單邊帶電力線載波系統(tǒng)設(shè)計(jì)導(dǎo)則

中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)單邊帶電力線載波系統(tǒng)

GB/T14430—93設(shè)計(jì)導(dǎo)則Planning

of

single-sidebandpowerlinecarriersystems

國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局1993-06-05批準(zhǔn)

1993-12-01實(shí)行

本標(biāo)準(zhǔn)參照采用國(guó)際電工委員會(huì)663號(hào)出版物《單邊帶電力線載波系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》(1980年版)。1

主題內(nèi)容與合用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電力線載波系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本方法，對(duì)有關(guān)概念及原理作了說(shuō)明。

本標(biāo)準(zhǔn)合用于110～500kV交流電網(wǎng)單邊帶電力線載波系統(tǒng)，可作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)文獻(xiàn)。35kV電網(wǎng)也可參照使用。2

引用標(biāo)準(zhǔn)

GB4705

耦合電容器及電容分壓器

GB7255

單邊帶電力線載波機(jī)技術(shù)條件

GB7329

電力線載波結(jié)合設(shè)備

GB7330

交流電力系統(tǒng)線路阻波器

圖1表白了與電力線載波系統(tǒng)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)示意圖。

圖1與電力線載波系統(tǒng)有關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)示意圖3

電力線載波系統(tǒng)3.1

概述

電力線載波是運(yùn)用電力線作傳輸媒介的載波通信，不需此外架設(shè)通信線路。電力線結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，作為通信媒介使用可靠性很高。

電力線和電力設(shè)備在運(yùn)營(yíng)和操作中存在電暈、電弧和火花放電等現(xiàn)象，使電力線載波通道的噪聲較高。為保證傳輸信號(hào)的信噪比，電力線載波機(jī)的發(fā)信功率較大。

電力線路故障時(shí)，載波通道的衰減也許會(huì)發(fā)生較大的變化，為保證電力系統(tǒng)通信不中斷，電力線載波機(jī)應(yīng)具有較好的自動(dòng)電平調(diào)節(jié)特性。

電力線載波機(jī)除傳輸電話信號(hào)外，還需傳輸遠(yuǎn)動(dòng)、數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)方保護(hù)等非電話信號(hào)，因此有專用機(jī)和復(fù)用機(jī)之分。電話信號(hào)與非電話信號(hào)的復(fù)用有交替復(fù)用和同時(shí)復(fù)用兩種方式。

由于電力線載波信號(hào)的傳輸通過(guò)電力線，所以電力線載波通道的組織與電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。電力線載波機(jī)一般安裝在發(fā)電廠、變電所或開關(guān)站內(nèi)。

電力線載波通信是電力部門特有的一種通信方式，特別合用于以電力系統(tǒng)各發(fā)電廠、變電所和開關(guān)站為對(duì)象的電力系統(tǒng)調(diào)度電話、遠(yuǎn)動(dòng)，及在被保護(hù)的電力線路兩端間傳送保護(hù)信號(hào)的遠(yuǎn)方保護(hù)系統(tǒng)。

電力系統(tǒng)中的電力線在發(fā)電廠和變電所內(nèi)是連接在公共母線上的，在電力線上開設(shè)的電力線載波通道之間有較大的互相干擾。這種通道間的串?dāng)_，限制了電力線載波通道開設(shè)的數(shù)量，對(duì)電力線載波通信的質(zhì)量也很不利?？梢圆捎煤侠淼陌才烹娏€載波通道的頻率和安裝阻塞效果較好的阻波器或頻率分隔裝置等方法解決。

電力系統(tǒng)調(diào)度通信規(guī)定迅速、對(duì)的、可靠。電力線載波機(jī)一般設(shè)有自動(dòng)互換系統(tǒng)(自動(dòng)盤)與用戶直接連接，或二線、四線接口，與系統(tǒng)中的互換設(shè)備連接。

電力線載波傳輸頻率范圍，最低頻率由結(jié)合設(shè)備的傳輸性能及其費(fèi)用擬定，最高頻率由傳輸衰減擬定，并考慮無(wú)線電信號(hào)干擾等因素。我國(guó)規(guī)定為40～500kHz。3.2

應(yīng)用

電力線載波系統(tǒng)重要用來(lái)傳送：

電話信號(hào)：模擬信息；

非電話信號(hào)：電報(bào)、傳真、遠(yuǎn)動(dòng)、遠(yuǎn)方保護(hù)、數(shù)據(jù)等模擬或數(shù)字信息，采用移頻鍵控(FSK)或移相鍵控(PSK)調(diào)制以音頻方式傳送。3.2.1

電話

電力線載波系統(tǒng)可以用作從簡(jiǎn)樸的同線電話到專用電話互換網(wǎng)中的中繼線等廣泛范圍內(nèi)的通話工具。

電話通路一般采用四線匯接互換方式，也可采用二線方式。

在復(fù)用機(jī)中，一般將電話的上限頻率減少到2023Hz或2400Hz，而將上音頻頻帶供非電話信號(hào)傳輸復(fù)用，也有將有效傳輸頻帶擴(kuò)展到3400Hz以上的方式，以便安排更多的非電話信號(hào)通路。3.2.2

電報(bào)、傳真

電報(bào)(電傳)和傳真也可在電力線載波電路上使用。

有些電力部門在調(diào)度管理上使用電傳打字電報(bào)，由于電傳打字電報(bào)在命令端和執(zhí)行端可以自動(dòng)記錄互換的信息，在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)和互換網(wǎng)的電路中都可以采用，傳輸速率一般為50或75波特，由所用的電傳打字機(jī)決定。傳真則需較高的速率。

電報(bào)和傳真通路的性能應(yīng)符合國(guó)際電報(bào)電話征詢委員會(huì)(CCITT)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。3.2.3

遠(yuǎn)動(dòng)

遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)一般采用檢錯(cuò)校驗(yàn)編碼方式，以達(dá)成高度的安全性，避免錯(cuò)誤動(dòng)作或丟失信號(hào)。其傳輸速率從50bit/s到2400bit/s或以上，目前多數(shù)采用200、600、1200bit/s。3.2.4

遠(yuǎn)方保護(hù)

為保護(hù)電力設(shè)備安全，防止事故擴(kuò)大，保證電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)和連續(xù)供電，在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需通過(guò)遠(yuǎn)方保護(hù)系統(tǒng)在線路兩端間高速度地傳送繼電保護(hù)信息，控制兩端保護(hù)裝置有選擇性地快速動(dòng)作，切除故障。

根據(jù)傳送信息形式和對(duì)保護(hù)裝置作用的不同，遠(yuǎn)方保護(hù)系統(tǒng)有模擬系統(tǒng)與命令系統(tǒng)兩種。

模擬遠(yuǎn)方保護(hù)在線路兩端間傳送工頻電量的幅值、相位信息。接受端將收到的模擬信息與本端相應(yīng)值比較，鑒定故障發(fā)生在被保護(hù)線段區(qū)內(nèi)還是區(qū)外。

命令遠(yuǎn)方保護(hù)在線路兩端間傳送改變開關(guān)狀態(tài)的命令：斷開或投入，這類命令可分為跳閘式和閉鎖式兩種。

跳閘命令又可分為直接跳閘和允許跳閘兩種方式。在直接跳閘方式中，不管本端保護(hù)的動(dòng)作情況如何，接受端收到命令信號(hào)后就可以跳閘；而允許跳閘方式，只在接受端收到命令并且本端保護(hù)也動(dòng)作時(shí)才干實(shí)現(xiàn)跳閘。

