浅析电力线载波通信技术

浅析电力线载波通信技术

葛静华北电力大学电子与通信工程系

［摘要］［关键词本文介绍了电力线载波通信的发展及特点，文中主要就高压电力线载波通信、中压配电网电力线载波数据通信和低压用户配电网电力线载波通

信，以及与其相关的关键技术问题进行了讨论。

］电力线载波通信发展应用

一、电力线载波通信的发展及现状

二、电力线载波通信的特点三、目前需要考虑的一些技术问题

电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的，它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主的方式建立了电力系统专用通信网。但是，由于我国电力通信发展水平的不平衡，由于电力通信规程要求主要变电站必须具有两条以上不同通信方式的互为备用的通信信道，由于电力线载波技术革新带来的新的载波功能以及由于昔日数量庞大的电力线载波机的更新换代，都导致了电力线载波机虽然作为电力通信的辅助通

信方式，但是在全国仍然存在较大的市场需求，全国共有约２０家企业从事高压电力线载波机的开发和生产。

电力线载波通信技术出现于本世纪二十年代初期。它以电力线路为传输通道，具有可靠性高、投资少、见效快、与电网建设同步等得天独厚的优点。五、六十年代，我国开始研制自己的ＺＤＤ－１型电力线载波机，未能实现产品化。后经过不断改进，形成了具有中国特色的ＺＤＤ－５型电力线载波机。七十年代时期，我国模拟电力线载波机技术已趋成熟，当时以ＺＤＤ－１２、ＺＪ－５、ＺＢＤ－３机型为代表，在技术指标上得到了较大地提高，并成为我国应用时间最长的主流机型。八十年代中期，电力线载波技术开始了单片机和集成化的革命，产生了小型化、多功能的载波机。到了九十年代中期，以ＳＮＣ－５电力线载波机为代表，在国内首次采用了ＤＳＰ（数字信号处理）技术，将载波机音频至中频部分的信号处理使用ＤＳＰ器件来完成，实现了软件调制、滤波、限幅和自动增益控制。到了九十年代末期，采用新西兰生产的Ｍ３４０数据复接器（目前国内已有自主知识产权的同类产品），结合电力线载波机的高频部分为一体的全数字多路复接的载波机问世。这一成果提高了载波机的通信容量，从根本上初步解决了载波机通信容量小的技术“瓶颈”问题，从而为电力线载波市场带来了空前的机遇。

高压电力线路的路由走向沿着终端站到枢纽站，再到调度所，正是电力调度通信所要求的合理路由，并且载波通道建设只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此当之无愧成为电力通信的基本通信方式，尤其在边远地区更是这样。电力线载波通道往往先于变电站完成建设，对于新建电站的通信开通十分有利。为此，只要妥善解决电力线载波信道的容量问题，载波通信的优势就会显现出来。在中压配电网载波和低压用户电网载波中，节省线路建设费用，无须考虑破坏家庭已装修环境，也仍然是载波通信的优势。

有两个原因要求电力线载波机具有较高的可靠性，一是在电力系统中传输重要调度信息的需要；另一是电压隔离的人身安全需要。为此，国家质检总局从八十年代开始即对电力线载波机（类）产品实行了强制性生产许可证管理。目前大多数高压及中压电力线载波机生产企业已按照生产许可证的要求建立了较为完善的质量体系。

现代通信对电力线载波的要求也更侧重于网络方面，需要将原先仅限于通道的概念扩展为网络概念。以往的电力线载波机主要靠自动盘和音转接口实现小范围的联网，而将载波机与调度机协同考虑，实现载波机协同变电站调度机的组网应用以及适当设置能够与通信网监测系统接口的数据采集变送器应当是我们近几年考虑的问题。与高压电力载波不同，电力线载波在中、低压线路上的应用在开始阶段就是建立在网络应用的基础之上的。

目前载波机的设计主要针对高压和农电两个方向来进行，虽然我们研究了许多不同的制式，如呼叫信号有脉冲、单频移频、双频移频和带内编码型；导频制式有单导频、无导频、间歇导频；调制方式有一次、二次和三次调制，但在下面一些方面还需努力，如：组合功放、线路回音抵消、高频数字调制、抗突发噪声的数字复接器、自适应线路阻抗匹配、工艺水平、过程质量管理等。对于远动的防卫度问题，应当尽可能地设计为自适应地保持恒定的防卫度水平，而不是随着话音和远动电平的浮动而改变，这样将更有利于远动信号的传输可靠性。

