入職通信培訓(xùn)-電力載波通信-29頁PPT課件

1、電力載波通信1電力系統(tǒng)通信是從電纜通信和電力線載波通信的基礎(chǔ)上發(fā)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輸繼電保護信號，其重要性顯而易見。1、概念2將模擬信號或數(shù)字信號經(jīng)合適的調(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式。 概念32、電力線載波通信的主要特點優(yōu)點：1、它用高壓輸電線作傳輸介質(zhì)，線路非常堅固。所以它是電路穩(wěn)定運行的可靠保證。2、不論距離遠(yuǎn)近，所需投資較少。尤其是距離較長時，更顯出它的優(yōu)越性。不像其他通信方式，需要許多中繼站。例如，葛洲壩到

2、上海的直流載波電路長達1050公里，也只在安慶設(shè)立了一個中繼站。3、電力線的走向與變電站和遠(yuǎn)方保護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)濟的通信方式。44、用電力線載波傳輸電力系統(tǒng)的各種信息如遠(yuǎn)方保護信號的技術(shù)已經(jīng)非常成熟，并被實踐證明是非常有效和可信賴的。5、當(dāng)前的電力載波機已經(jīng)大量采用數(shù)字化技術(shù)，性能更先進、更靈活。 電力線載波通信的主要特點5缺點：1、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，必須提高載波機的發(fā)信功率，所以電力線載波機的發(fā)信功率一般都在10W至100W之間。2、使用的頻譜受到限制。比如我國規(guī)定電力線載波的頻譜為40KHz至500

3、KHZ，在全部可用的頻帶內(nèi)最多只能安排115條電路。當(dāng)鄰近區(qū)域中運行的電路較多時，頻譜安排就顯得比較困難。2、電力線載波通信的主要特點63、傳輸電路的容量比較小。一臺單路載波機只能傳輸一路信息。4、傳輸保護信號時，遠(yuǎn)方保護命令信號與系統(tǒng)故障幾乎同時發(fā)生，而此時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。2、電力線載波通信的主要特點7音頻信號的范圍300hz-3400hz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，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，則只要傳輸其中的一段頻率的信號就可以了，因為

4、傳輸信號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CCITT組織）推薦的電話頻帶寬度主要有三種：300Hz至2000Hz、300Hz至2400Hz、300Hz至3400Hz，它們分別被稱作窄頻帶、一般寬度頻帶和寬頻帶。所以傳輸一路電話信號只需約2至3KHz帶寬就夠了。3、電力線載波通信的基本工作原理8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行傳輸。在傳統(tǒng)的電力線載波機中，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

5、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。數(shù)字化的電力線載波機，音頻信號變換為數(shù)字信號，然后由載波機的DSP（數(shù)字信號處理器）電路對其進行處理，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，與模擬載波機的兩次調(diào)制是一樣的。3、電力線載波通信的基本工作原理9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)將高頻信號還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。電力線載波機主要采用調(diào)幅和調(diào)頻方式。3、電力線載波通信的基本工作原理10在信號的頻譜圖上，一個載波信號經(jīng)調(diào)制信號調(diào)幅后，會產(chǎn)生兩個邊帶信號，頻率

6、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。我國大部分都采用第一次調(diào)制后取上邊帶、第2次調(diào)制后取下邊帶傳輸方式。只傳輸一個邊帶信號的載波機被作為單邊帶載波機。目前系統(tǒng)中所用的電力線載波機都是單邊帶載波機。3、電力線載波通信的基本工作原理11在信號的頻譜圖上，一個載波信號經(jīng)調(diào)制信號調(diào)幅后，會產(chǎn)生兩個邊帶信號，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。這兩個邊帶所包含的信息是完全一

7、樣的，所以只需要傳輸其中的一個邊帶信號就足夠了（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。我國大部分都采用第一次調(diào)制后取上邊帶、第2次調(diào)制后取下邊帶傳輸方式。只傳輸一個邊帶信號的載波機被作為單邊帶載波機。目前系統(tǒng)中所用的電力線載波機都是單邊帶載波機。3、電力線載波通信的基本工作原理12每一種型號載波機的發(fā)信功率是確定的。某一信號占用整機多少發(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)過專門的計算才能確定。3、電力線載波通信的基本工作原理13

8、4、電力線載波通道的組成523452341 線路阻波器2 耦合電容器3 結(jié)合濾波器4 高頻電纜5 電力線載波機6 接地刀閘11圖1 電力線載波相地耦合方式6614高頻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)運行方式改變對高頻通道的影響。阻波器主要由強流線圈、小電感器、電容器、電阻和避雷器等組成，其中的強流線圈應(yīng)能通過強大的一次電流。 電力線載波機是構(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部分組成。4、電力線載波通道的組成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

