常飛 楊亮

[摘? ? 要]在配電網(wǎng)中，載波信號(hào)在實(shí)際傳輸?shù)倪^程中，起到至關(guān)重要的一項(xiàng)技術(shù)就是耦合技術(shù)，其不但具備高效性，還具備經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)該對其進(jìn)行全面的推廣和應(yīng)用?；诖?，本篇文章主要對配電網(wǎng)高速載波通信及其耦合技術(shù)進(jìn)行深入的研究和探討。

[關(guān)鍵詞]配電網(wǎng);高速載波通信;耦合技術(shù)

[中圖分類號(hào)]TN913.6 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2020）12–00–03

[Abstract]In the distribution network， the carrier signal in the actual transmission process， plays a crucial technology is the coupling technology， which not only has high efficiency， but also has economy， it should be carried out a comprehensive promotion and application. Based on this， this paper mainly studies and discusses the high-speed carrier communication and its coupling technology in distribution network.

[Keywords]distribution network; high speed carrier communication; coupling technology

1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其信道特性

1.1 配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及分級(jí)

對于配單網(wǎng)而言，其主要分為兩種類型，一種，就是中壓配電網(wǎng)，另一種，就是低壓配電網(wǎng)。其中對于中壓配電網(wǎng)而言，其實(shí)際指的電網(wǎng)等級(jí)就是6～35 kV;對于低壓配電網(wǎng)而言，其實(shí)際指的電網(wǎng)等級(jí)就是220/380 V。

所謂中壓電網(wǎng)，主要就是將高壓或者是中壓變電站的變壓器應(yīng)用進(jìn)來，通過相應(yīng)的受電，與此同時(shí)，不論是高壓，還是中壓的變壓器，其實(shí)際的中壓線圈的中性點(diǎn)位置，可以不進(jìn)行接地處理，又或者是將相應(yīng)的阻抗應(yīng)用進(jìn)來，進(jìn)行接地。不論是任何一臺(tái)變壓器，都會(huì)供電一段母線，而且基于斷路器的作用，則每一段母線都會(huì)為中壓饋線供電。對于中壓饋線而言，其就是一個(gè)集合體，由若干饋線組成，與此同時(shí)，整體的擴(kuò)展形態(tài)為輻射狀，在供電的過程中，則呈樹形結(jié)構(gòu)。對于中壓電網(wǎng)而言，其本身結(jié)構(gòu)就具備變化性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。以實(shí)際的電網(wǎng)自動(dòng)化要求以及數(shù)據(jù)傳輸要求為實(shí)際的依據(jù)，中壓電網(wǎng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，可以分為兩種方式，一種為輻射，一種為互聯(lián)。

對于低壓配電網(wǎng)而言，其主要就是以中壓配電變壓器或者是低壓配電變壓為實(shí)際的依據(jù)，進(jìn)而進(jìn)行受電，正常情況下，線路的長度必須要小于500m。線路從最初的配電間，進(jìn)入到配電箱之中，實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涑尸F(xiàn)的則為輻射狀的樹形復(fù)合結(jié)構(gòu)。對于低壓電力網(wǎng)而言，其組成的部分不但有開關(guān)裝置，還有地埋絕緣電纜，不僅如此，還有架空絕緣電纜，在實(shí)際運(yùn)行的過程總，可以將狐貍窩囊法師應(yīng)用進(jìn)來，但是由于一些具體的原因，相應(yīng)的線路開關(guān)會(huì)開展動(dòng)作，所以對于低壓網(wǎng)而言，其本身具備變化性和動(dòng)態(tài)性的特點(diǎn)。

1.2 信道特性

對于配電網(wǎng)而言，其實(shí)際的電力線的信道特性具備極為惡劣的特點(diǎn)，對于配電網(wǎng)電力線而言，其主要的作用，就是對高壓工頻電流進(jìn)行傳輸，將配電線利用進(jìn)來，對數(shù)據(jù)通道進(jìn)行建立，在整體過程中，會(huì)遇到很多的問題，舉例來講，實(shí)際的干擾種類非常多、噪聲電平非常高、線路在盡心實(shí)際的耦合阻抗的過程中，會(huì)發(fā)生各種各樣的變化，而且不可預(yù)測。對于相應(yīng)的耦合裝置而言，可以對一定的阻抗波動(dòng)進(jìn)行適應(yīng)，對電力線路上的諧波以及工頻噪聲進(jìn)行抑制。

