电力线载波通信课件1

《电力线载波通信课件1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力线载波通信课件1（89页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、电力线载波通信贵州电网公司信息通信分公司 许筑军 2011年3月主要内容1 概述 2 电力线载波通信系统 3 电力线高频通道 4 电力线载波频率分配 5 保护复用载波通道介绍一、概述1、简介 历史最久的技术，经历电子管、晶体管、集成电路、部 分数字化、全数字载波机五个发展历程 。90年代中期应用达到最高峰，是电网通信的主体。随着贵州电网开始大规模建设光纤通信，传输业务逐渐 被光纤通信取代，目前主要应用于传输电网保护业务和应急 通信。 优点 用电力线作传输介质，高频通道最坚固可靠 所需投资较少信道的走向与远方保护的通道完全一致在电力系统中传输各种信息的技术成熟缺点窄带设备，传输容量很小使用的频谱

2、受到限制对电力线上的各种噪声干扰比较敏感，发信功率大2、特点二、电力线载波通信系统1、电力线载波通信系统的构成 2、电力载波机 3、电力载波通道设备介绍 4、电力载波传输的业务1、电力线载波通信系统的构成高压线压线变电变电 站 B阻波器阻波器CC/CVTCC/CVT结结合滤滤波器结结合滤滤波器变电变电 站 A传输传输 数据、电话电话 和护护信号电电力线载线载波机电电力线载线载波机高压电力线、阻波器、耦合电容器、结合滤波器、载波机 和高频电缆组成耦合设备l 载波机发送功率较大（1-100W） l 为集中利用发送功率，一般使用单路载波机 l 具备有较好的自动电平调节系统，接收信号电平变化在 30d

3、B变化范围内时，音频信号输出电平变化1dB l 主要传输调度电话、自动化信息、电力线路保护信号2、电力载波机ZDD-2000D4 ETL500系列 载波机典型应用图解 电力载波机方框图3、电力载波通道设备介绍l 耦合电容器连接在结合设备和电力线之间，具有承受高电压的性能 CC- 耦合电容器 专用于电力线载波通信 。用于继电保护的二次测量回路和电力线载通信的信号耦合回路CVT-电 容 分 压 器结合滤波器与耦合电容器一起组成结合设备，在电力线和 高频电缆之间传输载波信号，实现线路侧和载波侧的阻抗匹配 l结合滤波器结合滤波器样例： MCD80结合滤波器原理图设计耦合系统采用的线路阻抗值一般是： 单

4、根导线：相地耦合为400。相相耦合为600； 分裂导线：相地耦合为300，相相耦合为500。 电缆侧（载波侧）一般为75。线路阻波器线路阻波器串接在电力线路和变电站母线之间，阻塞高频型号， 减少变电站一次设备对高频信号的分流。由强流线圈、调谐元件和 保护元件组成，强流线圈通过全部线路电流，电感值为0.22mH， 分流损失不应超过2.6dB 。阻塞阻抗：电电阻分量10008006004002000频频率 kHz额额定值值L1避雷器LC R调谐调谐 元件L1= 阻波器的强流线线圈 C, L, R= 频频率调谐调谐 元件等效电电路线路阻波器l高频电缆接在结合设备的次级端子和载波机之间 ， 由内、外导

5、体组 成，两个导体同轴布置，传输信号完全限制在外导体内，外导 体接地作为屏蔽层传输线，从而保证其屏蔽性能好、传输损耗 低小、抗干扰性强、使用频带宽。单元护套 外导体 外绝缘 内绝缘 内导体分类代号：S同轴射频 绝缘介质材料：Y聚乙烯护套材料代号：V聚氯乙稀特性阻抗：75欧姆绝缘介质芯线外径整数值： 以毫米为单位1、2、3、4、 5. .屏蔽层： 一般屏蔽层有一层、两层、三 层及四层。常用型号SYV75（72）l 电话l 远动l 远方保护信号 允许传送和判别的时间很短，发送信号的次数极少(每年 仅数次)，没有预定的发送时间，而且要求保护装置正确 动作的概率很高(安全性很高)和丢失命令的概很低(可

