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第三章第三章 电力线载波通信电力线载波通信n概述概述n电力线载波通信系统电力线载波通信系统n数字电力线载波机数字电力线载波机n电力线载波通信新技术电力线载波通信新技术第一节第一节 概述概述n电力线载波通信(也称PLC-Power Line Carrier)是利用高压输电线作为传输通路的载波通信方式，用于电力系统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通信及各种信息传输。电力线路是为输送50Hz强电设计的，线路衰减小，机械强度高，传输可靠，电力线载波通信复用电力线路进行通信不需要通信线路建设的基建投资和日常维护费用，在电力系统中占有重要地位。n电力线载波通信是电力系统特有的通信方式。一、电力线载波通信的特点1.独特的耦合设备 电力线路上有工频大电流通过，载波通信设备必须通过高效、安全的耦合设备才能与电力线路相连。这些耦合设备既要使载波信号有效传送，又要不影响工频电流的传输，还要能方便地分离载波信号与工频电流。此外，耦合设备还必须防止工频电压、大电流对载波通信设备的损坏，确保安全。一、电力线载波通信的特点（续）2.线路频谱安排的特殊性电力线载波通信能使用的频谱由三个因素决定：（1）电力线路本身的高频特性。（2）避免50Hz工频的干扰。（3）考虑载波信号的辐射对无线电广播及无线通信的影响。我国统一规定电力线载波通信使用的频率范围为40500KHz。一、电力线载波通信的特点（续）3.以单路载波为主 电力系统从调度通信的需要出发，往往要依靠发电厂、变电所同母线上不同走向的电力线开设载波来组织各方向的通信。由于能使用频谱的限制、通信方向的分散以及组网灵活性的考虑，电力线通信大量采用单路载波设备。一、电力线载波通信的特点（续）4.线路存在强大的电磁干扰n由于电力线路上存在强大的电晕等干扰噪声，要求电力线载波设备具有较高的发信功率，以获得必需的输出信噪比。n另外，由于50Hz谐波的强烈干扰，使得0.3-3.4KHz的话音信号不能直接在电力线上传输，只能将信号频谱搬移到40KHz以上，进行载波通信。第二节 电力线载波通信系统一、电力线载波通信系统构成一、电力线载波通信系统构成 电力线载波通信系统主要由电力线载波机、电力线路和耦合设备构成，如图3-1。其中耦合装置包括线路阻波器GZ、耦合电容器C、结合滤波器JL（又称结合设备）和高频电缆HFC，与电力线路一起组成电力线高频通道。GGCCJLJL载波机A载波机BGZGZ耦合装置耦合装置电力线路HFCHFC变压器变压器发电机发电机图3-1 各构成部分的作用n电力载波机：是电力线载波通信系统的主要组成部分，主要实现调制和解调，即在发端将音频搬移到高频段电力线载波通信频率，完成频率搬移，载波机性能好坏直接影响电力线载波通信系统的质量。n耦合电容C和结合滤波器JL组成一个带通滤波器，其作用是通过高频载波信号，并阻止电力线上的工频高压和工频电流进入载波设备，确保人身、设备安全。各构成部分的作用（续）n线路阻波器GZ串接在电力线路和母线之间，是对电力系统一次设备的“加工”，故又称“加工设备”，加工设备的作用是通过电力电流、阻止高频载波信号漏到变压器和电力线分支线路等电力设备，以减小变电站和分支线路对高频信号的介入损耗及同一母线不同电力线路上高频通道。n结合设备连接载波机与输电线，它包括高频电缆，作用是提供高频信号通路。n输电线既传输电能又传输高频信号。（二）调制方式 电力线载波机采用的调制方式主要有双边带幅度调制、单边带幅度调制和频率调制三种，其中单边带幅度调制方式应用最为普遍，本节主要介绍这种调制方式。n单边带幅度调制(SSB)也称单边带调幅，一般采用两次调制及滤波的方法，将双边带调幅产生的两个边带除去一个，载频也被抑制。它有以下优点：（1）接收频带减为一半，噪声及干扰影响减小。（2）提高了电力线载波频谱的利用率。（3）发送功率集中在一个边带中，利用率高。四、电力线载波通信方式与转接方式（一）电力线载波通信方式n电力线载波通信的方式主要由电网结构、调度关系和话务量多少等因素决定，一般有定频通信方式、中央通信方式、变频通信方式三种。目前我国主要采用定频通信方式和中央通信方式两种。1定频通信方式n定频通信方式如图3-7 所示，这种方式应用最普遍。一对一的定频通信方式又是定点通信，传输稳定，电路工作比较可靠。图3-72中央通信方式n为实现图3-7中A站与B、C两站通话需要，也可采用中央通信方式(见图3-8)。采用这种方式，在A、B、C三站或更多站间通信可只使用一对频率，节约了载波频谱也节约了设备数量。但这种方式只限A站与B、C两站或更多外围站分别通话。各外围站之间不能通话。因此，这种方式只宜在通话量少的简单通信网中使用，如集中控制站对无人值守变电所的通信。图3-8（三）变频通信方式n为克服中央通信方式的不足，使各站间都能通话，仍只使用一对频率，可以采用变频通信方式(图3-9)。平时A、B、C三机不发信号，发送频率都为f2，接收频率为f1。任一站拿起话机要通话时，该机就发信号并将发送频率改为f1，接收频率改为f2，其他站频率仍不改变，在被叫站被选择呼通后，拿起话机与主叫站通话。图3-9（二）电力线载波通信的转接方式n电力线载波通信中，为了组成以调度所为中心的通信网，经常需要进行电路转接。常用的转接方式有两种：话音、远动通路同时转接和话音通路单独转接方式。当话音、远动同时转接时，可采用中频转接或低频转接；当话音通路单独转接时，应采用音频转接。各种转接的原理及特点如下。1中频转接n指转接的信号为中频信号，即不通过中频调制与解调来实现转接，如图3-10所示图3-102低频转接n低频转接也属于话音和远动通路同时转接的方式，如图3-11所示，两台中转载波机在在中频调制前的“低转发”与中频解调后的“低转收”端彼此相互连接，即可实现低频转接。这种方式可实现最终同步，传输电平稳定。图3-113音频转接n图3-12给出了音频转接示意图，音频转接是对同时传输远动信号的载波机为了单独转接话音信号而设置的，具有低频转接的全部优点，且仅转接音频信号，可构成灵活的电话通信网。所以，目前电力线载波机大量采用音频转接。图3-12本章要点n由于滤波器技术性能的限制及分路、转换的要求，一般载波机中都采用多级变频。n电力线载波通信与一般明线载波系统相比有很多独特的地方，如线路耦合、频谱安排、抗干扰等。根据电力通信的具体情况，电力线载波以单路载波为主，其信号复用体现在远动、远方保护信号与话音信号的复用上。n电力线载波机由发信支路、收信支路、自动电平调节、呼叫系统、自动变换系统等部分组成。收/发双方利用导频信号(中频载频)实现最终同步。本章要点n电力线载波通信系统采用定频、变频、中央等通信方式。转接时可采用中频转接，亦可采用低频转接、音频转接。n压缩扩张器是电力线载波机中抑制噪音、提高通信质量的一个重要部件。n为了方便使用，电力线载波往往分为音频架和高频架二个部分。音频架安装在调度所，高频架安装于变电站，其间用音频线连接。n电力线载波通信的发展方向是采用数字式电力线载波机，实现数字通信。作业1.画出相-地耦合方式的电力线载波通信系统的结构示意图，说明各个功能部件的作用。2.电力线载波通信系统有哪三种通信方式？各有何特点？