低压电力线载波通信中信号传输特性研究

王玉山



低压电力线载波通信中信号传输特性研究

王玉山

武汉贝斯特通讯集团股份有限公司，湖北 武汉 467000

随着我国电力事业的不断发展，我国供电系统呈现出自动化的发展方向，最明显的表现在于远程抄表系统的广泛应用。在运行远程抄表系统这一过程中，最重要的在于低压电力线载波通信信号的应用。可以说，低压电力线载波通信技术的优点是非常明显的，我们在实际的工作中必须要针对低压电力线载波通信信号传输特性进行研究与分析，从而保证能够更好的提高低压电力线载波通信信号传输的稳定性以及信号运行的质量。

低压电力线;载波通信;传输特性

我国目前针对供电系统的管理水平有着非常明显的突破，尤其是在远程抄表系统中广泛的应用了低压电力线载波通信技术，从而保证了电力远程管理技术的实现。低压电力线载波通信技术作为通信信道技术具有非常明显的优势，但是在实际的电力通信系统中会受到很多方面的影响而导致通信信号的减弱，甚至干扰到正常的电力系统工作。[1]所以本文通过对于低压电力线载波通信中信号传输特性进行研究，从而保证使用电力线作为信号传输的媒介，进一步保证了低压电力线载波通信符合实际电力系统的要求。

1 低压电力线中的输入阻抗以及变化特征

输入阻抗就是在低压电力线中传输表征的重要研究参数，通过输入阻抗对于提高发送机的效率进一步增强网络输入的功率，并且，通过实际研究结果显示，低压电力线上输入阻抗与传输信号频率之间具有非常紧密的关系。在理论条件下，如果没有了负载电力线的情况下就相当于一根均匀分布的传输线，由于分布电感以及分布电容的因素导致输入阻抗随着频率的不断增强而减小，即两者呈现出反相关。如果电力线上存在负载时，所有的频率阻抗会减小。[2]在实际的供电系统之中，因为不同的负载系统具有不同的阻抗变化，所以实际情况远比理论知识更加的复杂，甚至会造成输入阻抗出现不可预测的变化情况。

2 低压电力线载波通信中高频信号变化规律

从大体上看，信号的传输随着距离的增加而衰减，但是因为电力线的分布并不平衡，而且对于传输线在上面的解除负载的阻抗也并不想匹配，这样的结果就使得信号在传输的过程中会遇到反射驻波等复杂的现象，这一系列的组合会使得信号的衰减随着距离的变化更加复杂，而且会出现近距离点的衰减要比远距离点还要严重的情况，这样的现象对于民用电网与三项电源所接的负载大小与性质都不相同，所以同样的情况对于信号，这样就造成接收机与发送机之间的位置呈现出不变接在不同的位置上与通信之间的误码率都不相同。

3 低压电力线传输干扰特性研究

3.1 低压电力线上干扰周期的影响

在传统的研究中发现，低压电力线上干扰周期与谐波噪声出现的形式主要以交流电频为主，并且往往是整数倍。所以我们在实际的工作之中能够根据相关的经验来断定干扰周期的频率特征，如图一所示，在某一时间内，电力线上的干扰波的波形呈现出非常明显的周期性特征，出现这一频率的关键就是交流电的频率特征。这种频率是交流电频率的2倍，而且同期的幅值变化要比不连续变化的干扰情况更大，而且峰值甚至能够达到10V以上。[3]

这种周期性的干扰现象出现的原因最主要的在于用电的设备在运行的过程中能够对于工频交流电基波的某一个固定的位置上释放出告饶频率，从而对于周期性的干扰造成一定的影响。通过对于干扰周期的研究我们只做了如图二所示的干扰信号以及对数频谱特征图。根据图片显示，我们能够得到这样的结论，干扰信号的频谱变化没有具体的规律可言，而且在干扰周期中还容易突然出现变化，有些信号的强度很高，有些信号的强度很低，但是从总体趋势来看，9kHz以上的干扰信号远比8kHz信号的强度大。

图1 电力线上的干扰波形

图2 干扰信号的对数频谱特征

要想进一步解决干扰周期的过程，首先要针对这种干扰周期的固定周期以及发生的具体时间等参数进行系统性的研究，从而对于这些重要的参数进行详细的考证。其次要针对这些参数的可靠程度以及存在的可能的变化范围进行确定，从而保证在研究的过程中具有一定的有效性。

3.2 低压电力线上干扰的随机性

出现低压电力线上干扰的随机性主要的原因在于高压开关的操作出现问题，或者雷电与电荷之间存在着非常明显的变化情况。还有可能是因为电力线路出现了非常明显的故障。在这些原因的影响下，低压电力线出现的随机干扰是非常容易的，因为这些干扰的本身就具备强大的脉冲干扰或者脉冲群干扰，但是因为具体的干扰时间并不是很长，而且集中性很高，造成干扰频谱的宽度也很大。高压开关在断开与闭合的操作过程中也会由于电路中存在的暂时性电磁脉冲受到不利因素的影响，所以也会出现非常明显的分散型特征。除此之外，低压电力线单重的大功率负载由于突然出现的开关动作功率的因素造成的电容器投切与短路的现象也会导致电压与电流之间的信号传输具有突发的变化，从而增加接收机在近距离之内的负载信号增强的现象。

4 结语

电力系统在正常运行的过程中常常会受到低压电力线载波通信信号传输方面的影响，在这种情况下我们就必须要针对低压电力线载波通信信号传输的特性进行研究，从而更好的降低不必要的干扰情况，而且也能够更好的提升电力系统运行的质量与水平。低压电力线载波通信中信号传输的特性研究能够帮助我们进一步实现电力系统自动化控制，从而使得电力系统的发展不断突破，对于电力系统的工作与运行情况都具有非常重要的意义。

[1]郭以贺，谢志远.配电网载波通信信道的分析和建模[J].电力自动化设备，2010，30（3）：49-52.

[2]张平泽，赵振勇.基于低压电力线载波通信方法的比较[J].电子设计工程，2010，18（2）：26-28.

[3]吴明光，娄嘉骏，王修晖.基于低压电力线载波技术的家庭网络[J].电力系统及其自动化学报，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