在閉鎖方式中，接受端收到命令信號(hào)后，嚴(yán)禁本端保護(hù)裝置動(dòng)作。

遠(yuǎn)方保護(hù)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：允許傳送和判別的時(shí)間很短，發(fā)送信號(hào)的次數(shù)很少(每年僅數(shù)次)沒(méi)有預(yù)定的發(fā)送時(shí)間，并且規(guī)定保護(hù)裝置對(duì)的動(dòng)作的概率很高(安全性很高)和丟失命令的概很低(可依靠性很高)。電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，線路的干擾和衰減會(huì)增長(zhǎng)。這時(shí)，仍應(yīng)可靠地接受遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)。對(duì)于直接跳閘式和允許跳閘式保護(hù)裝置，這點(diǎn)尤為重要。

在電力線載波系統(tǒng)中，遠(yuǎn)方保護(hù)可以專用一條載波通路，也可以和電話信號(hào)等復(fù)用一條通路。根據(jù)對(duì)安全性、可依靠性、需要的操作時(shí)間、是否經(jīng)濟(jì)以及可用的頻帶寬度等方面的規(guī)定作出適當(dāng)選擇。

對(duì)于傳送遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)的復(fù)用電力線載波機(jī)，通常采用發(fā)送保護(hù)信號(hào)時(shí)中斷電話及所有或部分非電話信號(hào)，并相應(yīng)提高保護(hù)信號(hào)電平的方式(交替復(fù)用)。

有些保護(hù)專用的電力線載波設(shè)備平時(shí)不發(fā)送載波信號(hào)，只在需要時(shí)發(fā)送很短時(shí)間。這種設(shè)備應(yīng)裝設(shè)定期測(cè)試電路，每隔一定期間，例如24小時(shí)，發(fā)一次測(cè)試信號(hào)，以證實(shí)系統(tǒng)是否工作正常。進(jìn)行電力線載波系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)這種平時(shí)不發(fā)信號(hào)的載波設(shè)備，在也許發(fā)生的干擾影響等方面，與連續(xù)發(fā)送電話或其他信號(hào)的一般載波機(jī)相比，顯然應(yīng)有不同考慮。3.3

耦合裝置

為使電力線兼用于載波通信目的，需要裝設(shè)耦合裝置，涉及耦合電容器(或電容分壓器)、線路阻波器、結(jié)合設(shè)備及高頻電纜等。耦合裝置使載波信號(hào)進(jìn)入電力線及從電力線引出時(shí)損耗較小，使通信設(shè)備和電力線的工作電壓、操作過(guò)電壓、雷電過(guò)電壓隔開，減少一次設(shè)備對(duì)載波信號(hào)引起的分流損失，并使通道的線路阻抗不受電力系統(tǒng)操作的影響。

設(shè)計(jì)耦合系統(tǒng)采用的線路阻抗值一般是：

單根導(dǎo)線：相地耦合為400Ω。相相耦合為600Ω；

分裂導(dǎo)線：相地耦合為300Ω，相相耦合為500Ω。

上述數(shù)值是在整個(gè)載波頻率范圍內(nèi)以及未耦合相終端處在各種也許狀態(tài)的典型值。實(shí)際值也許和典型值相差較多，從設(shè)計(jì)的觀點(diǎn)看來(lái)，這個(gè)問(wèn)題并不重要，線路輸入阻抗的失配雖然會(huì)使損失增長(zhǎng)十分之幾分貝，但不會(huì)使功率放大器產(chǎn)生失真。3.3.1

耦合電容器(或電容分壓器)

耦合電容器連接在結(jié)合設(shè)備和電力線之間，具有承受高電壓的性能。耦合電容器的技術(shù)規(guī)定見GB4705。

耦合電容器的費(fèi)用隨電容量的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)很多，耦合裝置的通頻帶寬度又取決于耦合電容器的電容量。因此，建議對(duì)于220kV以下線路選用10000pF；220kV及以上線路選用5000pF。3.3.2

線路阻波器

線路阻波器與電力線串聯(lián)，連接在耦合電容器與電力線的連接點(diǎn)和變電站之間，或接在電力線的分支處。線路阻波器重要由能通過(guò)所有線路電流的強(qiáng)流線圈、調(diào)諧元件和保護(hù)元件組成。強(qiáng)流線圈的電感值為0.2～2mH。線路阻波器的技術(shù)規(guī)定見GB7330。

用于提高線路阻波器阻塞效果的調(diào)諧元件有幾種電路。一種具有單頻調(diào)諧性能，在一個(gè)載波頻帶內(nèi)呈現(xiàn)高阻塞阻抗。另一種具有雙頻調(diào)諧性能，在兩個(gè)不相鄰的載波頻帶內(nèi)呈現(xiàn)高阻塞阻抗。尚有一種具有寬頻帶調(diào)諧性能，在一個(gè)較寬載波頻帶內(nèi)呈現(xiàn)高阻塞阻抗。為保證阻塞效果，建議按電阻分量法調(diào)諧，一般分流損失按GB-7330不應(yīng)超過(guò)2.6dB，這相稱于阻波器阻塞電阻為線路特性阻抗倍的情況。3.3.3

結(jié)合設(shè)備

結(jié)合設(shè)備與耦合電容器一起，在電力線和高頻電纜之間傳輸載波信號(hào)，由以下基本元件組成：

接地刀閘：在維修和其他需要的情況下，將結(jié)合設(shè)備的初級(jí)端子直接有效地接地，保證設(shè)備和人身安全；

避雷器：限制來(lái)自電力線的瞬時(shí)過(guò)電壓；

排流線圈：為通過(guò)耦合電容器的工頻電流提供接地通路；

調(diào)諧元件(涉及匹配變量器)：與耦合電容器一起組成高通、帶通濾波器或其他網(wǎng)絡(luò)，以提高載波信號(hào)的傳輸效率。

在結(jié)合設(shè)備工作頻帶內(nèi)，工作衰減應(yīng)小于2dB。

結(jié)合設(shè)備應(yīng)盡也許與線路特性阻抗匹配，以提高傳輸效率。在結(jié)合設(shè)備的工作頻帶內(nèi)，線路側(cè)和電纜側(cè)的回波損耗應(yīng)大于12dB。測(cè)試時(shí)應(yīng)計(jì)及耦合電容器低電壓端子雜散電導(dǎo)和雜散電容的影響。結(jié)合設(shè)備的其他規(guī)定見GB-7329。3.3.4

高頻電纜

高頻電纜接在結(jié)合設(shè)備的次級(jí)端子和載波機(jī)之間，按照載波機(jī)載波輸出輸入端不同阻抗的規(guī)定，可以用不對(duì)稱電纜(同軸電纜)，也可用對(duì)稱電纜。電纜的阻抗值，同軸電纜一般為75Ω；對(duì)稱電纜一般為150Ω。我國(guó)重要采用同軸電纜。

采用同軸電纜時(shí)，屏蔽層的接地有不同的方法。

如電纜處在同一個(gè)接地網(wǎng)范圍內(nèi)，有兩種接地方法：一種是將同軸電纜屏蔽層的兩端都接地，另一種是只在載波機(jī)一端將同軸電纜的屏蔽層接地。