6、依 靠性很高) 4、电力载波传输的业务与话音交替复用 (AMP) 1. 电力线高频通道耦合方式 2. 电力线高频通道的衰耗 3. 电力线高频通道衰耗计算 4. 电力线高频通道衰耗测试三、电力线高频通道1、电力线高频通道的耦合方式l相一地耦合将载波机连接在一根相导线和大地之间，其特点是只 需一个耦合电容器和一个阻波器 l相一相耦合将载波机连接在两根根相导线和大地之间，需要两个耦 合电容器和两个阻波器 l相一地耦合比较经济，但引人的衰耗比相-相耦合大，在线路发生线 路故障时高频衰减增加很多 l相一相耦合高频衰减小，单相故障时，还可按相-地方式通信，可靠 性高由于80%的线路故障是单相故障这种耦合方

7、式在实际应 用中具有重要意义相地耦合与相一相耦合比较相一地耦合在线路发生单相线路故障时，传输通道高频衰减增加很多，极端情况下高 频通道中断相一相耦合在线路发生单相线路故障时（如图中A相），故障相线中断，但另一回相 线（如图中B相）正常，可传输高频信号，相一相耦合方式变成相一地耦合方式传输高频信 号l单相故障时相-地和相-相方式比较A B CA B CA B CA B C电力线载波通道的衰减包括线路衰减、耦合损失和桥路损失三 部分l线路衰减l耦合损失l桥路损失2、电力线高频通道的衰耗3、电力线高频通道衰耗计算l对称分量法 信号以相间波和地行波的形式传输A B C相间波传输A B C地行波传输A

8、B C相间波传输工程计算法1 A总 = A + 7.0N1 + 3.5N2 + 0.9N3 + Ac + At (dB) 式中： N1 高频桥路数量 N2 中间载波机和无阻波器分支线数量 N3 两端并联载波机数量 Ac 高频电缆的衰减 At 终端衰耗，取5.7 dB A 线路衰耗式中 k与线路电压有关的衰减系数l线路长度 km f工作频率 kHz 系数k与线线路电压电压 的关 系 电压等级，kV35110220 k12.210-38.710-36.510-3线路衰耗A A B C模1传输（最低衰耗模式）A B C模0传输（最大衰耗模式）A B C模2传输l模式分析自然模式的数目等于传输导线的数

9、目，单回三相线路有3 个模式 工程计算法2(模式计算）A=1l + 2Ac+ Aadd式中： A-线路衰减,dB 1- 最低损失模式的衰减系数dB/km l-线路长度km Ac-模式转换损失即全部模式的总输入功率电平与最 低衰减模式以外的其他模式的输入功率电平的差值dB 。 Aadd-由于耦合电路换位等不连续性引起的附加损失 dB最低损失模式（1）衰减系数a1 的近似式为：式中 ：f -频率，kHz dc- 相导线的直径mm n -分裂导线束的分导体数线路结冰时，通道的传输衰减可增加到不能允许的程度， 设计人员必须考虑线路结冰时，衰减的增加与以下因素有关： a.电力线的排列； b.导线冰层的厚

10、度； c.环境温度； d.载波频率。 l不良天气情况下的线路衰减导线冰层厚度为0.5mm时，对于300kHz以上频率，衰减系 数增加到1.52.0倍。频率愈高，衰减愈大。结冰极端情况下， 受影响线段的衰减系数可增加到好天气的6倍以上。分裂导线增 加的倍数较少。因此对于会结冰的线路，建议选用较低频率。雨、雾增加不了多少衰减，一般可以不计。有时，在工厂区 或海边，下一次雨可能将电力线绝缘子表面冲洗干净，衰减反会 减少。 发信侧振荡器用0（或最小阻抗）不平衡输出， 收信侧选频表在75电阻上用高阻跨测 4、电力线高频通道衰耗测试A = P0 - P1- 6(dBu)四、电力线载波频率1. 电力线载波频

