入职通信培训-电力载波通信-29页PPT课件

1、电力载波通信1电力系统通信是从电缆通信和电力线载波通信的基础上发展起来的，尽管目前已大量采用数字微波通信、数字光纤通信等通信方式，但电力线载波通信在电力系统中仍然占据着重要的、特殊的地位，尤其是系统中常用的电力线载波通道来传输继电保护信号，其重要性显而易见。1、概念2将模拟信号或数字信号经合适的调制方式，调制到一定的频段，通过交流或直流输电线路传送信号的通信方式。 概念32、电力线载波通信的主要特点优点：1、它用高压输电线作传输介质，线路非常坚固。所以它是电路稳定运行的可靠保证。2、不论距离远近，所需投资较少。尤其是距离较长时，更显出它的优越性。不像其他通信方式，需要许多中继站。例如，葛洲坝到

2、上海的直流载波电路长达1050公里，也只在安庆设立了一个中继站。3、电力线的走向与变电站和远方保护通道的走向完全一致，所以，电力线载波通信是散布站之间的最为经济的通信方式。44、用电力线载波传输电力系统的各种信息如远方保护信号的技术已经非常成熟，并被实践证明是非常有效和可信赖的。5、当前的电力载波机已经大量采用数字化技术，性能更先进、更灵活。 电力线载波通信的主要特点5缺点：1、电力线载波通信对电力线的各种噪音干扰比较敏感。为了提高通信质量，必须提高载波机的发信功率，所以电力线载波机的发信功率一般都在10W至100W之间。2、使用的频谱受到限制。比如我国规定电力线载波的频谱为40KHz至500

3、KHZ，在全部可用的频带内最多只能安排115条电路。当邻近区域中运行的电路较多时，频谱安排就显得比较困难。2、电力线载波通信的主要特点63、传输电路的容量比较小。一台单路载波机只能传输一路信息。4、传输保护信号时，远方保护命令信号与系统故障几乎同时发生，而此时通道比较容易受到不利因素的影响（噪音干扰或通道衰耗增大甚至通道中断），为此对设备有一些特殊的要求。2、电力线载波通信的主要特点7音频信号的范围300hz-3400hz声音的能量主要集中在低频段，声音的清晰度主要取决于高频段。欣赏音乐时，人们希望声音的频带越宽越好，但如果仅仅是为了听清对方的讲话，则只要传输其中的一段频率的信号就可以了，因为

4、传输信号的频带过宽将使频谱的利用率降低并使传输设备复杂化。ITU-T（即原CCITT组织）推荐的电话频带宽度主要有三种：300Hz至2000Hz、300Hz至2400Hz、300Hz至3400Hz，它们分别被称作窄频带、一般宽度频带和宽频带。所以传输一路电话信号只需约2至3KHz带宽就够了。3、电力线载波通信的基本工作原理8音频信号可以通过音频电缆直接传输，但这样做效率很低，也传不远。为此可以将音频信号调制到较高频率的信号上进行传输。在传统的电力线载波机中，大多采用两次调制的方式。先将音频信号调制到频率为十几千赫兹（也有更高频率的）的载波信号上，变换成中频信号，再将中频信号调制到频率为几十至几

5、百千赫兹的载波信号上，变换成高频信号，再将它传递到对方。数字化的电力线载波机，音频信号变换为数字信号，然后由载波机的DSP（数字信号处理器）电路对其进行处理，将音频信号变换为高频信号。所以说，信号处理的过程已截然不同，但从结果上看，与模拟载波机的两次调制是一样的。3、电力线载波通信的基本工作原理9在发信侧将音频信号变换为高频信号的过程称作为信号的调制；在收信侧将高频信号还原为音频信号的过程称作为信号的反调制或解调。信号的调制有调幅、调频和调相三种方式。电力线载波机主要采用调幅和调频方式。3、电力线载波通信的基本工作原理10在信号的频谱图上，一个载波信号经调制信号调幅后，会产生两个边带信号，频率

6、高于载波频率的信号是上边带信号，频率低于载波频率的信号是下边带信号。这两个边带所包含的信息是完全一样的，所以只需要传输其中的一个边带信号就足够了（甚至连载波信号本身也不予传输）。这样做可以节省频谱，提高功放的利用率，改善信号的信噪比。我国大部分都采用第一次调制后取上边带、第2次调制后取下边带传输方式。只传输一个边带信号的载波机被作为单边带载波机。目前系统中所用的电力线载波机都是单边带载波机。3、电力线载波通信的基本工作原理11在信号的频谱图上，一个载波信号经调制信号调幅后，会产生两个边带信号，频率高于载波频率的信号是上边带信号，频率低于载波频率的信号是下边带信号。这两个边带所包含的信息是完全一

7、样的，所以只需要传输其中的一个边带信号就足够了（甚至连载波信号本身也不予传输）。这样做可以节省频谱，提高功放的利用率，改善信号的信噪比。我国大部分都采用第一次调制后取上边带、第2次调制后取下边带传输方式。只传输一个边带信号的载波机被作为单边带载波机。目前系统中所用的电力线载波机都是单边带载波机。3、电力线载波通信的基本工作原理12每一种型号载波机的发信功率是确定的。某一信号占用整机多少发信功率是根据其对传输的信噪比要求来确定的。各种信号对信噪比的要求是不同的。因此，在同一电路中，各种不同信号的发信功率不一样，传输电平也就不一样，这需要经过专门的计算才能确定。3、电力线载波通信的基本工作原理13