前一種方法可以保證工作人員的安全，由于在本地的地和屏蔽層之間不會(huì)出現(xiàn)電位差。但是，采用這種接地方式，在發(fā)生故障時(shí)，同軸電纜的屏蔽層和芯線中會(huì)出現(xiàn)工頻環(huán)流電流。工頻環(huán)流將引起其他問(wèn)題，例如結(jié)合設(shè)備的線圈有磁芯時(shí)將使磁芯飽和；如結(jié)合設(shè)備和載波機(jī)不在一個(gè)接地網(wǎng)范圍內(nèi)，故障時(shí)兩端地電位也許相差很大，同軸電纜屏蔽層中的環(huán)流也許達(dá)成危險(xiǎn)限度，使電纜損壞。這時(shí)，建議只采用在載波機(jī)一端將屏蔽層接地的方法。一端接地雖沒(méi)有工頻環(huán)流，但在結(jié)合設(shè)備匹配變量器兩線圈間會(huì)出現(xiàn)電位差。匹配變量器必須按這種情況設(shè)計(jì)，對(duì)故障時(shí)屏蔽層與本地的地之間也許有電位差的問(wèn)題也應(yīng)采用防止措施。采用鎧裝電纜時(shí)也會(huì)發(fā)生類似問(wèn)題，應(yīng)作同樣考慮。如采用對(duì)稱電纜，有些問(wèn)題可能不致發(fā)生。3.4

耦合方式3.4.1

電力線耦合

載波設(shè)備與電力線之間的耦合方式，重要有相地耦合和相相耦合兩種。3.4.1.1

相地耦合

這種耦合方式是將載波設(shè)備接在一根相導(dǎo)線和地之間，在每個(gè)耦合點(diǎn)只需裝一個(gè)耦合電容器和一個(gè)阻波器，使用設(shè)備較少，但其衰減比相相耦合大。在耦合相發(fā)生接地故障時(shí)，衰減還會(huì)增長(zhǎng)很多。需要指出，雖然耦合是按一相對(duì)地連接的，實(shí)際的信號(hào)傳輸卻涉及其他兩相在內(nèi)，以復(fù)雜的方式進(jìn)行著。

由于相地耦合比較經(jīng)濟(jì)，在線路故障時(shí)不規(guī)定載波通道具有很高的可靠性的一般情況下，可以采用這種方式。3.4.1.2

相相耦合

這種耦合方式是將載波設(shè)備接在兩根相導(dǎo)線之間，可以用一個(gè)相相結(jié)合設(shè)備，也可以用兩個(gè)相地結(jié)合設(shè)備。如用一個(gè)相相結(jié)合設(shè)備，耦合電容器低壓端和結(jié)合設(shè)備之間的距離一般比用兩個(gè)相地結(jié)合設(shè)備時(shí)大，發(fā)生危險(xiǎn)或中斷的也許性也較大。為了保證安全，通常均以兩個(gè)相地結(jié)合設(shè)備進(jìn)行相相耦合，而將他們的匹配變量器的次級(jí)對(duì)的連接起來(lái)。

這樣，這種方式就需要在耦合點(diǎn)裝兩個(gè)耦合電容器和兩個(gè)阻波器，耦合設(shè)備的費(fèi)用較高。但它的優(yōu)點(diǎn)突出；衰減低；線路故障，特別是單相接地故障時(shí)，衰減變化小，可靠性高；發(fā)送的干擾和接受的干擾較小等。

由于80%的線路故障是單相故障，這種耦合方式在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。

尚有一種耦合方式可以看作特殊的相相耦合方式，稱為線路間耦合。在同桿架設(shè)的雙回路電力線上，可以運(yùn)用每回線路中的一個(gè)相的導(dǎo)線組成相稱于單回線路的相相耦合，也可以運(yùn)用每回線路中兩個(gè)相的導(dǎo)線組成差接形式耦合。采用后面這種耦合方式時(shí)，即使一回線路不送電并接地，載波通信也不致中斷。3.4.2

絕緣地線耦合

在電力線桿塔頂部，常架設(shè)有一根或兩根接地的導(dǎo)線，稱為架空地線。其主要作用是防止線路遭受雷擊并減少線路故障對(duì)鄰近通信線的危險(xiǎn)影響。

為了減少輸電工頻損耗，有時(shí)將地線用帶放電間隙的絕緣子絕緣起來(lái)，而在遭受雷擊時(shí)地線仍可以通過(guò)放電間隙使雷擊電流泄放，起到防雷的作用。絕緣地線也可認(rèn)為通信使用，特別是采用良導(dǎo)體作絕緣地線的材料時(shí)，通信效果更好。

絕緣地線載波通信和電力線相線載波通信同樣也需要耦合裝置，但一般不需要線路阻波器，也無(wú)需耐受工頻高電壓的耦合電容器。因此，絕緣地線通信系統(tǒng)的耦合裝置的費(fèi)用要比相線載波通信的耦合裝置低得多。并且電力線電壓等級(jí)越高，費(fèi)用差距越大。

在絕緣地線上組織載波通道，幾乎不受電力系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)方式改變的影響。絕緣地線載波通道中的線路噪聲電平也比電力線相線載波通道的噪聲電平低。但是非良導(dǎo)體的地線傳輸衰減較大。實(shí)際使用時(shí)，還必須注意防止正常運(yùn)營(yíng)時(shí)的工頻感應(yīng)電壓通過(guò)地線絕緣子的間隙放電，線路兩端的耦合裝置的工頻接地也必須良好。3.4.3

電力電纜耦合

與架空電力線的耦合同樣，載波信號(hào)也可以與電力電纜進(jìn)行耦合。在三相電纜或三根單相電纜上作相地或相相耦合都可以。相相耦合的衰減較小，但費(fèi)用較多。

電力電纜的特性阻抗很低，為架空線的120至110。因此，與架空線耦合方式相比，阻波器的電感量可以減小，但在相同頻段上耦合電容器的電容量卻要增加相等倍數(shù)。4

載波頻率分派4.1

基本載波頻帶

在我國(guó)，大多數(shù)單邊帶電力線載波系統(tǒng)采用4kHz為基本載波頻帶，也有少數(shù)選用2.5kHz。在一個(gè)電網(wǎng)內(nèi)，不宜同時(shí)采用4kHz及2.5kHz兩種基本載波頻帶?？紤]到電力線載波通信多種目的的應(yīng)用規(guī)定以及與國(guó)家電信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，建議優(yōu)先選用4kHz頻帶。

在一個(gè)基本載波頻帶內(nèi)，電話有效傳輸頻帶有以下三種可供設(shè)計(jì)選用：

寬頻帶電路：300～3400Hz(不合用于基本載波頻帶為2.5kHz的設(shè)備)；

一般頻帶電路：300～2400Hz；

窄頻帶電路：300～2023Hz。

電話和非電話信號(hào)復(fù)用或?qū)Ｓ玫碾娏€載波機(jī)有效傳輸頻帶分派的典型值如表1所示。表1單向通路內(nèi)有效傳輸頻帶典型值

注：在交替復(fù)用方式中，非電話信號(hào)的頻率也可以位于電話信號(hào)頻帶內(nèi)。4.2

頻率分派的目的

電力線載波系統(tǒng)的頻率范圍是有限的，為了經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)用頻率資源，必須對(duì)各電力線載波通道的發(fā)收頻率作周密細(xì)致的安排。這就是頻率分派。

電力線上存在噪聲，載波信號(hào)在電力線上傳輸，其衰減受頻率等各種因素的影響。要通過(guò)計(jì)算，使線路傳輸衰減在允許范圍內(nèi)，以滿足規(guī)定的信噪比規(guī)定。