9、提供高頻信號的通路并阻止工頻電流進入載波機，保障工作人員的生命安全，實際上它是一個高通濾波器或帶通濾波器。其次它還使載波機的阻抗與線路阻抗相匹配。為了降低設(shè)備成本，耦合電容器可以與電壓互感器合用，即電容式壓變。在這種情況下，壓變電壓從其抽頭取出，載波高頻信號則從它的下樁頭送入或取出。4、電力線載波通道的組成16相地耦合方式： 這是一種最常采用的耦合方式，如圖1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。這種耦合方式比較簡單，所用設(shè)備少，成本低，能夠滿足一般載波通信的要求。4、電力線載波通道的組成174、電力線載波通道的組成523452641 線路阻波器2 耦合電容器3 結(jié)合濾波

10、器4 高頻電纜5 電力線載波機6 接地刀閘11圖2 電力線載波相相耦合方式3618相相耦合方式 這是另一種較常用的耦合方式，如圖2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。這種耦合方式運行較為可靠，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），所以成本較高。遠(yuǎn)方保護通道通常采用這種耦合方式。 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，因為在系統(tǒng)中很少采用，4、電力線載波通道的組成194、電力線載波通道的組成耦合方式電力線結(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500 根據(jù)國際大電網(wǎng)會議的規(guī)定，耦合

11、系統(tǒng)線路阻抗的設(shè)計值應(yīng)如表3-1： 表3-1耦合系統(tǒng)的線路阻抗20 （1）當(dāng)電力線載波高頻通道不裝高頻阻波器時，如遇一次系統(tǒng)運行方式改變，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)闺娐分袛啵挥谜f線路檢修了。 （2）當(dāng)電力線載波高頻通道裝有高頻阻波器時，一次系統(tǒng)運行方式的改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)下進行。 一次系統(tǒng)接線方式的改變對電力線載波高頻通

12、道的影響215 用電力線載波通道傳輸繼電保護信號 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)字通信的發(fā)展，電力線載波通信已經(jīng)滿足不了需求。目前主要用于500KV線路傳輸繼電保護信號。在電力系統(tǒng)中，高頻保護用來傳輸繼電保護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就是載波通信，它們是兩個完全不同的概念。22遠(yuǎn)方保護的基本概念 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)定運行提出了更高的要求。被保護的線路和設(shè)備一旦發(fā)生故障，就要求快速、準(zhǔn)確、可靠地予以切除，以免擴大故障范圍。要做到

13、這一點，應(yīng)使繼電保護裝置及時了解自己保護范圍內(nèi)故障時的實際情況，然后作出迅速反應(yīng)。而要及時了解故障情況，就應(yīng)使各站的繼電保護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行保護的方式被稱作為遠(yuǎn)方保護。國內(nèi)傳統(tǒng)中把它稱作為縱聯(lián)保護。5 用電力線載波通道傳輸繼電保護信號235 用電力線載波通道傳輸繼電保護信號 傳輸遠(yuǎn)方保護信號的通信通道叫遠(yuǎn)方保護通道，有時也簡稱保護通道。下圖畫出了一個單向（從A站向B站發(fā)遠(yuǎn)方保護信號）的保護通道示意圖。123321跳閘A站B站遠(yuǎn)方判據(jù)本地判據(jù)遠(yuǎn)方保護通道1 繼電保護裝置2 保護信號接口設(shè)備3 電力線載波機單向遠(yuǎn)方保護通道的組成 24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信號，主要用于方向高頻保護和高頻距離保護，采用移頻發(fā)信方式。5 用電力線載波通道傳輸繼電保護信號25提高電力線載波遠(yuǎn)方保護通道抵御噪聲和干擾的措施 為了提高電力線載波遠(yuǎn)方保護通道抵御聲和干擾的能力，高頻通道部分可以采取以下幾種措施：（1）在發(fā)送命令信號的時間上設(shè)法避開線路故障燃弧開始段的干擾，這段時間一般為1至2ms，命令發(fā)信電路比較容易做到這一點。 （2）高頻通道盡量采用相相耦合方式。 （3）對遠(yuǎn)方跳閘等安全性要求很高的保護，可以考慮采用雙通道傳輸命令的方式。4）傳輸線路的距離較長時，應(yīng)選用較低的工作頻率。這樣可以降低