入職通信培訓(xùn)-電力載波通信

1、電力載波通信1l電力系統(tǒng)通信是從電纜通信和電力線載波通信的電力系統(tǒng)通信是從電纜通信和電力線載波通信的根底上開展起來的，盡管目前已大量采用數(shù)字微根底上開展起來的，盡管目前已大量采用數(shù)字微波通信、數(shù)字光纖通信等通信方式，但電力線載波通信、數(shù)字光纖通信等通信方式，但電力線載波通信在電力系統(tǒng)中仍然占據(jù)著重要的、特殊的波通信在電力系統(tǒng)中仍然占據(jù)著重要的、特殊的地位，尤其是系統(tǒng)中常用的電力線載波通道來傳地位，尤其是系統(tǒng)中常用的電力線載波通道來傳輸繼電保護(hù)信號，其重要性顯而易見。輸繼電保護(hù)信號，其重要性顯而易見。2將模擬信號或數(shù)字信號經(jīng)適宜的調(diào)制方式，調(diào)制到一定的頻段，通過交流或直流輸電線路傳送信號的通信方

2、式。 3優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1、它用高壓輸電線作傳輸介質(zhì)，線路非常鞏固。所以它是、它用高壓輸電線作傳輸介質(zhì)，線路非常鞏固。所以它是電路穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。電路穩(wěn)定運(yùn)行的可靠保證。2、不管距離遠(yuǎn)近，所需投資較少。尤其是距離較長時(shí)，更、不管距離遠(yuǎn)近，所需投資較少。尤其是距離較長時(shí)，更顯出它的優(yōu)越性。不像其他通信方式，需要許多中繼站。顯出它的優(yōu)越性。不像其他通信方式，需要許多中繼站。例如，葛洲壩到上海的直流載波電路長達(dá)例如，葛洲壩到上海的直流載波電路長達(dá)1050公里，也公里，也只在安慶設(shè)立了一個(gè)中繼站。只在安慶設(shè)立了一個(gè)中繼站。3、電力線的走向與變電站和遠(yuǎn)方保護(hù)通道的走向完全一致、電力線的走向與變電站和遠(yuǎn)方

3、保護(hù)通道的走向完全一致，所以，電力線載波通信是散布站之間的最為經(jīng)濟(jì)的通信，所以，電力線載波通信是散布站之間的最為經(jīng)濟(jì)的通信方式。方式。4l4、用電力線載波傳輸電力系統(tǒng)的各種信息如遠(yuǎn)方保護(hù)信號的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并被實(shí)踐證明是非常有效和可信賴的。l5、當(dāng)前的電力載波機(jī)已經(jīng)大量采用數(shù)字化技術(shù)，性能更先進(jìn)、更靈活。5缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1、電力線載波通信對電力線的各種噪音干擾比較敏感。、電力線載波通信對電力線的各種噪音干擾比較敏感。為了提高通信質(zhì)量，必須提高載波機(jī)的發(fā)信功率，所以為了提高通信質(zhì)量，必須提高載波機(jī)的發(fā)信功率，所以電力線載波機(jī)的發(fā)信功率一般都在電力線載波機(jī)的發(fā)信功率一般都在10W至至100W之間

4、。之間。2、使用的頻譜受到限制。比方我國規(guī)定電力線載波的頻、使用的頻譜受到限制。比方我國規(guī)定電力線載波的頻譜為譜為40KHz至至500KHZ，在全部可用的頻帶內(nèi)最多只能，在全部可用的頻帶內(nèi)最多只能安排安排115條電路。當(dāng)鄰近區(qū)域中運(yùn)行的電路較多時(shí)，頻條電路。當(dāng)鄰近區(qū)域中運(yùn)行的電路較多時(shí)，頻譜安排就顯得比較困難。譜安排就顯得比較困難。6l3、傳輸電路的容量比較小。一臺單路載波機(jī)只能傳輸一路信息。l4、傳輸保護(hù)信號時(shí)，遠(yuǎn)方保護(hù)命令信號與系統(tǒng)故障幾乎同時(shí)發(fā)生，而此時(shí)通道比較容易受到不利因素的影響噪音干擾或通道衰耗增大甚至通道中斷，為此對設(shè)備有一些特殊的要求。7l音頻信號的范圍音頻信號的范圍300hz