電力系統(tǒng)是閉合的網(wǎng)絡(luò)，各電力線載波通道之間存在著較大的互相串?dāng)_影響。為保證電力線載波通道的傳輸質(zhì)量，載波機(jī)對(duì)來(lái)自相鄰?fù)ǖ?涉及在同一廠站或不同廠站中運(yùn)營(yíng)的通道)的干擾應(yīng)具有一定的克制能力?？酥聘蓴_的能力除取決于電力線載波機(jī)的技術(shù)性能外，還需在通道衰減計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過(guò)妥善安排通道頻率，合理運(yùn)用通道之間的跨越衰減實(shí)現(xiàn)。

頻率分派的目的，就是將相鄰載波通道之間的串?dāng)_影響限制在允許的限度內(nèi)，以及最大限度地運(yùn)用頻率資源。

由于各種型號(hào)載波機(jī)的性能不盡一致，應(yīng)按制造廠的規(guī)定統(tǒng)一劃分和組合整個(gè)載波頻率范圍內(nèi)的通道頻率。4.3

頻率分派的原則

工程設(shè)計(jì)中的頻率分派工作，是依據(jù)組織電力線載波通道的規(guī)定，在已選定機(jī)型的條件下，選擇具體的電力線載波通道的工作頻率，涉及發(fā)信頻率、收信頻率以及本機(jī)或鄰機(jī)的工作頻帶之間的間隔。

為了經(jīng)濟(jì)合理地運(yùn)用電力線載波頻率資源，建議先將載波頻率范圍按基本載波頻帶(通常以B表達(dá))的整倍數(shù)，依據(jù)電力線載波機(jī)技術(shù)條件規(guī)定的頻帶間隔，劃分組合載波通道，一般遵循以下原則：

對(duì)于雙工工作的載波機(jī)，本機(jī)發(fā)收信頻帶間隔一般為3～7B，或以工作頻率的5%～10%作間隔。當(dāng)載波機(jī)設(shè)有高頻差接網(wǎng)絡(luò)時(shí)，本機(jī)發(fā)收信頻帶可以緊鄰，即無(wú)間隔。

相鄰?fù)ǖ赖妮d波機(jī)互為干擾機(jī)和被干擾機(jī)，它們之間的頻帶間隔應(yīng)考慮發(fā)信—發(fā)信，發(fā)信—收信，收信—收信三種情況：

對(duì)于直接并聯(lián)在同一相上運(yùn)營(yíng)的載波機(jī)，考慮其發(fā)信—發(fā)信頻帶間隔的因素有：限制干擾載波機(jī)對(duì)工作載波機(jī)發(fā)信功率放大器過(guò)載的影響；限制干擾載波機(jī)對(duì)工作載波機(jī)發(fā)信功率分流的影響。

考慮發(fā)信—收信頻帶間隔與收信—收信頻帶間隔的因素基本一致；限制收信支路也許出現(xiàn)的過(guò)負(fù)載；滿足串音指標(biāo)的規(guī)定。兩者的差別在于發(fā)信對(duì)收信的干擾影響要比收信對(duì)收信大得多。

然后，再按以下原則選用安排每一通道的實(shí)際工作頻率：

a.優(yōu)先安排遠(yuǎn)方保護(hù)和重要用戶的載波通道頻率；

b.先長(zhǎng)通道，后短通道；

c.在滿足信噪比和線路衰減的條件下，選用較高頻率，保存較低頻率；

d.對(duì)也許覆冰的線路，選擇較低頻率；

e.盡也許地反復(fù)使用頻率。

分派頻率時(shí)，應(yīng)注意到在有些地區(qū)某些頻率也許是不能使用或限制使用的。例如長(zhǎng)波無(wú)線電廣播的頻率、授時(shí)無(wú)線電信號(hào)臺(tái)、航空無(wú)線電通信和羅盤的頻率以及電力線附近明線載波通信使用的頻率等。

對(duì)于接在同一耦合裝置(結(jié)合濾波器、線路阻波器等)上的載波設(shè)備，應(yīng)注意選擇其頻率都在耦合裝置的工作頻帶以內(nèi)。

同一廠站內(nèi)，不管是在同一電壓等級(jí)還是不同電壓等級(jí)線路上的電力線載波通道，一般均不反復(fù)使用頻率，特別應(yīng)注意不使發(fā)信頻率與收信頻率相同。在同一電壓等級(jí)電網(wǎng)中，通常需相隔兩段電力線且有阻波器阻塞時(shí)，才允許反復(fù)使用頻率。

若通過(guò)核算或?qū)崪y(cè)不能反復(fù)使用頻率，而通道組織又規(guī)定必須反復(fù)使用頻率，建議在變電站不同方向的兩條出線的三相都串接寬頻帶線路阻波器；在阻波器和母線之間對(duì)地并接電容器；在電容器低壓端子連接調(diào)諧元件，構(gòu)成頻率分隔裝置，將電力線載波網(wǎng)分隔成兩個(gè)獨(dú)立區(qū)域。在分隔頻帶內(nèi)，兩區(qū)之間跨越衰減很大(一般為50～60dB)。這樣就可以反復(fù)使用頻率。

裝設(shè)頻率分隔裝置費(fèi)用較高，也許受到開關(guān)站場(chǎng)地的限制，一般不采用。只在重要而又非常必須的情況才予以考慮，并應(yīng)在變電站的一次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中予以安排。

遠(yuǎn)方保護(hù)專用收發(fā)信機(jī)的工作頻帶較窄。進(jìn)行頻率分派時(shí)，應(yīng)使它只占用一個(gè)載波頻帶，中心頻率宜與標(biāo)稱載波頻帶的中心頻率一致。在基本載波頻帶為4kHz的電力線載波系統(tǒng)中，保護(hù)專用機(jī)頻帶的中心頻率可選為4n+2kHz,n=10,11,12,……124。5

電力線載波通道的衰減

電力線載波通道的衰減涉及線路衰減、耦合損失和橋路損失三部分。

線路衰減重要由以下參數(shù)決定：

a.線路長(zhǎng)度和導(dǎo)線排列；

b.相導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)和材料；

c.地線的結(jié)構(gòu)和材料；

d.載波頻率；

e.耦合方式；

f.大地電阻率；

g.鐵塔效應(yīng)；

h.天氣情況；

i.線路的不均勻性(換位、分支、插入電纜等)。

耦合損失涉及：

a.通過(guò)結(jié)合設(shè)備和高頻電纜的損失；

b.由于阻波器和未阻塞相泄漏引起的載波信號(hào)分流損失；

c.其他損失，例如因并聯(lián)載波機(jī)引起的分流損失。

橋路損失是指載波信號(hào)在通道中通過(guò)高頻橋路時(shí)的損失。5.1

線路衰減5.1.1

模式分析

對(duì)多導(dǎo)線線路的分析表白，載波信號(hào)以幾種模式同時(shí)傳輸，自然模式的數(shù)目等于傳輸導(dǎo)線的數(shù)目(例如，有兩條在每一鐵塔接地的地線的單回三相線路有3個(gè)模式，而有一條絕緣地線的雙回三相線路有7個(gè)模式)。

自然模式的重要特點(diǎn)為：

a.每一模式有它固有的傳輸常數(shù)、傳輸速度和特性阻抗；

b.各模式間互不相關(guān)；

c.線路上任一點(diǎn)的相電壓、相電流為該點(diǎn)不同模式相電壓、相電流的向量和。

模式分析表白，應(yīng)選用適當(dāng)?shù)鸟詈戏绞绞拱l(fā)送機(jī)的功率以損失最小的模式進(jìn)入電力線。但在實(shí)際的耦合方式中，例如在相地、相相和線路間的耦合等方式中，信號(hào)一般都以混合模式進(jìn)入線路，其中總有一部分模式是高損失的(地模式)，從而引起一定的模式轉(zhuǎn)換損失。

