王玉山

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低壓電力線載波通信中信號傳輸特性研究

王玉山

武漢貝斯特通訊集團股份有限公司，湖北 武漢 467000

隨著我國電力事業(yè)的不斷發(fā)展，我國供電系統(tǒng)呈現(xiàn)出自動化的發(fā)展方向，最明顯的表現(xiàn)在于遠程抄表系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。在運行遠程抄表系統(tǒng)這一過程中，最重要的在于低壓電力線載波通信信號的應(yīng)用?？梢哉f，低壓電力線載波通信技術(shù)的優(yōu)點是非常明顯的，我們在實際的工作中必須要針對低壓電力線載波通信信號傳輸特性進行研究與分析，從而保證能夠更好的提高低壓電力線載波通信信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性以及信號運行的質(zhì)量。

低壓電力線;載波通信;傳輸特性

我國目前針對供電系統(tǒng)的管理水平有著非常明顯的突破，尤其是在遠程抄表系統(tǒng)中廣泛的應(yīng)用了低壓電力線載波通信技術(shù)，從而保證了電力遠程管理技術(shù)的實現(xiàn)。低壓電力線載波通信技術(shù)作為通信信道技術(shù)具有非常明顯的優(yōu)勢，但是在實際的電力通信系統(tǒng)中會受到很多方面的影響而導致通信信號的減弱，甚至干擾到正常的電力系統(tǒng)工作。[1]所以本文通過對于低壓電力線載波通信中信號傳輸特性進行研究，從而保證使用電力線作為信號傳輸?shù)拿浇?，進一步保證了低壓電力線載波通信符合實際電力系統(tǒng)的要求。

1 低壓電力線中的輸入阻抗以及變化特征

輸入阻抗就是在低壓電力線中傳輸表征的重要研究參數(shù)，通過輸入阻抗對于提高發(fā)送機的效率進一步增強網(wǎng)絡(luò)輸入的功率，并且，通過實際研究結(jié)果顯示，低壓電力線上輸入阻抗與傳輸信號頻率之間具有非常緊密的關(guān)系。在理論條件下，如果沒有了負載電力線的情況下就相當于一根均勻分布的傳輸線，由于分布電感以及分布電容的因素導致輸入阻抗隨著頻率的不斷增強而減小，即兩者呈現(xiàn)出反相關(guān)。如果電力線上存在負載時，所有的頻率阻抗會減小。[2]在實際的供電系統(tǒng)之中，因為不同的負載系統(tǒng)具有不同的阻抗變化，所以實際情況遠比理論知識更加的復(fù)雜，甚至會造成輸入阻抗出現(xiàn)不可預(yù)測的變化情況。

2 低壓電力線載波通信中高頻信號變化規(guī)律

從大體上看，信號的傳輸隨著距離的增加而衰減，但是因為電力線的分布并不平衡，而且對于傳輸線在上面的解除負載的阻抗也并不想匹配，這樣的結(jié)果就使得信號在傳輸?shù)倪^程中會遇到反射駐波等復(fù)雜的現(xiàn)象，這一系列的組合會使得信號的衰減隨著距離的變化更加復(fù)雜，而且會出現(xiàn)近距離點的衰減要比遠距離點還要嚴重的情況，這樣的現(xiàn)象對于民用電網(wǎng)與三項電源所接的負載大小與性質(zhì)都不相同，所以同樣的情況對于信號，這樣就造成接收機與發(fā)送機之間的位置呈現(xiàn)出不變接在不同的位置上與通信之間的誤碼率都不相同。

3 低壓電力線傳輸干擾特性研究

3.1 低壓電力線上干擾周期的影響

在傳統(tǒng)的研究中發(fā)現(xiàn)，低壓電力線上干擾周期與諧波噪聲出現(xiàn)的形式主要以交流電頻為主，并且往往是整數(shù)倍。所以我們在實際的工作之中能夠根據(jù)相關(guān)的經(jīng)驗來斷定干擾周期的頻率特征，如圖一所示，在某一時間內(nèi)，電力線上的干擾波的波形呈現(xiàn)出非常明顯的周期性特征，出現(xiàn)這一頻率的關(guān)鍵就是交流電的頻率特征。這種頻率是交流電頻率的2倍，而且同期的幅值變化要比不連續(xù)變化的干擾情況更大，而且峰值甚至能夠達到10V以上。[3]

