低壓電力線載波通信中信號傳輸特性分析

低壓電力線載波通信中信號傳輸特性分析2006-12-2215:49引言隨著供電管理自動化的發(fā)展，遠程集中抄表系統(tǒng)已經(jīng)獲得越來越廣泛的應用［1］。在集中抄表系統(tǒng)的推廣使用過程中，利用低壓電力線作為通信信道的技術(shù)已經(jīng)日益體現(xiàn)出其優(yōu)勢。此，在使用電力線作為信號傳輸媒介之前，需要對它的信道特性進行分析。10kV220V/380V干擾大且時變性大等特點低壓電力線上輸入阻抗及其變化發(fā)送機的效率，增加網(wǎng)絡(luò)的輸入功率有重大意義。化也不同，所以實際情況非常復雜，甚至使輸入阻抗的變化不可預測。0.1Ω變到大100Ω10001出于同樣的原因，電力線上不同位置的輸入阻抗也會不同。在由許多電阻、電容和電感組成的網(wǎng)絡(luò)中，從不同的點上看進去，輸入阻抗顯然是不同的。圖1的兩曲線就是在同一個低壓電力線網(wǎng)的不同地點測得的?？梢钥闯觯盘栞斎朦c的不同對輸入阻抗的影響是非常大的。收機的輸入阻抗難以與之保持匹配，因而給電路設(shè)計帶來很大的困難。低壓電力線上高頻信號的衰減及其變化高頻信號在低壓電力線上的衰減是低壓電力線載波通信遇到的又一個實際總的來說，信號傳輸?shù)木嚯x越遠，信號衰減就越厲害。但是，由于電力線是信號頻率與信號衰減有著直接的關(guān)系。IS5dB。由于距離很近，發(fā)送與接收I20m～300mISI50dB。從I60kHz25dB200kHz，50dB。A1A220m～300mI，A1A210dB10μF100kHz0.16Ω。這對于低壓電力線載波通信系統(tǒng)可以說是一個巨大的障礙。為晚上在同一地點測得的衰減曲線。因為ISI20dB跨相傳輸中，衰減的波動比較大，在某些頻率上的衰減比白天還要大20dB。這可能是電抗性負載、反射、多徑傳播或駐波等現(xiàn)象造成的影響。150kHz150kHzkHz50kHz～150kHz的頻率范圍內(nèi)也可能會出現(xiàn)很大的衰減。10°～330°)通信系統(tǒng)的工作。這一點將在后面詳細闡述。中就可以看出。由于負載的變化是隨機的，所以信號衰減也會隨機地發(fā)生變化。但是，從統(tǒng)計上來說，這種變化還是有一定的定性規(guī)律可尋的。多數(shù)情況下，電力線上負載的大小、性質(zhì)是按照一定規(guī)律在一定范圍內(nèi)變化，例如，在工業(yè)區(qū)，白天的衰減比晚上大，而在居民區(qū)，晚上另外，接收機所處的位置不同，信號的衰減也不同。在某些負載，如彩色電視機、計算機等的旁邊，高頻信號的衰減往往會增大許多。點，線路阻抗發(fā)生突變，高頻信號會在此發(fā)生反射，因而使信號衰減增大。從以上分析可以看出，在總體上，電力線上的衰減隨著頻率的增加而增加，但在某些頻率，由于負載產(chǎn)生的共振現(xiàn)象和傳輸線效應的影響，衰減會出現(xiàn)突然10dB很大。這種變化對載波通信設(shè)備的設(shè)計有很大的影響。低壓電力線傳輸干擾特性分析在低壓電力線上進行數(shù)據(jù)通信時的另一個需要認真研究的重要問題是電力在電力線上的用電設(shè)備產(chǎn)生的，并對數(shù)據(jù)通信有更嚴重的影響。經(jīng)過研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，電力線上的干擾不能被簡單地認為是可加性高斯白噪4低壓電力線上干擾的周期性在以前的研究中發(fā)現(xiàn)，諧波噪聲以交流電頻率(fAC)的整數(shù)倍出現(xiàn)，因此我310V產(chǎn)生這種周期性干擾的原因是由于許多用電設(shè)備會在工頻交流電基波的某個ACAC2100Hz2ACAC33ms。而許多開關(guān)電源、逆變器等還可能產(chǎn)生頻率高于100Hz性干擾。34kHz8kHz7dB～8dB。因此，這種周期干10kHz4800bit/s大的影響。3低壓電力線上干擾的隨機性除了上述的周期性和連續(xù)性的干擾外，電力線上還存在許多隨機發(fā)生的干脈沖（脈沖群），而這一暫態(tài)過程受多種因素影響，分散性極大。5.5μs，75μs。雷電波沿線路侵入變電站，并通過0.5μs100kHz另外，低壓電力線路上的各種大功率負載的突然開關(guān)、大功率電機的啟停過程、功率因數(shù)補償電容器的投切以及短路、故障切除和重合閘等都會引起電壓、電流的突變和諧波分量的增加。而在離接收機近距離的范圍內(nèi)，某些中小功率的負載，如日光燈、計算機等的開關(guān)也會產(chǎn)生較大的突發(fā)脈沖干擾而影響通信。低壓電力線上干擾的多變性2又要求其成本要限制在一定的范圍內(nèi)。這些對系統(tǒng)的設(shè)計而言是一個很大的挑戰(zhàn)。低壓電力線載波通信已經(jīng)朝著使用擴頻通信技術(shù)的方向發(fā)展。采用擴頻通信技4.5W100m外撰文介紹。高鋒，男，副教授，現(xiàn)從事工業(yè)自動化的教學與研究工作。董亞波，男，博士研究生，現(xiàn)從事工業(yè)自動化、計算機通信的研究。參考文獻1，邵源，鐘炬，周昭茂(ShaoYuan,ZhongJu,ZhouZhaomao).關(guān)于低壓用戶集中抄表系統(tǒng)綜述(ASurveyofAutomatedMeterReadingSystemforLowVoltageCustomers).電力系統(tǒng)自動化(AutomationofElectricPowerSystems)，1999，23(17)2，RadfordD.Spread-SpectrumDataLeapThroughACPowerWiring.IEEESpectrum,19963，ChanMHL,DonaldsonRW.AttenuationofCommunicationSignalsonResidentialandCommercialIntrabuildingPower-DistributionCircuits.IEEETransonElectromagneticCompatibility,1986,EMC-28(4)4，VinesRM,TrussellHJ,GaleLJ,etal.NoiseonResidentialPowerbutionCircuits.IEEETransonElectromagneticCompatibility,1984,MC-26(4)(YangYinmei).（二源及其特性(ElectromagneticC