电力载波通信概述

1、一、概述一、概述 1 1、定义、定义 利用高压输电线作为传输通路利用高压输电线作为传输通路的载波通信方式，用于电力系统的调度的载波通信方式，用于电力系统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通信及各种信息传输务通信及各种信息传输 2 2、特点、特点 独特的耦合设备独特的耦合设备 线路频谱安排的特殊性线路频谱安排的特殊性 以单路载波为主以单路载波为主 线路存在强大的电磁干扰线路存在强大的电磁干扰 二、电力载波通信系统二、电力载波通信系统 构成：构成： 电力线载波机、电力线、耦合设备电力线载波机、电力线、耦合设备 耦合设备：线路阻波器、结合滤波器、耦合设备：线

2、路阻波器、结合滤波器、 耦合电容器、高频电缆耦合电容器、高频电缆 线路阻波器线路阻波器GZGZ 串接在电力线和母线之间，是对电力串接在电力线和母线之间，是对电力系统一次设备的系统一次设备的“加工加工”，其作用是通过，其作用是通过电力电流，阻止高频载波信号漏到变压器电力电流，阻止高频载波信号漏到变压器和电力线分支线路等电力设备，以减少变和电力线分支线路等电力设备，以减少变电站和分支线路对高频信号的介入损耗及电站和分支线路对高频信号的介入损耗及同一母线不同电力线上的衰耗。高频阻波同一母线不同电力线上的衰耗。高频阻波器串联在高压输电线路上，因此它具备承器串联在高压输电线路上，因此它具备承受强大供电电

3、流、供电电压及瞬间短路电受强大供电电流、供电电压及瞬间短路电流的能力。流的能力。 阻波器是由强流线圈阻波器是由强流线圈LnLn、保护器件、保护器件FBFB以及调谐网络以及调谐网络组成。组成。 线圈线圈LnLn是能够通过工频电流的电抗器，其额定是能够通过工频电流的电抗器，其额定电感在电感在0.20.22MH2MH左右，不同的输电等级对其要求不左右，不同的输电等级对其要求不同。它对同。它对50HZ50HZ的工频电流阻抗很小（的工频电流阻抗很小（11左右），左右），对输电系统几乎没有影响。对输电系统几乎没有影响。 由由C1C1、L1L1、C2C2、R R组成的调谐网络的作用是使组成的调谐网络的作用是

4、使阻波器在单个或多个频率上都有较高的阻抗，进一阻波器在单个或多个频率上都有较高的阻抗，进一步的提高了阻波器的阻塞能力，展宽阻塞频带。电步的提高了阻波器的阻塞能力，展宽阻塞频带。电阻阻R R为阻尼电阻，是为了防止变电站的电抗分量呈为阻尼电阻，是为了防止变电站的电抗分量呈容性时与阻波器发生串联谐振。容性时与阻波器发生串联谐振。 保护器件保护器件FBFB是为了保护阻波器不受其两端可能是为了保护阻波器不受其两端可能产生的瞬间过电压的损坏，一般由阀型避雷器间隙产生的瞬间过电压的损坏，一般由阀型避雷器间隙和非线性电阻组成。和非线性电阻组成。 耦合电容器耦合电容器 耦合电容器接在结合滤波器与耦合电容器接在结

5、合滤波器与高压导线之间，它是一个耐高压的瓷瓶高压导线之间，它是一个耐高压的瓷瓶油浸纸介绝缘电容，其容量随电压等级油浸纸介绝缘电容，其容量随电压等级的不同而不同。其作用是将载波设备与的不同而不同。其作用是将载波设备与电力线上的高电压、操作过电压及雷电电力线上的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔离开，防止高电压进入通信过电压等隔离开，防止高电压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺利地耦设备，同时使高频载波信号能顺利地耦合到高压线路上。合到高压线路上。 结合滤波器结合滤波器 结合滤波器在耦合电容器低压端和高结合滤波器在耦合电容器低压端和高频电缆之间。它是由接地刀闸频电缆之间。它是由接地刀闸K K、避

6、雷器、避雷器、排流线圈排流线圈L1L1、调谐网络、调谐网络L2L2、C1C1、匹配变量、匹配变量器器B B组成。组成。 结合滤波器用来补偿耦合电容器的容结合滤波器用来补偿耦合电容器的容抗分量，以提高载波信号的传输效率。它抗分量，以提高载波信号的传输效率。它和耦合电容器配合组成高通或不对称带通和耦合电容器配合组成高通或不对称带通滤波器，把载波信号耦合到高压电力线路滤波器，把载波信号耦合到高压电力线路上去，抑制邻线其它载波信号和线路上去，抑制邻线其它载波信号和线路50HZ50HZ谐波以及线路上其它干扰信号进入载波机谐波以及线路上其它干扰信号进入载波机的收信之路。的收信之路。 电力线高频通道的输入阻