這種周期性的干擾現(xiàn)象出現(xiàn)的原因最主要的在于用電的設(shè)備在運行的過程中能夠?qū)τ诠ゎl交流電基波的某一個固定的位置上釋放出告饒頻率，從而對于周期性的干擾造成一定的影響。通過對于干擾周期的研究我們只做了如圖二所示的干擾信號以及對數(shù)頻譜特征圖。根據(jù)圖片顯示，我們能夠得到這樣的結(jié)論，干擾信號的頻譜變化沒有具體的規(guī)律可言，而且在干擾周期中還容易突然出現(xiàn)變化，有些信號的強度很高，有些信號的強度很低，但是從總體趨勢來看，9kHz以上的干擾信號遠比8kHz信號的強度大。

圖1 電力線上的干擾波形

圖2 干擾信號的對數(shù)頻譜特征

要想進一步解決干擾周期的過程，首先要針對這種干擾周期的固定周期以及發(fā)生的具體時間等參數(shù)進行系統(tǒng)性的研究，從而對于這些重要的參數(shù)進行詳細的考證。其次要針對這些參數(shù)的可靠程度以及存在的可能的變化范圍進行確定，從而保證在研究的過程中具有一定的有效性。

3.2 低壓電力線上干擾的隨機性

出現(xiàn)低壓電力線上干擾的隨機性主要的原因在于高壓開關(guān)的操作出現(xiàn)問題，或者雷電與電荷之間存在著非常明顯的變化情況。還有可能是因為電力線路出現(xiàn)了非常明顯的故障。在這些原因的影響下，低壓電力線出現(xiàn)的隨機干擾是非常容易的，因為這些干擾的本身就具備強大的脈沖干擾或者脈沖群干擾，但是因為具體的干擾時間并不是很長，而且集中性很高，造成干擾頻譜的寬度也很大。高壓開關(guān)在斷開與閉合的操作過程中也會由于電路中存在的暫時性電磁脈沖受到不利因素的影響，所以也會出現(xiàn)非常明顯的分散型特征。除此之外，低壓電力線單重的大功率負載由于突然出現(xiàn)的開關(guān)動作功率的因素造成的電容器投切與短路的現(xiàn)象也會導致電壓與電流之間的信號傳輸具有突發(fā)的變化，從而增加接收機在近距離之內(nèi)的負載信號增強的現(xiàn)象。

4 結(jié)語

電力系統(tǒng)在正常運行的過程中常常會受到低壓電力線載波通信信號傳輸方面的影響，在這種情況下我們就必須要針對低壓電力線載波通信信號傳輸?shù)奶匦赃M行研究，從而更好的降低不必要的干擾情況，而且也能夠更好的提升電力系統(tǒng)運行的質(zhì)量與水平。低壓電力線載波通信中信號傳輸?shù)奶匦匝芯磕軌驇椭覀冞M一步實現(xiàn)電力系統(tǒng)自動化控制，從而使得電力系統(tǒng)的發(fā)展不斷突破，對于電力系統(tǒng)的工作與運行情況都具有非常重要的意義。

[1]郭以賀，謝志遠.配電網(wǎng)載波通信信道的分析和建模[J].電力自動化設(shè)備，2010，30（3）：49-52.

[2]張平澤，趙振勇.基于低壓電力線載波通信方法的比較[J].電子設(shè)計工程，2010，18（2）：26-28.

[3]吳明光，婁嘉駿，王修暉.基于低壓電力線載波技術(shù)的家庭網(wǎng)絡(luò)[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2003，15 （5）：77-82.

Research on Signal Transmission Characteristics of Low Voltage Power Line Carrier Communication

Wang Yushan

Wuhan Best communication group Limited by Share Ltd., Hubei Wuhan 467000

With the continuous development of China's power industry, China's power supply system showing the development of automation, the most obvious manifestation of the remote meter reading system is widely used. In the process of running the remote meter reading system, the most important is the application of low voltage power line carrier communication signal. It can be said that the advantages of low voltage power line carrier communication technology is very obvious, we in the actual work must to research and analyze characteristic of low voltage power line carrier communication signal transmission, which can better improve the low-voltage power line carrier communication signal transmission stability and run the signal quality.

low voltage power line; carrier communication; transmission characteristics

TM73

A

1009-6434(2016)6-0235-02