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1、霜冻（山区）气候条件下PLC通信稳定运行技术措施探讨新疆昌吉电业局调度通信中心 徐步尘摘要：本文根据我局在霜冻气候条件下应用的全数字电力线载波机实际使用情况，对全数字电力线载波机和模拟电力线载波机的性能进行一定程度的比较，重点对全数字电力线载波机在霜冻地区（山区）、拉雾气候条件下能够稳定运行所采用的技术措施进行分析。关键词： 山区霜冻气候 PLC 运行技术措施 探讨我局位于新疆维吾尔自治区中部，天山北麓，准噶尔盆地南缘，部分地区冬季昼夜温差变化大，冬季山区高压线路挂霜时间较长、西北部冬季昼夜温差可达-15-33。依附在架空高压输电线路进行语音和数据传输的电力线通信系统不可避免的受到的强烈的反复
2、循环冲击，因此，霜冻、拉雾天气条件下形成的特殊自然环境对电力线通信设备的稳定运行是严峻的考验。一、冬季山区和霜冻气候对电力线通信系统的影响及山区霜冻气候的主要特点采用架空高压输电线路进行语音和数据传输的电力线通信系统，在山区和霜冻的自然环境下，其性能受到的影响主要在以下几个方面：1、衰减及其时变性的影响电力线通道衰减随着季节、温度和湿度发生变化，特别是山区强烈的日温差将会造成其通道衰减快速变化。2、高噪声及其时变性的影响高压电力线在4kKz的载波通道内呈现非常高的电晕噪声，其电晕噪声随着季节、温度和湿度发生变化。3、霜冻期间的通道强烈变化带来的影响霜冻地区进入冬季后，线路挂霜严重，造成线路衰减
3、的剧烈波动，将影响到载波设备的传输性能，容易对电力线通信的稳定运行造成影响。我局芳草湖、新湖、木垒等地属于典型的霜冻地区，其气候的主要特点是：(1)冬季挂霜期较长；(2)冬季温度日差显著；(3)冬季多大风、霜冻等天气。根据维护管理人员的长期观测，这种特殊的气候对电力线通信带来了严重的影响，架空高压输电线因四季及昼夜温差影响，常引起电力线载波通信时好时坏或白天通信正常，晚上就出现故障的“怪”现象。据同专业人员收集的有关资料介绍，在西藏、青海、甘肃、新疆、四川西部等霜冻地带，也出现了类似的情况。二、全数字电力线载波与模拟电力线载波主要技术指标的对比电力线载波是采用架空高压输电线路进行语音和数据传输
4、的通信系统，和其它通信系统比较其最主要的特殊性在于用途和特殊传输媒介。因此，电力线载波必然和其它通信系统一样，数字化、通用化、宽带高速和高可靠性是其必然的发展方向。但在其发展过程中，必须解决好容量和可靠性的矛盾、宽带和干扰敏感性的矛盾、高速传输和线路特性慢速变化的矛盾、多种业务和有限传输速率的矛盾、不同业务保障和电力线故障的矛盾等。只有在线路传输特性出现一定程度的恶化时，也能确保重要业务的传输，才能真正满足电力系统的需要。一）全数字电力线载波系统与模拟电力线载波系统比较，主要优点如下：1、与模拟PLC链路相比，在占用相同通路带宽的情况下提高了用户可用的数据与话音通路的数量可传输更多的数据业务可
5、传输更多的话音业务2、与模拟PLC链路相比，为SCADA等提供了较高速低误码的传输通路可传输高速数据，比如提供速率可达19200bps及以上的数据提供了RS232和模拟远动数据接口为RTU等终端提供数字数据接口，无需在中间增加调制解调器3、与模拟PLC链路相比，易于综合到数字光纤通信网络中可提供语音、数字接口作为电力通信网的备用通路可提供语音、数字接口直接和PCM的通路转接与其他数字网络的接口统一4、与模拟PLC相比，可带来更大程度上的灵活性。由于全数字PLC频谱利用率高，可以减轻频率拥塞地区的负担有利于设备更好的管理和维护二）目前的全数字PLC链路与模拟式PLC链路相比，主要缺点如下：1、与