7、抗，相相耦合方电力线高频通道的输入阻抗，相相耦合方式为式为600600，相地耦合方式为，相地耦合方式为400400；而载波机；而载波机输出阻抗为输出阻抗为7575（或（或100100），这就需要滤波），这就需要滤波器中的匹配变量器器中的匹配变量器B B来完成阻抗变换。来完成阻抗变换。 当耦合电容器下端开路时，对地即呈现一当耦合电容器下端开路时，对地即呈现一个相当于输电电压的静电位。为了降低这个威个相当于输电电压的静电位。为了降低这个威胁人身安全的电位，在结合滤波器中接有一个胁人身安全的电位，在结合滤波器中接有一个排流线圈排流线圈L1L1。L1L1对对50HZ50HZ的工频电流阻抗很低，的工频电

8、流阻抗很低，可以使耦合电容器下端对地工频电压限制在几可以使耦合电容器下端对地工频电压限制在几V V范围内，而对高频载波信号有很高的阻抗，范围内，而对高频载波信号有很高的阻抗，不会把载波信号旁路入地。不会把载波信号旁路入地。 电力载波机电力载波机 主要实现调制和解调主要实现调制和解调 特点：特点： 发送功率大发送功率大 单路机单路机 自动电平调节自动电平调节 可以复合传送信号可以复合传送信号 调制方式调制方式 单边带幅度调制单边带幅度调制 接收带宽减少一半，噪声和干扰减少接收带宽减少一半，噪声和干扰减少 提高电力线载波频谱的利用率提高电力线载波频谱的利用率 发送功率集中在一个边带中，利用率高发送

9、功率集中在一个边带中，利用率高 组成电路组成电路: 音频汇接电路、音频汇接电路、 发信支路、发信支路、 收信支路、收信支路、 自动电平调节系统、自动电平调节系统、 呼叫及自动交换系统呼叫及自动交换系统 音频汇接电路：频段：音频汇接电路：频段：0-4KHz0-4KHz 实现汇集和分离的接口电路实现汇集和分离的接口电路 话音：话音：0.3-2.0kHz 0.3-2.0kHz 运动：运动：2.4-3.4kHz2.4-3.4kHz 呼叫信号插在其中呼叫信号插在其中 远方保护信号一般与话音、远动信号在远方保护信号一般与话音、远动信号在时间时间 上交替传输。所有信号在音频部分上交替传输。所有信号在音频部分

10、汇集后在送入发信支路汇集后在送入发信支路 远动信号是脉冲序列，经远动信号是脉冲序列，经FSKFSK调制在远调制在远动信号频带内，然后送入载波机的远动动信号频带内，然后送入载波机的远动入口。入口。 远方保护信号也是音频信号，是在发生远方保护信号也是音频信号，是在发生电力故障时，需要传输到远方的信号。电力故障时，需要传输到远方的信号。通常传输的时间极短。因此在传送时先通常传输的时间极短。因此在传送时先停送话音、远动、呼叫信号，传送完保停送话音、远动、呼叫信号，传送完保护信号后，再继续传送其他信号。由于护信号后，再继续传送其他信号。由于时间很短，并不影响其他信号的传输。时间很短，并不影响其他信号的传

11、输。同时可以全功率传输远方保护信号，确同时可以全功率传输远方保护信号，确保保护信号的可靠性。保保护信号的可靠性。发送支路：发送支路： 将音频信号用载波调制，变频将音频信号用载波调制，变频放大，送到高频通道，通常采用二放大，送到高频通道，通常采用二次调制。次调制。 中频一般为中频一般为12KHz12KHz，调制后取上，调制后取上边带边带 高频调制通常取下边带。高频调制通常取下边带。 收信支路收信支路 从高频通道上选出对方送来的高频信从高频通道上选出对方送来的高频信号进行解调号进行解调 解调方法：相干解调解调方法：相干解调 载频稳定度：最终同步法控制载频偏载频稳定度：最终同步法控制载频偏差差 最终