1.3 信號(hào)耦合的技術(shù)要求

以電力線路為實(shí)際的依據(jù)，對高頻載波信號(hào)進(jìn)行傳輸，必須要將耦合裝置安裝進(jìn)來，其根本性的作用，就是可以在配電線路中將高頻載波信號(hào)注入進(jìn)來，又或者是將高頻載波信號(hào)從實(shí)際的配電線路中提取出來。除此以外，對于相應(yīng)的耦合裝置而言，還要起到重要的隔離作用，也就是將相應(yīng)的高壓和過電壓與實(shí)際的信號(hào)注入設(shè)備全面隔離開來。

對于配電網(wǎng)載波通信而言，其具體將何種耦合裝置和注入當(dāng)時(shí)選取進(jìn)來，則最為首要的要求，就是要對當(dāng)前階段現(xiàn)有的所有配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和實(shí)際的運(yùn)行費(fèi)按時(shí)進(jìn)行適應(yīng)，使電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求得以滿足，使正常的電網(wǎng)保護(hù)避免受到影響，此外，還要確保自動(dòng)裝置運(yùn)行的流暢性。其次，就是在對耦合方式進(jìn)行選擇的過程中，應(yīng)該奧正高頻載波信號(hào)的傳輸需求得到最大化的滿足，此外，還要將相應(yīng)的阻抗特性包含進(jìn)來，將傳輸頻帶包含進(jìn)來。最后，就是在進(jìn)行選擇的過程中，還要對經(jīng)濟(jì)實(shí)用的原則進(jìn)行重視。由于配電網(wǎng)載波通信本身具備信號(hào)節(jié)點(diǎn)相對較多的問題，則實(shí)際的耦合方式不同，則實(shí)際的造價(jià)差別也非常大，所以，將使用和簡單的耦合方式選取進(jìn)來，則最佳。

1.4 電容耦合方式

在電容耦合中，最為常用的有單相-地耦合、三相-地耦合、相-相耦合三種方式。具體如圖1所示。

1.5 單相-地耦合方式

根據(jù)圖1（a）可以發(fā)現(xiàn)，對于此種方式而言，其主要就是將三相配電線中的一相或者兩相線路選取進(jìn)來，進(jìn)而在運(yùn)輸高頻載波信號(hào)的過程中，將其作為通道，一般情況下，都會(huì)將此種范式選取進(jìn)來。對于該類信號(hào)耦合當(dāng)時(shí)而言，其具備以下特點(diǎn)，對于信號(hào)源而言其主要就是將并聯(lián)的方式選取進(jìn)來，進(jìn)而在耦合相線和地線之間進(jìn)行連接，而且還會(huì)將共模的方式實(shí)施進(jìn)來，進(jìn)而傳輸高頻載波信號(hào)。對于共模式電容偶爾而言，其主要有兩大特點(diǎn)，首先第一點(diǎn)，在實(shí)際信號(hào)傳輸?shù)倪^程中，實(shí)際的效率非常高;其次第二點(diǎn)，具備簡單性的特點(diǎn)，可以降低造價(jià)，使維護(hù)和安裝的工作量得以降低。因此經(jīng)常會(huì)將該種耦合方式選取并應(yīng)用進(jìn)來。