8、4、电力线载波通道的组成523452341 线路阻波器2 耦合电容器3 结合滤波器4 高频电缆5 电力线载波机6 接地刀闸11图1 电力线载波相地耦合方式6614高频阻波器被称作为加工设备。它的作用是阻止高频电流流入变电站的母线侧，减少高频电流在传输中的损失。另外，它还可减小一次系统运行方式改变对高频通道的影响。阻波器主要由强流线圈、小电感器、电容器、电阻和避雷器等组成，其中的强流线圈应能通过强大的一次电流。 电力线载波机是构成载波电路的主设备，它完成音频信号与高频信号的转换。它由发信支路和收信支路两大部分组成。4、电力线载波通道的组成15耦合设备由结合滤波器和耦合电容器等设备组成，它的作用是

9、提供高频信号的通路并阻止工频电流进入载波机，保障工作人员的生命安全，实际上它是一个高通滤波器或带通滤波器。其次它还使载波机的阻抗与线路阻抗相匹配。为了降低设备成本，耦合电容器可以与电压互感器合用，即电容式压变。在这种情况下，压变电压从其抽头取出，载波高频信号则从它的下桩头送入或取出。4、电力线载波通道的组成16相地耦合方式： 这是一种最常采用的耦合方式，如图1所示，两侧各用一套耦合设备，将高频信号送上其中的一相电力线。这种耦合方式比较简单，所用设备少，成本低，能够满足一般载波通信的要求。4、电力线载波通道的组成174、电力线载波通道的组成523452641 线路阻波器2 耦合电容器3 结合滤波

10、器4 高频电缆5 电力线载波机6 接地刀闸11图2 电力线载波相相耦合方式3618相相耦合方式 这是另一种较常用的耦合方式，如图2所示，两侧各用两套耦合设备将高频信号送上其中的两相电力线。这种耦合方式运行较为可靠，衰耗较小，但比相地耦合方式要多用两套耦合设备（每侧各多用一套），所以成本较高。远方保护通道通常采用这种耦合方式。 其他的耦合方式还有三相耦合、绝缘地线耦合、相分裂导线耦合等，因为在系统中很少采用，4、电力线载波通道的组成194、电力线载波通道的组成耦合方式电力线结构线路阻抗相地耦合单根导线约400分裂导线约300相相耦合单根导线约600分裂导线约500 根据国际大电网会议的规定，耦合

11、系统线路阻抗的设计值应如表3-1： 表3-1耦合系统的线路阻抗20 （1）当电力线载波高频通道不装高频阻波器时，如遇一次系统运行方式改变，例如开关检修、开关冷备用、线路冷备用等，高频通道的衰耗将发生较大变化，甚至会使电路中断，更不用说线路检修了。 （2）当电力线载波高频通道装有高频阻波器时，一次系统运行方式的改变对电力线载波高频通道的影响将大大减轻，例如开关检修或冷备用仅使高频通道的衰耗变化几个分贝，线路冷备用或热备用对其几科没有影响，即使遇到线路检修状态，只要两侧阻波器之间的线路不接地，通道仍可保持畅通。但通道联调最好在线路冷备用或热备用状态下进行。 一次系统接线方式的改变对电力线载波高频通

12、道的影响215 用电力线载波通道传输继电保护信号 较早期的电力线载波通信主要用来传输话音信号及远动信号。随着数字通信的发展，电力线载波通信已经满足不了需求。目前主要用于500KV线路传输继电保护信号。在电力系统中，高频保护用来传输继电保护信号的就是电力线载波高频通道，高频信号的传输方式和采用的高频通道设备同电力线载波通信完全一样。当然，这不等于说高频保护就是载波通信，它们是两个完全不同的概念。22远方保护的基本概念 现代的超高压电网结构日趋复杂，传送的电功率也越来越大。这对系统的稳定运行提出了更高的要求。被保护的线路和设备一旦发生故障，就要求快速、准确、可靠地予以切除，以免扩大故障范围。要做到

13、这一点，应使继电保护装置及时了解自己保护范围内故障时的实际情况，然后作出迅速反应。而要及时了解故障情况，就应使各站的继电保护装置通过通信电路相互交换（或称传递）收集或测量到的有关信息。这种通过相互交换信息来进行保护的方式被称作为远方保护。国内传统中把它称作为纵联保护。5 用电力线载波通道传输继电保护信号235 用电力线载波通道传输继电保护信号 传输远方保护信号的通信通道叫远方保护通道，有时也简称保护通道。下图画出了一个单向（从A站向B站发远方保护信号）的保护通道示意图。123321跳闸A站B站远方判据本地判据远方保护通道1 继电保护装置2 保护信号接口设备3 电力线载波机单向远方保护通道的组成 24近来在国内的超高压电网中采用电力线载波通道传输继电保护信号，主要用于方向高频保护和高频距离保护，采用移频发信方式。5 用电力线载波通道传输继电保护信号25提高电力线载波远方保护通道抵御噪声和干扰的措施 为了提高电力线载波远方保护通道抵御声和干扰的能力，高频通道部分可以采取以下几种措施：（1）在发送命令信号的时间上设法避开线路故障燃弧开始段的干扰，这段时间一般为1至2ms，命令发信电路比较容易做到这一点。 （2）高频通道尽量采用相相耦合方式。 （3）对远方跳闸等安全性要求很高的保护，可以考虑采用双通道传输命令的方式。4）传输线路的距离较长时，应选用较低的工作频率。这样可以降低