11、率范围 2. 电力线高频通道的杂音 3.高频通道的几个重要概念 4.电力线载波频率分配l基本载波频带4kHz和2.5kHz两种，常用4kHz1、电力线载波频率范围基本载波频 带用 途有效传输频带4kHz电话信号专用电话信号 3003400Hz非电话信号专用非电话信号 3003400Hz或以上 电话和非电话信号复用电话信号 3002400Hz 非电话信号 26403400Hz或以上 电话信号3002000Hz 非电话信号 21603400Hz或以上3003400Hz电话信号专用电话信号专用非电话信号电话21603400Hz3002000Hz电话和非电话信号复用4kHz带宽分配表规定为40-500

12、kHz，按4kHz 为一个基本载波频带（B），共 分成115个基本载波频带（B）。一条载波电路占用频带宽度 为2 4kHz，共计57组双向通信的载波频谱40kHz500kHz4kHz12311540-44kHz变电站B变电站A56-60kHzl载波频谱l 电晕噪声 由跨过绝缘子及导线表面不规则放电(电晕)引起的连续不断类 似白噪声的噪声 2、电力线高频通道的杂音电压等级一般天气恶劣天气110KV-45dBm-30dBm220KV-35dBm-20dBm500KV-20-25dBm-5-10dBm各种电压等级线路4kHz 带宽内噪声电平范围4kHz/150的电力线脉冲噪声噪声类型噪声电平/dB延

13、续时间ms雷电+2510-500隔离开关操作+25500-5000断路器操作+4-+205-20线路故障接地开始+20-2-5电弧燃烧-20100由隔离开关及断路器操作短路故障电弧雷电放电等引起的高 幅度短而尖的突发脉冲群。 持续时间短强度大 对远方保护信号影响大l脉冲噪声在一个确定的通信系统中，接收某信号的滤波器的频带越宽 ，其接收的杂音电平也越高 l不同带宽的杂音电平的修正值式中：Pn 杂音电平修正值dBf 实际使用带宽SNR 有用信号电平 杂音电平 (dB)业务对SNR的要求： 话音：不小于26 dB 远动：不小于16dB 远方保护：南网规程：正常条件接收入口的功率电平不得低于以下 数值

14、:110、220kV线路为15-16dBm(重冰区和严重污染区可取 19dBm）500kV线路为17-18dBml信杂比 (SNR或S/N)信杂比（dB)话音质量（主 观感受）信杂比（dB)话音质量（主 观感受）40杂音很小，通 话清晰10杂音相当大， 通话困难30有少量杂音， 通话无妨0杂音特别大， 通话不明确20有较大杂音， 尚可通话不同信杂比的话音质量l各种信号发信电平分配载波机标称载波功率及电平，采用以下系列值： 5W/+37dBm，20W/+43dBm, 40W/+46dBm， 100W/+50dBm载波机内各种信号的输出电压的总和等于峰值包络功率相应的 电压值，以50bit/s移频

15、键控通路为计算电平分配的参考通路，各 信号的电平值在求出参考通路电平Pr后计算3、高频通道的几个重要概念参考通路电平式中Pr参考通路的信号电电平，dBm； PPEP载载波机输输出峰值值包络络功率电电平，dBm； Br参考通路的噪声带宽带宽 ，Hz； nsi传输传输 速率为为i的远动远动 通路数量； Bsi传输传输 速率为为i的远动远动 通路噪声带宽带宽 ，Hz； Bts呼叫通路的噪声带宽带宽 ，Hz； Brc部分抑制载频载频 (导频导频 )通路的噪声带宽带宽 。Hz； Ba电话电话 通路的噪声带宽带宽 ，Hz；电话通路的最小信噪比，dB； 非电话通路的最小信噪比，dB； Gc压扩器的改善增益，dB 注：10expn = 10n 各种信号发发信电电平计计算 值值信 号 种 类噪声带宽Hz电平，dBm 不用压扩器用压扩器 参考通路(50bit/s)80PrPr i=600bit/s900Pr+10.5Pr+10.5 呼叫信号设为80PrPr 部分抑制载频(导频)信号设为200Pr+4Pr+4 电话信号(3002000Hz)1700Pr+23Pr+13 电话信号(3002400Hz)2100Pr+24Pr+14 电话信号(3003400Hz)3100Pr+26Pr+16当S/Nmin(a)=26dB，S/Nmin(s)=16dB，A=10(不用压扩器，Gc=0dB)，A=1(用