1.6 三相-地耦合注入方式

根據(jù)圖1（b）可以發(fā)現(xiàn)其主要就是在三相電力線路上將高頻再破信號(hào)同時(shí)耦合進(jìn)來。在實(shí)際接入信號(hào)的過程中，也是將并聯(lián)的方式選取進(jìn)來。對于此中方式而言，對于電網(wǎng)的級(jí)別有一定的約束，只能在本級(jí)電網(wǎng)中，對信號(hào)進(jìn)行創(chuàng)術(shù)，而且不論是處于任何位置，都可以將人工的方式采取進(jìn)來，進(jìn)而注入或者是接收中性點(diǎn)，但是對于其中的補(bǔ)償電容器而言，并不對信號(hào)的功率進(jìn)行吸收，因此，實(shí)際的發(fā)送功率具備非常小的特點(diǎn)。在中壓變電站中，非常適合應(yīng)用此種方式，但是要對成本以及安裝量進(jìn)行考慮，在實(shí)際的線路節(jié)點(diǎn)位置，還要將單相-地耦合的方式應(yīng)用進(jìn)來，更加合適。對于單相配電線路而言，其本身存在不平衡的問題，而如果在配電變壓器的一側(cè)到達(dá)了相應(yīng)的信號(hào)時(shí)，則不可能保證所有電壓的向同性，因此實(shí)際信號(hào)接收的強(qiáng)度也有很大的不同，此外，如果處于高頻信號(hào)狀態(tài)，相應(yīng)的相位特性和信號(hào)延遲還會(huì)存在一定的差異性，進(jìn)而影響實(shí)際的接收性能。

1.7 相-相耦合注入方式

根據(jù)圖1（c）可以發(fā)現(xiàn)，其主要就是將兩相之間將載波信號(hào)注入和接收的方式采取了進(jìn)來。接入的方式采取并聯(lián)方式，而且在傳輸載波信號(hào)的過程中，則是通過差模的方式，進(jìn)而以配電線路為依據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的傳輸。但是對于信號(hào)能量人眼，其主要就是將相間波模2分量的方式選取進(jìn)行進(jìn)行相應(yīng)的傳播，因此，會(huì)降低信號(hào)的衰耗，加大傳輸距離。如果在中壓網(wǎng)中，將其應(yīng)用進(jìn)來，此種方式會(huì)隔離相線和地，因此，相應(yīng)的不平衡零序電流的產(chǎn)生不會(huì)發(fā)生;如果實(shí)際的餓單向接地發(fā)生故障時(shí)，則相應(yīng)的相-相耦合可以進(jìn)一步退化，并且退化成為相-地耦合方式，進(jìn)而保證工作的不間斷性。此種方式具備一定的經(jīng)濟(jì)性，因此，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，還是具備一定的經(jīng)濟(jì)性的。但是在實(shí)際的配電線載波耦合的過程中，正常情況下，還是要將相-地耦合方式選取進(jìn)來，進(jìn)行全面的監(jiān)測，而將相-相耦合方式選取進(jìn)來，進(jìn)而全面的控制。

2 電感耦合方式

所謂電感耦合，其還有一個(gè)名稱，即感性耦合，主要就是以電磁感原理為實(shí)際的基礎(chǔ)。圖2為其等效原理。

對于電感耦合這一技術(shù)而言，其本身具備間接性的特點(diǎn)，也就是說，相應(yīng)的耦合裝置并不會(huì)與電力線直接相連，可以將相-地、相-相等方式耦合，也可以將地埋絕緣電纜的方式應(yīng)用進(jìn)來，進(jìn)而達(dá)到耦合的目的。以信號(hào)注入方式的角度進(jìn)行分析，一般情況下，會(huì)將串聯(lián)耦合方式選取進(jìn)來。以實(shí)際的安裝方法的角度來分析，則可以分為兩種方式，一種就是串入式耦合，另一種則為套入式耦合。

2.1 串入式耦合

所謂串入式耦合，其主要就是在配電線相線或者是電纜屏蔽層的接地線中將耦合變壓器初級(jí)串接進(jìn)來，在接入的過程中，要對電纜屏蔽層或者相線進(jìn)行斷開處理。基于此，對于實(shí)際已經(jīng)串接而成的電纜屏蔽層導(dǎo)圖或者是相線，進(jìn)而作為實(shí)際的二次線圈，與此同時(shí)，一次線圈則為高頻載波信號(hào)，此外，還要將一個(gè)高導(dǎo)磁率的磁芯應(yīng)用進(jìn)來，使一個(gè)信號(hào)傳輸變壓器得以構(gòu)成。但是對于此類耦合方式而言，其適用的方向具備局限性，也就是說，只能對大功率或者是低頻率的情況進(jìn)行應(yīng)用。