5、-3400hzl聲音的能量主要集中在低頻段，聲音的清晰度主要取聲音的能量主要集中在低頻段，聲音的清晰度主要取決于高頻段。欣賞音樂時(shí)，人們希望聲音的頻帶越寬決于高頻段。欣賞音樂時(shí)，人們希望聲音的頻帶越寬越好，但如果僅僅是為了聽清對方的講話，那么只要越好，但如果僅僅是為了聽清對方的講話，那么只要傳輸其中的一段頻率的信號就可以了，因?yàn)閭鬏斝盘杺鬏斊渲械囊欢晤l率的信號就可以了，因?yàn)閭鬏斝盘柕念l帶過寬將使頻譜的利用率降低并使傳輸設(shè)備復(fù)雜的頻帶過寬將使頻譜的利用率降低并使傳輸設(shè)備復(fù)雜化?；ITU-T即原即原CCITT組織推薦的組織推薦的 頻帶寬度主要有三頻帶寬度主要有三種：種：300Hz至至2000H

6、z、300Hz至至2400Hz、300Hz至至3400Hz，它們分別被稱作窄頻帶、一般寬度頻帶和寬，它們分別被稱作窄頻帶、一般寬度頻帶和寬頻帶。所以傳輸一路頻帶。所以傳輸一路 信號只需約信號只需約2至至3KHz帶寬就夠帶寬就夠了。了。8l音頻信號可以通過音頻電纜直接傳輸，但這樣做效率很低，也傳不遠(yuǎn)。為此可以將音頻信號調(diào)制到較高頻率的信號上進(jìn)行傳輸。l在傳統(tǒng)的電力線載波機(jī)中，大多采用兩次調(diào)制的方式。先將音頻信號調(diào)制到頻率為十幾千赫茲也有更高頻率的的載波信號上，變換成中頻信號，再將中頻信號調(diào)制到頻率為幾十至幾百千赫茲的載波信號上，變換成高頻信號，再將它傳遞到對方。l數(shù)字化的電力線載波機(jī)，音頻信號變

7、換為數(shù)字信號，然后由載波機(jī)的DSP數(shù)字信號處理器電路對其進(jìn)行處理，將音頻信號變換為高頻信號。所以說，信號處理的過程已截然不同，但從結(jié)果上看，與模擬載波機(jī)的兩次調(diào)制是一樣的。9l在發(fā)信側(cè)將音頻信號變換為高頻信號的過程稱作為信號的調(diào)制；在收信側(cè)將高頻信號復(fù)原為音頻信號的過程稱作為信號的反調(diào)制或解調(diào)。信號的調(diào)制有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相三種方式。電力線載波機(jī)主要采用調(diào)幅和調(diào)頻方式。10l在信號的頻譜圖上，一個(gè)載波信號經(jīng)調(diào)制信號調(diào)幅后，會產(chǎn)生兩個(gè)邊帶信號，頻率高于載波頻率的信號是上邊帶信號，頻率低于載波頻率的信號是下邊帶信號。這兩個(gè)邊帶所包含的信息是完全一樣的，所以只需要傳輸其中的一個(gè)邊帶信號就足夠了甚至連載

8、波信號本身也不予傳輸。這樣做可以節(jié)省頻譜，提高功放的利用率，改善信號的信噪比。l我國大局部都采用第一次調(diào)制后取上邊帶、第2次調(diào)制后取下邊帶傳輸方式。只傳輸一個(gè)邊帶信號的載波機(jī)被作為單邊帶載波機(jī)。目前系統(tǒng)中所用的電力線載波機(jī)都是單邊帶載波機(jī)。11l在信號的頻譜圖上，一個(gè)載波信號經(jīng)調(diào)制信號調(diào)幅后，會產(chǎn)生兩個(gè)邊帶信號，頻率高于載波頻率的信號是上邊帶信號，頻率低于載波頻率的信號是下邊帶信號。這兩個(gè)邊帶所包含的信息是完全一樣的，所以只需要傳輸其中的一個(gè)邊帶信號就足夠了甚至連載波信號本身也不予傳輸。這樣做可以節(jié)省頻譜，提高功放的利用率，改善信號的信噪比。l我國大局部都采用第一次調(diào)制后取上邊帶、第2次調(diào)制后

