(shí)不可避免地引入干擾。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(hào)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。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(jí)的電力線路雜音電平數(shù)值如表3-1所示。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濾波不良產(chǎn)生的紋波電壓所引起的雜音等。制際串音形成的雜音是指其它通信設(shè)備傳輸信號(hào)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。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雜音對通信質(zhì)量影響很大，如果話音信號(hào)一定，雜音信號(hào)電平越大，通信質(zhì)量就越差；若雜音電平一定，話音信號(hào)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的大小，還要考慮信號(hào)電平的大小以及信號(hào)電平與雜音電平的差值。信號(hào)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30dB時(shí)，話音質(zhì)量有少量雜音，對通話無影響，當(dāng)信雜比為20dB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-60dB。（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的進(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)生的干擾圖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(hào)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(hào)產(chǎn)生干擾。同樣，fB信號(hào)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PS/I＝PB一(PA一bT一bI一bS)（3-1）式中：PA為干擾載波機(jī)發(fā)送電平，dB；bT為干擾信號(hào)路徑中的跨越衰減，dB；bI為干擾信號(hào)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(hào)電平，dB；PS/I為信號(hào)干擾比，dB。按式3-1計(jì)算出信號(hào)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（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(hào)越強(qiáng)。（2）干擾信號(hào)在傳輸過程中總會(huì)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(hào)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(hào)和被干擾信號(hào)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．頻率分配方法電力線載波系統(tǒng)使用的頻率范圍為40一500kHz，一條電力線載波電路占用頻帶寬度為2×4kHz，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。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，頻點(diǎn)間無相互干擾。3）在經(jīng)過2—3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2—3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。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是：①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；②一條線路分一組頻率，做到頻率預(yù)留，對發(fā)展留有余度。在中國已普遍推廣使用該方法。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（一）電力線載波通信方式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是定點(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，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(圖3-9)。平時(shí)A、B、C三機(jī)不發(fā)信號(hào)，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(hào)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)接方式電力線載波通信中，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(dòng)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(dòng)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。各種轉(zhuǎn)接的原理及特點(diǎn)如下。1．中頻轉(zhuǎn)接指轉(zhuǎn)接的信號(hào)為中頻信號(hào)，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)接也屬于話音和遠(yuǎn)動(dòng)通路同時(shí)轉(zhuǎn)接的方式，如圖3-11所示，兩臺(tái)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)接圖3-12給出了音頻轉(zhuǎn)接示意圖，音頻轉(zhuǎn)接是對同時(shí)傳輸遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的載波機(jī)為了單獨(dú)轉(zhuǎn)接話音信號(hào)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(hào)，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)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)電力線載波通信在電力通信網(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(hào)處理技術(shù)、采用數(shù)字電力線載波通信DPLC(DigitalPowerLineCarrier)系統(tǒng)對電力線載波通信網(wǎng)進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)，無論在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都是最佳選擇方案。與APLC相比較，DPLC優(yōu)點(diǎn)：(1)在相同信道帶寬（2×4kHz〕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(dòng)和呼叫信號(hào)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(dòng)監(jiān)測與控制。二、對數(shù)字電力線載波機(jī)的要求考慮到現(xiàn)有APLC的應(yīng)用情況及將來電力數(shù)字通信網(wǎng)的發(fā)展，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)度電話、遠(yuǎn)動(dòng)、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)目前的DPLC大致有兩種類型，一種是模擬體制的DPLC，這種設(shè)備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(hào)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，仍采用傳統(tǒng)的單邊帶（SSB）方式，收發(fā)頻帶仍各為4kHz，但由于數(shù)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，如德國西門子的ESB－2000、瑞士ABB的ETL；另一種則是全數(shù)字化的載波機(jī)，它將音頻信號(hào)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）、網(wǎng)格編碼調(diào)制（TCM）等，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，如挪威Nera公司的A.C.E.32。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)，它采用語音壓縮編碼、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),將數(shù)字信號(hào)(數(shù)據(jù)、數(shù)字化語音、傳真等)調(diào)制到電力線載波頻段(40一500kHz)，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(hào)數(shù)字化方法等因素，一般為l0一100kbit/s，可容納幾路至幾十路低速數(shù)據(jù)或壓縮語音信號(hào)。DPLC所采用的數(shù)字技術(shù)主要有：

1．DSP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3-13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—A.C.E.32分析A.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)。它以8kHz頻帶（兩個(gè)相鄰的4kHz）建立一條全雙工電路，傳輸32Kb/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(hào)。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40-80W，適合于220kV以上電壓等級(jí)線路上使用。A.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(dòng)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，其語音編碼采用低滯后線性預(yù)測編碼（LASVQ），最多可配置三條話路。SDI是串行數(shù)據(jù)輸入模塊，總共可配置9條數(shù)據(jù)通路。ALT是線路傳輸轉(zhuǎn)換部分，經(jīng)SDC復(fù)接的數(shù)字流在ALT中進(jìn)行數(shù)字調(diào)制，將要傳輸?shù)男盘?hào)轉(zhuǎn)換到電力線載波頻段，而接收的載波信號(hào)則在這里被解調(diào)成基帶信號(hào)，再由SDC分解為不同業(yè)務(wù)的信號(hào)。遠(yuǎn)