低压电力线载波通信中信号传输特性分析

低压电力线载波通信中信号传输特性分析2006-12-2215:49引言随着供电管理自动化的发展，远程集中抄表系统已经获得越来越广泛的应用［1］。在集中抄表系统的推广使用过程中，利用低压电力线作为通信信道的技术已经日益体现出其优势。此，在使用电力线作为信号传输媒介之前，需要对它的信道特性进行分析。10kV220V/380V干扰大且时变性大等特点低压电力线上输入阻抗及其变化发送机的效率，增加网络的输入功率有重大意义。化也不同，所以实际情况非常复杂，甚至使输入阻抗的变化不可预测。0.1Ω变到大100Ω10001出于同样的原因，电力线上不同位置的输入阻抗也会不同。在由许多电阻、电容和电感组成的网络中，从不同的点上看进去，输入阻抗显然是不同的。图1的两曲线就是在同一个低压电力线网的不同地点测得的。可以看出，信号输入点的不同对输入阻抗的影响是非常大的。收机的输入阻抗难以与之保持匹配，因而给电路设计带来很大的困难。低压电力线上高频信号的衰减及其变化高频信号在低压电力线上的衰减是低压电力线载波通信遇到的又一个实际总的来说，信号传输的距离越远，信号衰减就越厉害。但是，由于电力线是信号频率与信号衰减有着直接的关系。IS5dB。由于距离很近，发送与接收I20m～300mISI50dB。从I60kHz25dB200kHz，50dB。A1A220m～300mI，A1A210dB10μF100kHz0.16Ω。这对于低压电力线载波通信系统可以说是一个巨大的障碍。为晚上在同一地点测得的衰减曲线。因为ISI20dB跨相传输中，衰减的波动比较大，在某些频率上的衰减比白天还要大20dB。这可能是电抗性负载、反射、多径传播或驻波等现象造成的影响。150kHz150kHzkHz50kHz～150kHz的频率范围内也可能会出现很大的衰减。10°～330°)通信系统的工作。这一点将在后面详细阐述。中就可以看出。由于负载的变化是随机的，所以信号衰减也会随机地发生变化。但是，从统计上来说，这种变化还是有一定的定性规律可寻的。多数情况下，电力线上负载的大小、性质是按照一定规律在一定范围内变化，例如，在工业区，白天的衰减比晚上大，而在居民区，晚上另外，接收机所处的位置不同，信号的衰减也不同。在某些负载，如彩色电视机、计算机等的旁边，高频信号的衰减往往会增大许多。点，线路阻抗发生突变，高频信号会在此发生反射，因而使信号衰减增大。从以上分析可以看出，在总体上，电力线上的衰减随着频率的增加而增加，但在某些频率，由于负载产生的共振现象和传输线效应的影响，衰减会出现突然10dB很大。这种变化对载波通信设备的设计有很大的影响。低压电力线传输干扰特性分析在低压电力线上进行数据通信时的另一个需要认真研究的重要问题是电力在电力线上的用电设备产生的，并对数据通信有更严重的影响。经过研究已经发现，电力线上的干扰不能被简单地认为是可加性高斯白噪4低压电力线上干扰的周期性在以前的研究中发现，谐波噪声以交流电频率(fAC)的整数倍出现，因此我310V产生这种周期性干扰的原因是由于许多用电设备会在工频交流电基波的某个ACAC2100Hz2ACAC33ms。而许多开关电源、逆变器等还可能产生频率高于100Hz性干扰。34kHz8kHz7dB～8dB。因此，这种周期干10kHz4800bit/s大的影响。3低压电力线上干扰的随机性除了上述的周期性和连续性的干扰外，电力线上还存在许多随机发生的干脉冲（脉冲群），而这一暂态过程受多种因素影响，分散性极大。5.5μs，75μs。雷电波沿线路侵入变电站，并通过0.5μs100kHz另外，低压电力线路上的各种大功率负载的突然开关、大功率电机的启停过程、功率因数补偿电容器的投切以及短路、故障切除和重合闸等都会引起电压、电流的突变和谐波分量的增加。而在离接收机近距离的范围内，某些中小功率的负载，如日光灯、计算机等的开关也会产生较大的突发脉冲干扰而影响通信。低压电力线上干扰的多变性2又要求其成本要限制在一定的范围内。这些对系统的设计而言是一个很大的挑战。低压电力线载波通信已经朝着使用扩频通信技术的方向发展。采用扩频通信技4.5W100m外撰文介绍。高锋，男，副教授，现从事工业自动化的教学与研究工作。董亚波，男，博士研究生，现从事工业自动化、计算机通信的研究。参考文献1，邵源，钟炬，周昭茂(ShaoYuan,ZhongJu,ZhouZhaomao).关于低压用户集中抄表系统综述(ASurveyofAutomatedMeterReadingSystemforLowVoltageCustomers).电力系统自动化(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