電力系統(tǒng)通信技術(shù)電力線載波通信系統(tǒng) 1 概述 電力線載波通信 PowerLineCarrierPLC 是利用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 一 電力線載波通信的特點1 獨特的耦合設(shè)備 電力線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 2 線路頻譜安排的特色性 決定因素 電力線本身的高頻特性 避免50Hz工頻的干擾 考慮載波信號的輻射對無線電廣播及無線電通信的影響 我國統(tǒng)一規(guī)定電力線載波通信使用的頻率范圍為40 500kHz 3 線路存在強(qiáng)大的電磁干擾 由于電力線上存在強(qiáng)大的電暈等干擾噪聲 因此要求電力線載波設(shè)備具有較高的發(fā)信功率 異獲得必須的輸出信噪比 二 電力線載波通信方式分類1 按照電力線電壓等級劃分 高壓電力線載波指應(yīng)用與35kV及以上電壓等級的載波設(shè)備 載波線路狀況良好 主要傳輸調(diào)度電話 遠(yuǎn)動 高頻保護(hù)及其他監(jiān)控系統(tǒng)的信息 用于特高壓線路的電力線載波設(shè)備 中壓電力線載波指應(yīng)用與10kV電壓等級的電力線載波通信設(shè)備 載波線路狀況較差 主要傳輸配電網(wǎng)自動化 小水電和大用戶抄表信息 低壓電力線載波指用于380v及以下電壓等級的電力線載波通信設(shè)備 載波線路狀態(tài)極差 主要傳輸電力線上網(wǎng) 用戶抄表及家庭自動化的信息和數(shù)據(jù) 2 從使用的帶寬角度劃分從使用的寬帶角度來說 電力線載波通信分為寬帶電力線載波通信 BrodbandPowerLineCommunication BPLC 和窄帶電力線載波設(shè)備 所謂電力線寬帶通信技術(shù)就是指帶寬限定在2M 30MHz之間 通信速率通常在1Mbit s以上的電力線載波通信技術(shù) 它多采用先進(jìn)的OFDM技術(shù) 實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸 所謂窄帶電力線載波通信技術(shù)就是指帶寬限定在3 200kHz 通信速率小于1Mbit s的電力線載波通信技術(shù) 它所采用普通的PSK技術(shù) 2 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) 電力線和耦合設(shè)備構(gòu)成 如圖3 1所示 其中耦合裝置包括線路阻波器GZ 耦合電容器C 結(jié)合錄波器JL 又稱結(jié)合設(shè)備 和高頻電纜GL 與電力線一起組成電力線高頻通道 1 各組成部分的作用1 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 2 耦合電容器C和結(jié)合錄波器JL組成一個帶通濾波器 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 3 線路阻波器GZ串聯(lián)在電力線和母線之間 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路 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上的衰耗 結(jié)合設(shè)備連接載波與輸電線 包括高頻電纜 作用是提供高頻信號通路 輸電線既傳輸電能又傳輸高頻信號 1 電力線載波機(jī)的特點電力線載波機(jī)是將音頻信號調(diào)制到高頻載波上 并通過電力線傳送信息的載波通信設(shè)備 其特點 1 電力線上噪聲電平很高 為保證接受端信噪比符合要求 載波機(jī)發(fā)送功率較大 約為1 100W 2 為集中利用發(fā)送功率 一臺載波機(jī)的路數(shù)較少 3 電力線上載波信號的傳輸衰減電力系統(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) 在接受信號電平變化較大的情況下 仍使音頻輸出電平變很小 4 主要用來傳送電力調(diào)度及安全運(yùn)行所需的電話 遠(yuǎn)動 遠(yuǎn)方保護(hù)信號 可以復(fù)合傳送這些信號 稱為復(fù)用機(jī) 而專門傳送其中一些信號的 稱為專用機(jī) 2 電力線載波機(jī) 2 調(diào)制方法電力線載波機(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)制方法應(yīng)用最為普通 遠(yuǎn)動信號是脈沖序列 為使它能和話音信號同時傳輸 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 然后才能通過送入載波機(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 遠(yuǎn)動保護(hù)信號也是音頻信號 遠(yuǎn)動保護(hù)裝置在發(fā)生電力事故時 需要可靠的將信號傳送到遠(yuǎn)方 一般這種信號的傳輸時間極短 因此經(jīng)常在傳輸遠(yuǎn)動保護(hù)信號時 先停送話音 遠(yuǎn)動 呼叫信號 等遠(yuǎn)方保護(hù)信號傳送完后 再繼續(xù)傳送其他信號這是一種時間交替?zhèn)鬏數(shù)膹?fù)用方法 由于時間極短 并不影響其他信號的傳輸 同時可以全功率傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號 確保保護(hù)信號的可靠性 自動電平調(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的變化 為保證通信質(zhì)量 在收信端口設(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 保證收信段傳輸電平的穩(wěn)定 電力線載波機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)載波通道傳輸?shù)暮脡闹苯佑绊懹脩魧νㄐ诺臐M意程度 為了評價載波通路傳輸質(zhì)量的好壞 提出傳輸信號電平 通路凈衰耗頻率特性 通路振幅特性 通路穩(wěn)定度 通路雜音 通路串音 載波同步 回音與群時延和振鈴邊際等 作為電力線載波機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo) 這些電氣指標(biāo)是載波通信系統(tǒng)設(shè)計 安裝和維護(hù)運(yùn)行的依據(jù) 電力線載波機(jī)的技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足國標(biāo)GB T725