12、同步法：最终同步法： 发端发送一个载频信号，在发端发送一个载频信号，在收信端由窄带滤波器滤出，使输收信端由窄带滤波器滤出，使输出信号的频率与原始信号的频率出信号的频率与原始信号的频率相同，达到最终同步。相同，达到最终同步。 自动电平调节系统自动电平调节系统 用于补偿高频通道在运行过用于补偿高频通道在运行过程中的衰减变化，保证收信端传程中的衰减变化，保证收信端传输电平的稳定输电平的稳定 在发端发一个导频信号，接在发端发一个导频信号，接收端用窄带滤波器接收下来，放收端用窄带滤波器接收下来，放大、整流后作为控制信号，调节大、整流后作为控制信号，调节可调放大器的增益或可变衰减器可调放大器的增益或可变衰

13、减器的衰减，实现自动调节。的衰减，实现自动调节。 呼叫及自动交换系统呼叫及自动交换系统 在传输语音信号之前，应先在传输语音信号之前，应先呼叫对方用户，因此要在发信支呼叫对方用户，因此要在发信支路中发送一个呼叫信号的音频。路中发送一个呼叫信号的音频。对方收信支路接入呼叫接收电路，对方收信支路接入呼叫接收电路，这样才能沟通双方用户。这样才能沟通双方用户。 采用自动呼叫方式完成。采用自动呼叫方式完成。 自动交换系统自动交换系统 国产机通常为四门用户交换国产机通常为四门用户交换系统，通过自动拨号选叫所需用系统，通过自动拨号选叫所需用户，用户时分占用同一个载波信户，用户时分占用同一个载波信道。道。 进口

14、机常连接小交换机，提进口机常连接小交换机，提高通路的利用率和实现组网功能。高通路的利用率和实现组网功能。电力线载波机的主要技术指标电力线载波机的主要技术指标 传输信号电平传输信号电平 通路净衰耗频率特性通路净衰耗频率特性 通路振幅特性通路振幅特性 通路稳定度通路稳定度 通路杂音通路杂音 载波同步载波同步 通路串音通路串音 回音和群时延回音和群时延 振铃边际振铃边际三、电力线高频通道三、电力线高频通道 电力线高频通道由结合滤波器电力线高频通道由结合滤波器JLJL，耦合，耦合电容器电容器C C，阻波器，阻波器GZGZ和电力线组成和电力线组成1 1、耦合装置和耦合方式、耦合装置和耦合方式 耦合装置：

15、结合滤波器耦合装置：结合滤波器JLJL，耦合电，耦合电容器容器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： 只需要一个耦合电容器和一个阻只需要一个耦合电容器和一个阻波器，设备比较经济，但衰减较大，波器，设备比较经济，但衰减较大，尤其是相导线发生接地故障时高频尤其是相导线发生接地故障时高频衰减增加很多衰减增加很多 相相- -相耦合相耦合 需要两个耦合电容器和两个阻需要两个耦合电容器和两个阻波器，设备费用较高，但衰减较小，波器，设备费用较高，但衰减较小，电力线路故障时，电力线路故障时，80%80

16、%的故障是单相的故障是单相故障，因此具有较高的安全性。故障，因此具有较高的安全性。 2 2、电力线载波通路上的杂音干扰、电力线载波通路上的杂音干扰 杂音类型：杂音类型： 线路杂音线路杂音 设备内固有杂音设备内固有杂音 制际串音形成的杂音制际串音形成的杂音 路际串音形成的杂音路际串音形成的杂音线路杂音：由电力线产生，由导线发生电线路杂音：由电力线产生，由导线发生电晕和绝缘子表面局部放电所造成的。晕和绝缘子表面局部放电所造成的。设备内固有杂音：导体电阻、晶体管的热设备内固有杂音：导体电阻、晶体管的热噪声、电源滤波不良产生的纹波电压噪声、电源滤波不良产生的纹波电压制际串音形成的杂音：其他通信设备传输

17、制际串音形成的杂音：其他通信设备传输信号时串入设备的不可懂杂音。可通过信号时串入设备的不可懂杂音。可通过合理安排载波设备线路频谱及提高接收合理安排载波设备线路频谱及提高接收支路的选择性能来减少。支路的选择性能来减少。路际串音形成的杂音：同一设备中，各通路际串音形成的杂音：同一设备中，各通路间的不可懂串音，主要由线路放大器路间的不可懂串音，主要由线路放大器等部件的非线性造成。提高部件的非线等部件的非线性造成。提高部件的非线性衰耗，增加滤波器的防卫度，选择合性衰耗，增加滤波器的防卫度，选择合适的工作状态可减少这种杂音。适的工作状态可减少这种杂音。四、数字电力线载波机四、数字电力线载波机 1 1、数字电力载波通信的优点、数字电力载波通信的优点 （1 1）在相同带宽的条件下，传输的电话路数增多，）在相同带宽的条件下，传输的电话路数增多