2.2 套入式耦合

所謂套入式耦合，主要就是在電纜或者相線上將電感耦合器套應(yīng)用進(jìn)來。對于該類耦合方式而言，其也具備一定的應(yīng)用局限性，主要對中高頻率的載波信號(hào)的傳輸非常適用。在當(dāng)前階段，廣泛應(yīng)用于配電網(wǎng)電力線高速通信中。

對于電感耦合而言，其實(shí)際的應(yīng)用方向非常多。將電纜屏蔽層應(yīng)用進(jìn)來，并且將其作為實(shí)際的耦合導(dǎo)體，舉例來講，對于西門子DCS3000型號(hào)的配電網(wǎng)載波通信系統(tǒng)而言，可以在地埋絕緣電纜上將磁環(huán)套應(yīng)用進(jìn)來，通過對相應(yīng)的信號(hào)回路進(jìn)行應(yīng)用，對載波信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)取?/p>

2.3 耦合技術(shù)的比較

對于電容耦合而言，其本身就屬于直接耦合，不但具備信號(hào)傳輸效率高的忒單，實(shí)際的工作衰減也相對較小，不僅如此，實(shí)際的傳輸特性也可以達(dá)到一種理想的狀態(tài)。此外，在相應(yīng)的耦合電容器中，工頻電流通入其中，則相應(yīng)的電壓會(huì)降下來很多，所以，將濾波裝置結(jié)合進(jìn)來，可以使電路的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更加方便。對于耦合電容和相應(yīng)的濾波器而言，其具備經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，只需要幾百元，因此，實(shí)際的耦合電路創(chuàng)建，具備成本更低和更加簡易的特點(diǎn)。

對于電感耦合而言，其本身屬于間接耦合，在連接高壓電力線和耦合裝置的過程中，則不需要對其進(jìn)行直接的連接。相應(yīng)的耦合裝置，不但具備可靠性高和安全性強(qiáng)的特點(diǎn)，還具備體積小的特點(diǎn)，在安裝的過程中，還可以不斷電。一般情況下，在地埋絕緣電纜線路中，會(huì)將電感耦合技術(shù)應(yīng)用進(jìn)來。但是在應(yīng)用電感耦合方式的過程中，其實(shí)際的傳輸效率，會(huì)極大程度的受到相應(yīng)的電磁特性影響，也正是因?yàn)槿绱?，才?huì)降低高頻載波信號(hào)的傳輸效率。但是它與電力線并不是直接連接的，因此，有利于信號(hào)的注入。此外，對于電感耦合裝置而言，其實(shí)際的價(jià)格非常低，整體具備經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。

在實(shí)際選擇的過程中，要對各種各樣的因素進(jìn)行考慮，大多數(shù)情況下，為了使信號(hào)的注入和接收效果得到最大化的提升，會(huì)將多種信號(hào)耦合方式全面采取并應(yīng)用進(jìn)來，進(jìn)而達(dá)到最佳的效果。

3 結(jié)語

總而言之，文章主要對配電網(wǎng)高速載波通信及其耦合技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和探討。以配電網(wǎng)為依據(jù)，在對高速載波信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)倪^程中，要對各種各樣的因素進(jìn)行充分的考慮，進(jìn)而將適當(dāng)?shù)鸟詈霞夹g(shù)選取進(jìn)來。為了使高傳輸效率全面實(shí)現(xiàn)，一般情況下，即便是同處于一個(gè)系統(tǒng)之中，也要以不同的情況為依據(jù)，將幾種不同的信號(hào)耦合方式選取進(jìn)來，進(jìn)而使配電網(wǎng)高速載波通信的速率和質(zhì)量得到全面的保證。在未來階段，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科技的不斷進(jìn)入，相應(yīng)的技術(shù)人員會(huì)對耦合技術(shù)進(jìn)行全面深入的研究和探索，與此同時(shí)，耦合技術(shù)則會(huì)得到進(jìn)一步的創(chuàng)新和發(fā)展，基于此種發(fā)展態(tài)勢，對于配電網(wǎng)高速載波通信而言，不論是其實(shí)際的運(yùn)輸安全性、可靠性，還是整體的運(yùn)輸質(zhì)量和效果，均會(huì)得到全面的提升。

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