9、取下邊帶傳輸方式。只傳輸一個(gè)邊帶信號的載波機(jī)被作為單邊帶載波機(jī)。目前系統(tǒng)中所用的電力線載波機(jī)都是單邊帶載波機(jī)。12l每一種型號載波機(jī)的發(fā)信功率是確定的。某一信號占用整機(jī)多少發(fā)信功率是根據(jù)其對傳輸?shù)男旁氡纫髞泶_定的。各種信號對信噪比的要求是不同的。因此，在同一電路中，各種不同信號的發(fā)信功率不一樣，傳輸電平也就不一樣，這需要經(jīng)過專門的計(jì)算才能確定1 線路阻波器線路阻波器2 2 耦合電容器耦合電容器3 3 結(jié)合濾波器結(jié)合濾波器4 4 高頻電纜高頻電纜5 5 電力線載波機(jī)電力線載波機(jī)6 6 接地刀閘接地刀閘11圖圖1 電力線載波相地耦合方式電力線載波相地耦合方式6614高頻

10、阻波器被稱作為加工設(shè)備。它的作用是阻止高頻電流流入變電站的母線側(cè)，減少高頻電流在傳輸中的損失。另外，它還可減小一次系統(tǒng)運(yùn)行方式改變對高頻通道的影響。阻波器主要由強(qiáng)流線圈、小電感器、電容器、電阻和避雷器等組成，其中的強(qiáng)流線圈應(yīng)能通過強(qiáng)大的一次電流。 電力線載波機(jī)是構(gòu)成載波電路的主設(shè)備，它完成音頻信號與高頻信號的轉(zhuǎn)換。它由發(fā)信支路和收信支路兩大局部組成。15耦合設(shè)備由結(jié)合濾波器和耦合電容器等設(shè)備組成，它的作用是提供高頻信號的通路并阻止工頻電流進(jìn)入載波機(jī)，保障工作人員的生命平安，實(shí)際上它是一個(gè)高通濾波器或帶通濾波器。其次它還使載波機(jī)的阻抗與線路阻抗相匹配。為了降低設(shè)備本錢，耦合電容器可以與電壓互感器

11、合用，即電容式壓變。在這種情況下，壓變電壓從其抽頭取出，載波高頻信號那么從它的下樁頭送入或取出。16相地耦合方式：相地耦合方式： 這是一種最常采用的耦合方式，如圖這是一種最常采用的耦合方式，如圖1所示，兩側(cè)各所示，兩側(cè)各用一套耦合設(shè)備，將高頻信號送上其中的一相電力線。用一套耦合設(shè)備，將高頻信號送上其中的一相電力線。這種耦合方式比較簡單，所用設(shè)備少，本錢低，能夠滿這種耦合方式比較簡單，所用設(shè)備少，本錢低，能夠滿足一般載波通信的要求。足一般載波通信的要求1 線路阻波器線路阻波器2 2 耦合電容器耦合電容器3 3 結(jié)合濾波器結(jié)合濾波器4 4 高頻電纜高頻電纜5 5 電力線載

12、波機(jī)電力線載波機(jī)6 6 接地刀閘接地刀閘11圖圖2 電力線載波相相耦合方式電力線載波相相耦合方式3618相相耦合方式相相耦合方式 這是另一種較常用的耦合方式，如圖這是另一種較常用的耦合方式，如圖2所示，兩側(cè)各所示，兩側(cè)各用兩套耦合設(shè)備將高頻信號送上其中的兩相電力線。這用兩套耦合設(shè)備將高頻信號送上其中的兩相電力線。這種耦合方式運(yùn)行較為可靠，衰耗較小，但比相地耦合方種耦合方式運(yùn)行較為可靠，衰耗較小，但比相地耦合方式要多用兩套耦合設(shè)備每側(cè)各多用一套，所以本錢式要多用兩套耦合設(shè)備每側(cè)各多用一套，所以本錢較高。遠(yuǎn)方保護(hù)通道通常采用這種耦合方式。較高。遠(yuǎn)方保護(hù)通道通常采用這種耦合方式。 其他的耦合方式還有

13、三相耦合、絕緣地線耦合、相分其他的耦合方式還有三相耦合、絕緣地線耦合、相分裂導(dǎo)線耦合等，因?yàn)樵谙到y(tǒng)中很少采用，裂導(dǎo)線耦合等，因?yàn)樵谙到y(tǒng)中很少采用，19耦合方式電力線結(jié)構(gòu)線路阻抗相地耦合單根導(dǎo)線約400分裂導(dǎo)線約300相相耦合單根導(dǎo)線約600分裂導(dǎo)線約500l 根據(jù)國際大電網(wǎng)會議的規(guī)定，耦合系統(tǒng)線路阻抗的設(shè)計(jì)值應(yīng)如表3-1：l 表3-1耦合系統(tǒng)的線路阻抗20l 1當(dāng)電力線載波高頻通道不裝高頻阻波器時(shí)，如遇一次系統(tǒng)運(yùn)行方式改變，例如開關(guān)檢修、開關(guān)冷備用、線路冷備用等，高頻通道的衰耗將發(fā)生較大變化，甚至?xí)闺娐分袛?，更不用說線路檢修了。l 2當(dāng)電力線載波高頻通道裝有高頻阻波器時(shí)，一次系統(tǒng)運(yùn)行方式的改

