过程监控-06-电力载波通信-20070508.ppt

1、电力载波通信,载波通信原理 音频电话通信 载波机 电力载波通信 电力载波通信设备,载波通信的基本原理,安装在不同地点的两台电话机用导线直接相连，音频电流通过传榆线从发送端送往接收端就能实现最简单的音频通信在这种通信方式中，线路上传送的是音频信号。这种通信方式虽然很简单，但是在一对线路上只能传送一路电话 为了提高通信线路的利用率，使得一对线路上同时进行多路通信就要采用载波通信的方式。为避免各路信号互相混淆，应移动到各个不同的频带位置，然后再用同一对线路传输。由于各路信号的传输频率不同，在同一线路上传输就互不干扰，在接收端可以用滤波器将不同频率位置的信号区分出来再进行频率变换，还原出原始的各个话音

2、信号。,音频电话通信,A、B两台电话机之间用一对导线相连构成话路。 音频在信道上传输存在损耗，传输距离越长，损耗越大，对应于不同的线路就有相应的最大通信距离。 例如线距为200mm，直径为4mm的架空铜线线路，每公里衰耗 为0.024dB，它的最大通信距离为500km，相同线距和线径 的铜包钢线，最大通信距离只有140km。,放大器,当需要增加通信距离时，除了减少线路本身的衰耗外 还可以在线路中接人放大器。 由于一只放大器只能放大单方 向的信号，而电话通倌是需要二个方向进行传输，因此可以 用两个放大器按相反方向连接实现双向放大。 但是这样连接后，一个放大器放大后的输出信号将直接加到另一个放大器

3、的输入端继 续放大，这样信号越放越大，在受活器中发生啸叫声使电路 无法通话，这种现象称为振鸣。,差分器、音频增音机,为了消除振鸣，在两个放大器和线路的连接处接入差分器。差分器是一 种由电阻或线圈组成的无源网络，它具有对端传输衰耗很 大，邻端传输衰耗较小的特性，可以防止振鸣现象的产生。而双向传输信号分别由K1、K2进行放大因而延长了通信 距离。 将放大器和差分器组合以后，可以补偿音频信号在线路 中的传输衰耗增加通信的距离，因此将它们称为音频增音机。,频率变换,载波通信是通过频率搬移实现多路通信的。频率搬移实际上就是改变原始信号的频率，它是利用非线性元件的变频 作用来实现的。例如，半导体二极管就是

4、非线性元件。 当以12KHz做载频，话音信号的频带为0.33.4KHz，则变频后如图所示。,单边带传输和双边带传输,变频后的输出信号中产生了上边带和下边带，虽然它们 的频率和幅度与变频前的话音信号不相同，但都是由话音信 号和载波信号共同作用而产生的，其频率分别是载频和话音频率的和与差，因此它们都带有话音信号的特性。 可以任选 一个边带进行传输而将另一个边带去除，同样可以完成传送 话音信息的任务。这种传输方式称为单边带传输制， 而把载 频和上下边带都传输的方式称为双边带传输制,单路载波通信,在一条通信线路上除直接传送一路音频电话外，还利用一台单路载波机进行频率变换和分割，使得在同一线路上同时传送

5、两个话路的信号而 互不影响。图中直通音频活路和载波话路都以0.32.7kHz作为话音的传输频带,单路载波机的结构,图中画出了单路载波机发送和接收支路最基本的组成部 分。 发送支路有进行频率变换的调制器、带通滤波器、发信放大器、发送滤波器。 收信支路有收信滤波器、收信放大器、反调制器和低通滤波器。 收发信支路与载波机用户话机的连接部分采用了差分器。,A发B收工作的示例,以A端机发信、B端机收信为例，当 A端载波机的用户送出0.32.7kHz的话音信号后，经差分器的邻端送到调制器，以12kHz作载频的调制器输出端将产 生包括9.3l1.7kHz的下边带，12.314.7kHz的上边带，以及其它成分

6、的变频信号。带通滤波器取出一个边带的信号，如取下边带传送则滤波器的频带为9.311.7kHz。取出的单边带信号用发信放大器放大后由发送滤波器输出经线路高通滤波器送到通信线路。 在B端，信号经线路高通滤波器送往接收支路，收信滤波器的频带应和对端发送滤波器相同，以便取出9.311.7kHz的下边带信号。边带信号由收信放大器放大后进人以12kHz为载频的反调制器进行频率的反变 换，得到12-(9.311.7)0.32.7kHz的原始话音信号。 反调制后，上边带12+(9.311.7)=21.323.7kHz。其它高频成分由2.7kHz的低通滤波器去除。从低通滤波器输出的话音信号经差分器送往B端机的用