由于模式分析理論的建立及電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，已能精確計(jì)算在構(gòu)造形式不同的電力線路上開設(shè)的各種復(fù)雜形式的電力線載波通道的線路衰減，其中包括相導(dǎo)線和地線換位、覆冰及各種不同的耦合方式等情況。然而，精確計(jì)算線路衰減需要很多原始數(shù)據(jù)，其中有些基本參數(shù)在電力線路本體沒(méi)有完畢勘測(cè)設(shè)計(jì)之前往往無(wú)法提供。在電力系統(tǒng)通信規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段，一般不具有精確計(jì)算條件。因此，在實(shí)際工程中常采用比較簡(jiǎn)樸的工程計(jì)算方法。5.1.2

工程計(jì)算法15.1.2.1

線路衰減計(jì)算式

這個(gè)方法以大量經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，按模式分析理論，略去傳輸衰減較大的模式，僅計(jì)算傳輸損失最低的模式的衰減、模式轉(zhuǎn)換損失和附加損失。

線路衰減計(jì)算式為：

式中A——線路衰減,dB；

a1-——最低損失模式的衰減系數(shù)，dB/km；

l——線路長(zhǎng)度，km；

Ac——模式轉(zhuǎn)換損失，即所有模式的總輸入功率電平與最低衰減模式以外的其他模式的輸入功率電平的差值，dB,見圖2；

Aadd——由于耦合電路、換位等不連續(xù)性引起的附加損失，dB，見5.1.2.3條及表2。

表2不同線路排列及最佳耦合方式的附加損失

注：①lfmax≤105km·kHz(≤330kV)；

lfmax≤5×104km·kHz(＞330kV)。

②lfmax≤2×105km·kHz。

圖2最佳耦合方式及模式轉(zhuǎn)換損失Ac

通過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果的分析得出最低損失模式衰減系數(shù)α1的近似式為：式中f——頻率，kHz；

dc——相導(dǎo)線的直徑，mm；

n——分裂導(dǎo)線束的分導(dǎo)體數(shù)。

圖3中列出以上式為基礎(chǔ)求出的曲線，可用查曲線的方法代替計(jì)算。

圖3最低損失模式的線路衰減常數(shù)α1dc—相導(dǎo)線的直徑，mm;n—分裂導(dǎo)線束的分導(dǎo)體數(shù)

上式對(duì)于電壓在150kV以上，大地電阻率約100～300Ωm的大多數(shù)線路是很近似的(300kHz以下誤差±10%，500kHz以下誤差±20%)。5.1.2.2

均勻線路的附加損失

不同耦合方式的選擇，對(duì)垂直排列和三角形排列的單回線的影響不如對(duì)雙回線明顯，但對(duì)水平排列的線路則影響很大。水平、垂直和三角形排列的線路的最佳耦合方式和模式轉(zhuǎn)換損失Ac如圖2所示。

各種排列的線路采用最佳耦合方式時(shí)，附加損失Aadd的近似值如下：

——單回路，垂直或三角形排列：Aadd≤3dB，相地及相相耦合。

——雙回路，垂直或三角形排列：Aadd=2～10dB，相地及相相耦合；≤1dB，雙回路差接耦合(圖2j)?！獑位芈?，水平排列：Aadd=0dB，相地耦合；Aadd=0～6dB，相相耦合。5.1.2.3

不均勻線路的附加損失

線路的不均勻點(diǎn)，例如線路換位、線路分支或架空線接電力電纜等，會(huì)引起嚴(yán)重問(wèn)題。作電力線載波系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)此需慎重研究。

線路換位對(duì)載波信號(hào)傳輸?shù)挠绊懹删€路的參數(shù)和長(zhǎng)度、耦合方式、換位形式和次數(shù)、大地電阻率、載波頻率等決定，有時(shí)會(huì)使線路衰減增長(zhǎng)到不能允許的程度。

在單回路垂直或三角形排列的線路上，假如線路兩端的耦合實(shí)接在一根導(dǎo)線上，則附加損失事實(shí)上與載波頻率、換位形式及次數(shù)無(wú)關(guān)，可以采用以下數(shù)值：

圖4相地耦合、相相耦合的最佳方式

相地耦合：Aadd=6～12dB；

相相耦合：Aadd=4～8dB。

在雙回路垂直或三角形排列的線路上，附加損失Aadd決定于換位次數(shù)、線路參數(shù)、大地電阻率、耦合方式以及載波頻率與線路長(zhǎng)度的乘積，實(shí)測(cè)的數(shù)值為2～10dB甚至20dB。遇特殊情況時(shí)，建議通過(guò)模式計(jì)算程序或?qū)λ镁€路作現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，求出衰減值。

在水平排列的線路上，選擇對(duì)的的耦合方式和載波頻率范圍是很重要的。如采用圖4的最佳耦合方式，附加損失為：

a.中點(diǎn)換位情況

相地耦合(圖4a)：=6dB；

相相耦合(圖4b,c)：=8.5～12dB。

由于模式不會(huì)抵消，上述數(shù)值合用于整個(gè)頻率范圍和任何線路長(zhǎng)度。

b.等距換位情況

附加損失與載波頻率、線路參數(shù)、大地電阻率關(guān)系很大，并有模式抵消的可能。因此，對(duì)電壓330kV以下線路，線路長(zhǎng)度與載波頻率的乘積(l·f)應(yīng)不超過(guò)105km·kHz；對(duì)更高電壓的線路，應(yīng)不超過(guò)5·104km·kHz。在大多數(shù)情況下附加損失約為：

相地耦合(圖4d)：

Aadd=1～10dB，大地電阻率ρ≥1000Ωm；

Aadd=3～8dB，大地電阻率ρ=30～300Ωm。

相相耦合(圖4e)：

Aadd=0～8dB，大地電阻率ρ≥1000Ωm；

Aadd=2～10dB，大地電阻率ρ=30～300Ωm。

在上述數(shù)值范圍中，較高值合用于以上l乘積較高情況，較低值合用于lf乘積較低情況。

以上附加損失數(shù)值綜合列于表2。5.1.3

工程計(jì)算法2

在5.1.2條工程計(jì)算法1中，模式轉(zhuǎn)換損失Ac和附加損失Aadd數(shù)值范圍較大，如沒(méi)有足夠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，難以對(duì)的選取。

如線路電壓為220kV或以下，且為相地耦合方式，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算線路衰減：

(3)式中k——與線路電壓有關(guān)的衰減系數(shù)，見表3；

l——線路長(zhǎng)度，km；

f——工作頻率，kHz。表3系數(shù)k與線路電壓的關(guān)系

這個(gè)公式雖然實(shí)用，但其中系數(shù)k只考慮了線路電壓等級(jí)的因素，而對(duì)大地導(dǎo)電率、導(dǎo)線型號(hào)、線路結(jié)構(gòu)等完全沒(méi)有考慮，因此也比較粗略。如考慮到以上因素的影響，使計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際情況，可采用以下公式計(jì)算線路衰減：

(4)式中k1——與導(dǎo)線型號(hào)有關(guān)的系數(shù)，見表4；

k2——與線路電壓等級(jí)、線路結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，見表5；

l——線路長(zhǎng)度，km；

f——工作頻率，kHz。表4系數(shù)k1與導(dǎo)線型號(hào)的關(guān)系

表5系數(shù)k2與線路電壓及結(jié)構(gòu)的關(guān)系

5.1.4

線路分支

線路如有T形分支又未加阻波器阻塞，會(huì)由于T接點(diǎn)阻抗失配及駐波效應(yīng)引起嚴(yán)重問(wèn)題，通常線路衰減會(huì)按下列間隔出現(xiàn)一串峰值及谷值：