14、變對電力線載波高頻通道的影響將大大減輕，例如開關(guān)檢修或冷備用僅使高頻通道的衰耗變化幾個(gè)分貝，線路冷備用或熱備用對其幾科沒有影響，即使遇到線路檢修狀態(tài)，只要兩側(cè)阻波器之間的線路不接地，通道仍可保持暢通。但通道聯(lián)調(diào)最好在線路冷備用或熱備用狀態(tài)下進(jìn)行。21l 較早期的電力線載波通信主要用來傳輸話音信號及遠(yuǎn)動信號。隨著數(shù)字通信的開展，電力線載波通信已經(jīng)滿足不了需求。目前主要用于500KV線路傳輸繼電保護(hù)信號。l在電力系統(tǒng)中，高頻保護(hù)用來傳輸繼電保護(hù)信號的就是電力線載波高頻通道，高頻信號的傳輸方式和采用的高頻通道設(shè)備同電力線載波通信完全一樣。當(dāng)然，這不等于說高頻保護(hù)就是載波通信，它們是兩個(gè)完全不同的概念

15、。22l遠(yuǎn)方保護(hù)的根本概念l 現(xiàn)代的超高壓電網(wǎng)結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，傳送的電功率也越來越大。這對系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的要求。被保護(hù)的線路和設(shè)備一旦發(fā)生故障，就要求快速、準(zhǔn)確、可靠地予以切除，以免擴(kuò)大故障范圍。要做到這一點(diǎn)，應(yīng)使繼電保護(hù)裝置及時(shí)了解自己保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)的實(shí)際情況，然后作出迅速反響。而要及時(shí)了解故障情況，就應(yīng)使各站的繼電保護(hù)裝置通過通信電路相互交換或稱傳遞收集或測量到的有關(guān)信息。這種通過相互交換信息來進(jìn)行保護(hù)的方式被稱作為遠(yuǎn)方保護(hù)。國內(nèi)傳統(tǒng)中把它稱作為縱聯(lián)保護(hù)。23l 傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號的通信通道叫遠(yuǎn)方保護(hù)通道，有時(shí)也傳輸遠(yuǎn)方保護(hù)信號的通信通道叫遠(yuǎn)方保護(hù)通道，有時(shí)也簡稱保護(hù)通道。以下圖畫

16、出了一個(gè)單向從簡稱保護(hù)通道。以下圖畫出了一個(gè)單向從A站向站向B站發(fā)遠(yuǎn)站發(fā)遠(yuǎn)方保護(hù)信號的保護(hù)通道示意圖。方保護(hù)信號的保護(hù)通道示意圖。123321跳閘跳閘A站站B站站遠(yuǎn)方判據(jù)遠(yuǎn)方判據(jù)本地判據(jù)本地判據(jù)遠(yuǎn)方保護(hù)通道遠(yuǎn)方保護(hù)通道1 1 繼電保護(hù)裝置繼電保護(hù)裝置2 2 保護(hù)信號接口設(shè)備保護(hù)信號接口設(shè)備3 3 電力線載波機(jī)電力線載波機(jī)單向遠(yuǎn)方保護(hù)通道的組成單向遠(yuǎn)方保護(hù)通道的組成 24l近來在國內(nèi)的超高壓電網(wǎng)中采用電力線載波通道傳輸繼電保護(hù)信號，主要用于方向高頻保護(hù)和高頻距離保護(hù)，采用移頻發(fā)信方式。25l 為了提高電力線載波遠(yuǎn)方保護(hù)通道抵御聲和干擾的能力，高頻通道局部可以采取以下幾種措施：l1在發(fā)送命令信號的時(shí)間上設(shè)法避開線路故障燃弧開始段的干擾，這段時(shí)間一般為1至2ms，命令發(fā)信電路比較容易做到這一點(diǎn)。l 2高頻通道盡量采用相相耦合方式。l 3對遠(yuǎn)方跳閘等平安性要