6、模拟PLC链路相比，全数字PLC信道对于噪声和其它干扰呈现较高的敏感性。2、与模拟PLC链路相比，全数字PLC链路存在“门限效应”，也未采用有效的技术建立应对“门限效应”的机制。因此，在不利的运行条件下，必须充分保证其信道接收输入点有足够高的信噪比。当信噪比降低到临界值以下时，全数字PLC信道将失步，所有的通信服务将中断，包括电话和远动。而模拟PLC系统的服务质量的下降是平滑的，即使是在电力线故障急剧降低的情况下，模拟PLC也能可靠地发送与接收远动和远方保护信号。三、保障山区霜冻气候条件下全数字电力线载波通信运行性能的技术措施分析全数字电力线载波机只有采用自适应技术才能解决容量大和可靠性低的矛
7、盾、频带宽和对干扰敏感的矛盾、传输速率高和不容许线路特性变化的矛盾、业务种类多和传输速率有限的矛盾等问题。霜冻气候下全数字电力线载波机自适应技术面对着两个主要问题：1 霜冻气候下如何适应传输特性变化大的输电线路？同一条线路在不同的时段、天气情况下的传输特性差异较大。不同的线路的衰减、失真、干扰等的差异也较大。2 霜冻气候下如何降低干扰、失真等对误码特性的影响？输电线上T接点处因阻抗变化造成电波反射而引起的线路衰减急剧波动、电晕噪声干扰、刀闸放电和污闪等产生的突发脉冲干扰、大功率放大器的非线性失真等都对误码有很大影响。全数字电力线载波通信可以采用自适应技术。因为全数字电力线载波系统的性能、运行质
8、量和稳定性决定于需要的最低信噪比的门限值。最低信噪比和语音的数字编码效率关系很大：如语音数字编码效率低，就是说，一条电话信道占用的频带宽，需要的最低信噪比就较低。全数字电力线载波运行时，在占用频带宽度不改变的前提下，如自动降低语音数字编码的效率，减少语音通道的路数，就可以降低最低信噪比的门限值。要解决以上这些矛盾，就需要贯彻综合运用多种技术和措施，构成一个完整自适应体系，才能取得明显的效果。1、电力线传输特性的自适应动态均衡针对电力线线路衰减等时变性造成的影响，全数字电力线载波机在接收机的设计中应采用自适应的数字均衡技术对因电力线传输引入的衰减、频率响应和群时延进行自动补偿，有效抑制线路对传输
9、信号的畸变对系统的误码率造成的影响。2、电力线载波链路传输总速率的动态调整全数字电力线载波通道根据线路传输特性动态调整其传输总速率，在线路传输条件良好时，保障其需要的所有业务的传输。在不利的线路传输条件下能够自动降低传输总速率，并调整其传输容量，仅保证非常重要的业务通信。当线路传输条件改善后，全数字电力线载波传输总速率和传输容量将自动恢复到最初的值。3、传输模式的动态调整针对电力线特性的特殊性，配合上述自适应技术设计专用的动态传输模式，根据电力线通道参数的变化，自动调整，对提高数字电力线链路的可靠性也是一种较好的方式。比如采用n1的传输模式，设置n个主传输方式，1个应急传输模式，其中n个主传输
10、方式由用户根据需要预先设置，在通常情况下链路按照设定的主传输方式运行，提供多路语音和远动数据。一旦在山区霜冻气候条件下因线路故障等原因造成选定的主传输方式中断后，链路自动进入应急传输模式，保证重要的远动数据和保护命令的传输。4、同步保护和快速恢复措施电力线载波通道是高噪声、高干扰信道，特别是雷暴区这种危害较大的极端天气，将使电力线通道在受到强烈的突发脉冲干扰时，出现中断。全数字电力线载波机需要设计针对性的同步状态机，实现了同步保护和快速恢复，保证系统的稳定运行。从2004年开始，我局在山区新建和技改电力线载波通信时，逐步使用了全数字电力线载波机。根据多年来全数字电力线载波在山区以及霜冻气候条件下运行情况来看，全数字电力线载波机技术新，路数多，和模拟电力线载波通信比较，具有明显的优势和发展潜力。综上所述，在山区、霜冻气候条件下使用全数字电力线载波通信是大势所趋。因此全数字电力线载波机只有采取了高性能、高可靠、高安全的技术和措施，才能在山区、霜冻气候条件下，发挥更好的作用。