(5)式中Δf——衰減峰值的間隔，kHz；

lT——分支線的長(zhǎng)度，km。

消除衰減峰值的最有效的方法是在T接點(diǎn)對(duì)分支線路進(jìn)行三相阻塞。一般按主干線上傳送信號(hào)功率最多的相位在分支線的一個(gè)相接阻波器就可以了。重要的是，阻波器應(yīng)按所用頻段阻抗的最小電阻分量法設(shè)計(jì)，而不要用阻波器全阻抗的最小阻抗法設(shè)計(jì)。

假如由于某些因素，阻波器不能裝在T接點(diǎn)，也可以裝在分支線末端。這是特殊情況。這時(shí)，分支線的阻塞相導(dǎo)線必須終接以線路阻抗。因此，在分支線末端的變電站內(nèi)要加裝一組耦合電容器、結(jié)合設(shè)備和終端匹配電阻。5.1.5

不良天氣情況下的線路衰減

載波信號(hào)在線路上的傳輸要受雨、霧、冰、雪等天氣情況的影響。雨、霧增加不了多少衰減，一般可以不計(jì)。

有時(shí)，在工廠區(qū)或海邊，下一次雨也許將電力線絕緣子表面沖洗干凈，衰減反會(huì)減少。

線路結(jié)冰情況不同，通道的傳輸衰減可增長(zhǎng)到不能允許的限度，設(shè)計(jì)人員必須考慮。當(dāng)然，架空線路全線范圍都結(jié)冰的情況是很少出現(xiàn)的。

線路結(jié)冰時(shí)，衰減的增長(zhǎng)與以下因素有關(guān)：

a.電力線的排列；

b.導(dǎo)線冰層的厚度；

c.環(huán)境溫度；

d.載波頻率。

導(dǎo)線冰層厚度為0.5mm時(shí)，對(duì)于300kHz以上頻率，衰減系數(shù)增長(zhǎng)到1.5～2.0倍。頻率愈高，衰減愈大。結(jié)冰極端情況下，受影響線段的衰減系數(shù)可增長(zhǎng)到好天氣的6倍以上。分裂導(dǎo)線增長(zhǎng)的倍數(shù)較少。因此對(duì)于會(huì)結(jié)冰的線路，建議選用較低頻率。5.2

耦合損失

耦合損失涉及三部分。5.2.1

耦合裝置和高頻電纜的損失

按照GB7329規(guī)定，由結(jié)合設(shè)備及其所接的耦合電容器組成的四端網(wǎng)絡(luò)的綜合損失(工作衰減)，在整個(gè)工作頻帶內(nèi)應(yīng)不大于2dB。這部分損失涉及耦合電容器介質(zhì)損失在內(nèi)，一般小于1.3dB。

在40kHz至500kHz范圍內(nèi)，高頻電纜的衰減一般為1～5dB/km。5.2.2

分流損失

按照GB7330規(guī)定，阻波器的分流損失不應(yīng)超過(guò)2.6dB，見3.3.2條。5.2.3

附加損失

幾臺(tái)電力線載波機(jī)的發(fā)送接受部分并聯(lián)接往共同的耦合裝置時(shí)，每臺(tái)載波機(jī)因并聯(lián)分流會(huì)增長(zhǎng)損失0.5～1dB。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)給這損失留有裕度。5.3

橋路損失

高壓電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)常和通信網(wǎng)絡(luò)的規(guī)定不一致，電力線載波通道的終端不一定都是電網(wǎng)的終端。有時(shí)電力線載波通道要在有中間變電站的兩段線路上建立；有時(shí)電力線載波信號(hào)又要通過(guò)中間站繼續(xù)傳送。從費(fèi)用和頻率分派的觀點(diǎn)看來(lái)，全部裝設(shè)載波機(jī)進(jìn)行音頻轉(zhuǎn)接是不經(jīng)濟(jì)的，常用的方法是裝設(shè)高頻橋路。高頻橋路還可以防止帶電一側(cè)的線路的工作電壓傳到不帶電的一側(cè)去。高頻橋路由兩端帶通濾波器式的耦合裝置組成，其間用高頻電纜連接，并按一般方式裝設(shè)阻波器。這種橋路的通帶等于耦合裝置的通帶，其附加衰減涉及結(jié)合設(shè)備、線路匹配變量器、高頻電纜引起的損失。在直通橋路情況下，損失的典型值為4～8dB；橋路上并聯(lián)本地載波機(jī)時(shí)，為5～9dB。

在相地耦合情況下，信號(hào)通過(guò)中間站的橋路和通過(guò)未加工相導(dǎo)線而到達(dá)下一段線路的輸入端。由于通過(guò)這兩條途徑的信號(hào)電壓間的互相作用，也許使橋路損失在某些頻率處增大。

一條已有的線路需π接入一個(gè)新建變電站時(shí)常會(huì)出現(xiàn)線路平行情況，這時(shí)兩條平行的線路由本來(lái)線路的π接處引入新變電站。為了維持原有的通道，需在新變電站增設(shè)高頻橋路，而平行線路間的感應(yīng)會(huì)形成載波信號(hào)傳輸?shù)牧硪粭l途徑。與上述情況相似，橋路損失也許會(huì)在某些頻率處增長(zhǎng)。

改變結(jié)合設(shè)備中匹配變量器極性方向，有時(shí)可以使上述橋路損失增長(zhǎng)減少。5.4

通道總衰減計(jì)算

電力線載波通道的總衰減，涉及線路衰減、耦合損失、橋路損失三部分。如線路衰減采用5.1.2條方法計(jì)算，耦合損失、橋路損失可分別按5.2，5.3條方法選取，總衰減為這三者的和。

由于在這幾條中各種損失都有一定的數(shù)值范圍，設(shè)計(jì)時(shí)往往不易取值。

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，也可采用下式計(jì)算通道總衰減：

(6)式中Atot——電力線載波通道總衰減,dB；

A——按5.1.3條式(3)或式(4)計(jì)算的線路衰減，dB；

N1——通道中高頻橋路數(shù)；

N2——通道中中間載波機(jī)與無(wú)阻波器分支線數(shù)之和；

N3——通道兩端并聯(lián)載波機(jī)與有阻波器分支線數(shù)之和；

Acab——高頻電纜的衰減，等于電纜每千米衰減值(dB/km)與其長(zhǎng)度(km)的乘積(dB)(如電纜不長(zhǎng)，此衰減可忽略不計(jì))；

——終端衰減，取為5.7dB，其中發(fā)送終端衰減為3.5dB，接受端因結(jié)合設(shè)備使信號(hào)和噪聲同時(shí)衰減，不影響信噪比，所以不計(jì)結(jié)合設(shè)備的衰減1.3dB。

通道總衰減的這種計(jì)算方法比較簡(jiǎn)樸，誤差一般在工程設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，可以使用。6