7、户，从而完成A发B收的通信。,B发A收的工作示例,实际上通话总是双方向的，B发A收的情况与此 类似不再重复。 但是为使两个传输方向使用不同的发送频带 以便区分。B端发送时应选取调制后的12.314.7kHz的上边带信号，B端机的发送滤波锦和A端机的收信滤波器也应 选取与此相同的频带,单路载波机说明,由图可见，音频电话和载波电话信号是采用一组高 低通滤波器分开的。高通滤波器通过2.7kHz以上的载波信号频带，低通滤波器则通过2.7kHz以下的音频信号。 由于它们都和通信线路相连，因此分别称为线路高通滤波器和 线路低通临波器。 载波机中的发送滤波器和收信滤波器，由于选取的频率 范围不同，因而防止了

8、本机自发自收的情况，它们完成了把 两个传输方向的信号分开的任务，所以又分别称为方向发送滤器及方向收信滤波器，图中虚线框内代表一台单边带的 单路载波机,多路载波机,多路载波机（见课本）,载波机实物（ACE32型）,挪威劳拉（NERA）公司1996年在世界上首次开发成功的A.C.E.32型全数字电力线载波机,电力线载波通信,电力线载波通信由于复用高压输电线路传送载波信号， 所以这种通信方式既经济又可靠。电力线路架到哪里，就可以把载波通信的信号传送到哪里，因此电力载波通信是电力生产调度和行政联络的重要通信方式。 由于电力线路是用 于传送50Hz工频电力电流的，电力线上带有高电压，线路的杂音很大，线路

9、上又有许多电力设备，这就给通信带来一些特殊需要解决的问题。 通常要将话音信号频谱搬移到高频段以避开50Hz谐波的干扰，然后在电力线上传输。,电力线载波通信方框图,电力线载波通信设备,电力载波通信系统包括电力载波机、高频电缆、结合滤波器、耦合电容器、阻波器、电力线路等。 将高频信号耦合到电力线上，常用的是相-地耦合方式。距离较长的线路也有采用相-相耦合方式的。,耦合电容器,耦合电容器和结合滤波器组成一个带通滤波器，防止50Hz工频电流进入载波设备，只使高频载波信号顺利通过。 耦合电容器一般安装在绝缘水泥杆的上端。,耦合电容器结构图,结合滤波器,结合滤波器和耦合电容器组成一个高通滤波器，使高频载波

10、信号通过；并使高频电缆的输入阻抗与电力线路的输入阻抗相匹配，以减小干扰，获得最大的传输功率。 结合滤波器一般安装在水泥杆上。,结合滤波器电路图,CX:耦合电容器，JD：接地刀闸， BL: 避雷器，T:变换器 L:排流线圈， F:放电管,线路阻波器,线路阻波器串联在线路上，用来减少高频载波信号传输的损失，又不阻碍工频电力信号的传输。 线路阻波器一般为圆柱形，悬挂于电力线上。上端连输电线路，下端与变压器进线相连。,线路阻波器（实物）,线路阻波器的结构,1)主线圈阻波器为单层或多层开放型结构、主线圈用裸铝扁导线绕制，线匝由玻璃钢垫块和撑条支持，经浸漆处理，整体性强，结构轻巧，适用于10500KV线路

11、，同时满足短路电流的要求。2)调谐装置该装置主要由电容器、电感器、电阻器构成，它与主线圈构成谐振回路，对高频信号起阻塞作用。电容器均采用特别研制的聚苯乙烯介质，其绝缘配合安全裕度远高于IEC标准的。3)保护装置保护装置是将阻波器所受的雷电过电压及操作过电压限制在一定的范围之内，用以保护调谐装置和主线圈，采用专为阻波器研制的带串联间隙的氧化锌避雷器。,电力载波机,常用的是单边带电力载波机。 （1）发信支路。将音频（远动）信号对载波进行调制，并放大发送到高频通道上去。通常0.32.4kHz传话音，2.4kHz以上传远动。 （2）收信支路。从高频通道上选出高频信号，进行解调，恢复出对方发送的音频（远动）信号。 （3）音频接口电路。话音、远动、高频保护复用接口等。 （4）电源系统。用交流220V或直流-48V。 （5）呼叫系统、自动交换系统。 （6）勤务系统。勤务用户摘机即可振铃通话。,电力载波机实物（SNC-1型）,南瑞