電力線載波通道的允許衰減

電力線載波通道的允許衰減值，由載波系統(tǒng)的噪聲、信噪比允許值、信號(hào)發(fā)送電平、儲(chǔ)備電平等因素?cái)M定。6.1

電力線載波系統(tǒng)的噪聲

電力線載波系統(tǒng)的噪聲由電力系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生，一般有兩種：

a.由跨過(guò)絕緣子及導(dǎo)線表面不規(guī)則放電(電暈)引起的、連續(xù)不斷類似白噪聲的噪聲，稱為電暈噪聲；

b.由隔離開關(guān)及斷路器操作，短路故障電弧、雷電放電等引起的，高幅度短而尖的突發(fā)脈沖群，稱為脈沖噪聲。

在電力線載波系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一方面需考慮電暈噪聲的影響。

電暈放電取決于導(dǎo)線表面的電位梯度。線路電壓等級(jí)不同，設(shè)計(jì)參數(shù)不同，導(dǎo)線表面電位梯度也不同。不同電壓等級(jí)的電力線在4kHz帶寬內(nèi)的方均根噪聲功率電平取值范圍如表6所示。表6各種電壓等級(jí)線路4kHz帶寬內(nèi)噪聲電平范圍

導(dǎo)線表面的污染、潮濕、雨水、濕雪能產(chǎn)生很高的噪聲電平。線路結(jié)構(gòu)、海拔高度、已用時(shí)間、天氣狀況及污染也對(duì)電暈有很大影響。因此，噪聲電平應(yīng)按地區(qū)特點(diǎn)及實(shí)際經(jīng)驗(yàn)選取適當(dāng)數(shù)值。不良天氣條件下的噪聲電平相稱于表中較高數(shù)值。

如噪聲帶寬不同，噪聲電平的修正值為：

(7)式中ΔPn——噪聲電平修正值，dB；

Δf——實(shí)際使用帶寬。

對(duì)于由若干次中頻轉(zhuǎn)接、音頻轉(zhuǎn)接或中繼增音構(gòu)成的電力線載波電路，尚需計(jì)入噪聲積累的影響。當(dāng)通道中中頻轉(zhuǎn)接、音頻轉(zhuǎn)接及中繼增音的總次數(shù)為N時(shí)，噪聲電平積累增長(zhǎng)值為：

(8)6.2

信噪比允許值6.2.1

電話

對(duì)于傳輸電話信號(hào)的電力線載波通道，即使在不良天氣條件下，也應(yīng)保證在音頻端以噪聲計(jì)測(cè)得的信噪比不低于26dB。在設(shè)計(jì)載波通道時(shí)，接受機(jī)輸入端的載波信噪比往往取30～40dB。使用壓縮擴(kuò)展器后，性能改善約10dB。因此，一般天氣音頻輸出端的信噪比可達(dá)40～50dB。6.2.2

遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)

遠(yuǎn)動(dòng)或數(shù)據(jù)信號(hào)在電力線載波系統(tǒng)中一般采用移頻鍵控調(diào)制方式(FSK)傳輸。對(duì)于這種調(diào)制方式，在不良天氣條件下，信噪比取為16dB是允許的，能滿足一般傳輸規(guī)定。6.2.3

遠(yuǎn)方保護(hù)

專用于傳送遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)的載波機(jī)，與傳送電話、遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的載波機(jī)不同。為了避免電力系統(tǒng)的脈沖噪聲干擾，一般將接受機(jī)靈敏度設(shè)計(jì)得很低，不按電暈噪聲電平及信噪比來(lái)考慮必需的信號(hào)接受電平值，而以制造廠提供的最低接受電平值進(jìn)行通道設(shè)計(jì)。6.3

各種信號(hào)發(fā)信電平分派6.3.1

各種信號(hào)電平分派原則

a.載波機(jī)內(nèi)各種信號(hào)的輸出電壓的總和等于峰值包絡(luò)功率相應(yīng)的電壓值；

b.話音限幅器的限幅電平等于測(cè)試信號(hào)標(biāo)稱電平；

c.各通路的線路噪聲功率與通路噪聲帶寬成正比；

d.呼喊及遠(yuǎn)動(dòng)等各種非電話信號(hào)都采用移頻鍵控調(diào)制；

e.各通路的信噪比裕度相等；

f.考慮壓擴(kuò)器對(duì)電話通路的改善作用；

g.以50bit/s移頻鍵控通路為計(jì)算電平分派的參考通路。

本方法不合用于在電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)發(fā)送的遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)。6.3.2

參考通路電平計(jì)算式

計(jì)算式為：

(9)式中Pr——參考通路的信號(hào)電平，dBm；

PPEP——載波機(jī)輸出峰值包絡(luò)功率電平，dBm；

Br——參考通路的噪聲帶寬，Hz；

nsi——傳輸速率為i的遠(yuǎn)動(dòng)通路數(shù)量；

Bsi——傳輸速率為i的遠(yuǎn)動(dòng)通路噪聲帶寬，Hz；

Bts——呼喊通路的噪聲帶寬，Hz；

Brc——部分克制載頻(導(dǎo)頻)通路的噪聲帶寬。Hz；

Ba——電話通路的噪聲帶寬，Hz；

——電話通路的最小信噪比，dB；

——非電話通路的最小信噪比，dB；

Gc——壓擴(kuò)器的改善增益，dB。

注：10expn=10n。6.3.3

各種信號(hào)發(fā)信電平計(jì)算

在求出參考通路電平Pr后，各種信號(hào)的發(fā)信電平可按以下公式計(jì)算：

傳輸速率為i的遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)：

(10)

呼喊信號(hào)：

(11)部分克制載頻(導(dǎo)頻)信號(hào)：

(12)電話信號(hào)：

(13)

當(dāng)=26dB，=16dB,A=10(不用壓擴(kuò)器，Gc=0dB),A=1(用壓擴(kuò)器，Gc=10dB)時(shí)，以Pr為參考，各種信號(hào)發(fā)信電平值如表7所示。表7各種信號(hào)發(fā)信電平計(jì)算值

6.4

通道儲(chǔ)備電平

滿足電力線載波通道最低信噪比規(guī)定的接受電平稱為最低收信電平。該電平值顯然高于電力線載波機(jī)自身的收信靈敏度，可由下式計(jì)算：

(14)式中Pmin——電話通路的最低收信電平，dBm；

——電話通路帶寬內(nèi)的噪聲電平，dBm，參照6.1條表6、式(7)及式(8)，依地區(qū)情況和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)擬定；——電話通路允許最低信噪比，取為26dB。

為保證通路音頻輸出端信噪比，在進(jìn)行電力線載波通道設(shè)計(jì)時(shí)，必須留有足夠的儲(chǔ)備電平，從而在通道總衰減Atot因各種因素變化時(shí)，通道的實(shí)際接受電平不會(huì)低于最低收信電平Pmin。

不同用途、不同地區(qū)條件下的通道儲(chǔ)備電平Pst，建議按表8取值。表8通道儲(chǔ)備電平Pst

dB

6.5

通道允許最大衰減

考慮到通道儲(chǔ)備電平以后，通道實(shí)際允許的最大衰減為：

(15)式中Amax——通道允許最大衰減，dB；

Pa——電話信號(hào)發(fā)信電平，dBm，式(13)；

Pmin——電話信號(hào)最低收信電平，dBm，式(14)；

——考慮轉(zhuǎn)接后噪聲電平積累增長(zhǎng)值，dB，式(8)；

Pst——通道儲(chǔ)備電平，dB，參見表8。

7

干擾與串音

通過(guò)電力線間的傳導(dǎo)及各種也許的電磁耦合及靜電耦合途徑，在電力線載波通道間將會(huì)發(fā)生干擾與串音。進(jìn)行電力線載波系統(tǒng)設(shè)計(jì)，除應(yīng)將載波通道傳輸衰減限制在允許范圍以內(nèi)，使音頻輸出端信噪比滿足規(guī)定外，還應(yīng)將相鄰載流通道間的干擾限制在一定范圍內(nèi)，使音頻輸出端的串音滿足規(guī)定。7.1

干擾發(fā)送電平

任一臺(tái)電力線載波機(jī)與相鄰?fù)ǖ赖碾娏€載波機(jī)互為干擾機(jī)與被干擾機(jī)。電力線載波機(jī)的實(shí)際輸出電平是隨機(jī)變化的，因此在計(jì)算干擾時(shí)，不應(yīng)以峰值包絡(luò)電平或電話測(cè)試信號(hào)電平為干擾發(fā)送電平，而應(yīng)以載波機(jī)輸出平均功率電平為干擾發(fā)送電平。

峰值包絡(luò)電平與平均電平的差值取決于各種因素(例如電話音量的強(qiáng)弱，有無(wú)壓擴(kuò)器，遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)的傳輸速率，通路數(shù)量等)。一般情況下，該差值可取為8.5～10dB，而在發(fā)電話通路測(cè)試信號(hào)時(shí)，差值可降為3.5～5dB。本導(dǎo)則推薦使用6dB，這樣計(jì)算出來(lái)的干擾電平也許比實(shí)際的干擾電平高些，為保證傳輸質(zhì)量留有裕量。7.2

跨越衰減

電力線載波通道間干擾影響的大小以跨越衰減表達(dá)。跨越衰減為干擾信號(hào)由干擾通道到被干擾通道接受端之間的衰減。根據(jù)兩條通道發(fā)送、接受端在線路上相對(duì)位置的不同，跨越衰減可分為近端跨越衰減與遠(yuǎn)端跨越衰減兩種。

如干擾通道的發(fā)送端與被干擾通道的接受端在同一廠站，干擾電流與干擾通道信號(hào)電流的傳輸方向相反，兩者之間的衰減為近端跨越衰減，如圖5a所示。

圖5近端跨越衰減和遠(yuǎn)端跨越衰減

如干擾通道的接受端與被干擾通道的接受端在同一廠站，干擾電流與干擾通道信號(hào)電流的傳輸方向相同，兩者之間的衰減為遠(yuǎn)端跨越衰減，如圖5b所示。

跨越衰減的數(shù)值，重要取決于有關(guān)載波通道、線路及電氣設(shè)備的結(jié)構(gòu)和高頻特性。由于高頻特性與頻率有很大關(guān)系，因此，即使電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)不變，通道間的跨越衰減值也會(huì)隨頻率變化。在工程設(shè)計(jì)中，采用依據(jù)大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)歸納的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)為跨越衰減參考值，如表9所示，當(dāng)有實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)采用實(shí)測(cè)值。表9跨越衰減參考值

dB

7.3

干擾接受電平

被干擾通道載波輸入端的干擾接受電平，根據(jù)通過(guò)近端跨越衰減或遠(yuǎn)端跨越衰減產(chǎn)生的途徑不同，分別按以下兩式計(jì)算。

通過(guò)近端跨越衰減產(chǎn)生的干擾接受電平：

(16)通過(guò)遠(yuǎn)端跨越衰減產(chǎn)生的干擾接受電平：

(17)式中——干擾通道干擾發(fā)送電平，dBm，見7.1條；

Pti——近端跨越衰減，dB，見表9；

Pri——干擾通道信號(hào)接受電平，dBm；

Atot——干擾通道總衰減，dB，見式(6)；

Afcr——遠(yuǎn)端跨越衰減，dB，見表9。7.4

通道間的串音

相鄰?fù)ǖ篱g的互相干擾會(huì)在各自的音頻輸出端產(chǎn)生串音。兩條載波通道如使用不同工作頻率，其間的串音大多為不可懂串音，只在解調(diào)后音屢屢譜重合時(shí)才會(huì)出現(xiàn)可懂串音。兩條載波通道如反復(fù)使用頻率，其間的串音大多為可懂串音，只在解調(diào)后音屢屢譜互為倒置時(shí)才會(huì)出現(xiàn)不可懂串音。

可懂串音及不可懂串音均應(yīng)被克制在允許范圍內(nèi)。由于可懂串音的影響較大，更應(yīng)予以有效克制。一般說(shuō)來(lái)，在同一載波通信網(wǎng)內(nèi)，假如統(tǒng)一選取調(diào)制信號(hào)的上邊帶或下邊帶，又不反復(fù)使用頻率，就可避免可懂串音的出現(xiàn)。

對(duì)于相鄰?fù)ǖ篱g串音的規(guī)定是：在電力線載波機(jī)的音頻輸出端，可懂串音電平應(yīng)低于-60dBmop，不可懂串音電平應(yīng)低于-47dBmop。這約相稱于，在電力線載波機(jī)的載波輸入端，由于近端、遠(yuǎn)端跨越衰減產(chǎn)生的可懂串音及不可懂串音的干擾接受電平，應(yīng)分別低于電話信號(hào)收信電平60dB及47dB。

在設(shè)計(jì)電力線載波系統(tǒng)時(shí)，可以按照上述規(guī)定核算通道間的串音。對(duì)反復(fù)使用頻率的通道，一般應(yīng)按可懂串音規(guī)定核算；對(duì)頻率不同的通道，可按不可懂串音規(guī)定核算。考慮到一些系統(tǒng)應(yīng)用的實(shí)際情況，可懂串音電平低于電話信號(hào)收信電平50～55dB也是允許的。由于，電力線載波機(jī)大都已裝壓縮擴(kuò)展器。在這種串音電平情況下，由于擴(kuò)展器的作用，在載波機(jī)電話輸出端的可懂串音電平，實(shí)際上將遠(yuǎn)低于-50～-55dBmop。

遠(yuǎn)方保護(hù)專用機(jī)對(duì)來(lái)自其他相鄰載波通道的干擾電平也規(guī)定了必要的信號(hào)干擾比，一般為17～20dB?？梢源俗鳛榭酥破渌d波通道對(duì)遠(yuǎn)方保護(hù)通道干擾影響的依據(jù)。8

電源

為保證電力線載波系統(tǒng)連續(xù)地傳送信息，必須裝設(shè)可靠的電源系統(tǒng)，特別要保證在電網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)能繼續(xù)不間斷供電。因此，電力線載波機(jī)不宜由交流電網(wǎng)直接供電，也不建議采用變電站或發(fā)電廠的操作蓄電池供電。由于操作蓄電池端電壓變化較大，在開關(guān)操作時(shí)常會(huì)受到暫態(tài)過(guò)電壓的影響。應(yīng)為電力線載波機(jī)及站內(nèi)其他通信設(shè)備裝設(shè)通信專用不斷電電源系統(tǒng)。

通信專用不斷電電源系統(tǒng)以直流-48V(或-24V)或交流220V供電。當(dāng)用直流直接供電時(shí)，專用蓄電池組的容量應(yīng)按設(shè)計(jì)年限內(nèi)通信設(shè)備的總耗電量計(jì)算。蓄電池室的面積可按規(guī)劃年限規(guī)模預(yù)留。

交流電源中斷時(shí)，由通信專用蓄電池組單獨(dú)供電的時(shí)間可按以下不同情況確定：

發(fā)電廠不少于1h；

變電站、開關(guān)站不少于1～3h。

蓄電池可裝設(shè)1組或2組，裝設(shè)兩組時(shí)，每組容量為總?cè)萘康?0%。9

測(cè)量

為了客觀地評(píng)價(jià)電力線載波通道的傳輸性能，特別是在載波通道開始建立或重新調(diào)整的時(shí)候，需要進(jìn)行一些測(cè)量?，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的重要項(xiàng)目有線路衰減、通道衰減、通道輸入阻抗和噪聲電平等。這些