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（一）我国电力线载波通信的现状

（二）电力线载波通信发展历程

（一）高压载波路由合理，通道建设投资相对较低（二）可靠性要求高

（三）网络应用要求更高

（一）高压电力线载波

（二）中压电力线载波

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的１５％左右时，设备处于闭锁状态而不能操作。大气中的水蒸汽分压要比设备内部的分压大的多，在气体泄漏的同时，环境中的水分会进入设备内使六氟化硫气体的湿度增大而影响电气性能。对于漏气量大的ＧＩＳ电器如果只采用补气的方法，最终将导致设备内部的水分超标。ＧＩＳ设备的漏气点主要有以下部位：管道焊缝、法兰接合面、动触头的拉杆密封部位、套管与法兰的密封部位、阀门、表计与管道、密度继电器、防爆或安全部件、充气或试验接头、组合电器的外壳焊缝等。因此，ＧＩＳ设备充气后应进行严格进行泄漏检测，以消除隐患，保证设备的安全运行。同时应注意，ＳＦ６压力表读数只能作为密封性的辅助检查，气体压力减少并不能说明气体一定有泄露，只有在同一温度下对比不同时间下的压力才能得出正确的结论。

ＳＦ６气体中水分造成的危害一方面是高温下发生化学反应产生ＨＦ等腐蚀性的剧毒物，另一方面使绝缘件表面出现凝露降低绝缘性能，产生放电。固体绝缘介质表面吸附水膜时会使沿面电压分布不均匀，因而使闪络电压低于纯空气间隙的击穿电压，介质表面粗糙，也会使电场分布畸变，从而使闪络电压降低，在高气压时易发生凝露现象，表现更为明显。ＧＩＳ设备充气前抽真空是控制ＳＦ６含水量的重要保证措施，它不仅能减少ＳＦ６气体本身的水分，也减少了罐内其他物质（绝缘体、密封体等）内所含的水分，一般要求在充气之前真空度应达到１３３Ｐａ（即１ｍｍＨｇ）还应继续抽真空一小时以上，以便使有机绝缘材料零部件中的水分有足够的

时间排出。

在装配扩建间隔时，必须确ＳＦ６气体已回收，才能沿圆周方向均匀松开盖板的螺栓连接，在侧面撬松盖板排除余气，才可拆卸螺母，防止余气未排尽，气室压力过大，弹出盖板击伤人员。交流耐压试验前ＧＩＳ设备所有的电流互感器的二次绕组应短路接地，电压互感器的二次绕组应一端接地，避免设备击穿时在二次侧产生过高的过电压。

建设ＧＩＳ变电站，在设计、安装、安全防护方面，都必须针对ＧＩＳ设备的工作原理和特殊结构，把好关键控制点，以确保ＧＩＳ变电站安全可靠灵活运行。

（三）应严格控制ＳＦ６气体的含水量

（一）防止机械伤害。

（二）防止电击伤害。

四、安全防护方面应注意的问题

五、结语

参考文献：

［１］ＧＩＳ设备培训资料汇编广东电网公司，２００６．１１．

［２］罗学琛，ＳＦ６气体绝缘全封闭组合电器（ＧＩＳ）［Ｍ］．北京：中国电力出版社，１９９９

［３］李萍，关于ＧＩＳ安装、试验及设计的思考

研究和测试，摸清其能够为工程应用提供实际参考价值的内在特性及规律。目前的载波数据传输设备需要考虑在传输距离不能达到时的中继问题，不同的调制方法可能采取的中继方式有所不同，并需要现场验证。研究对付突发噪声干扰的有效方法，而不是简单地进行重发校验。目前的载波装置在传输数据可靠性方面的处理应当加强。对于真正的大型、多用户的配电网自动化系统的载波数据传输，目前还缺少实际的第一手运行资料。整个系统的响应速度也需要由此来实地考核。中压电力线载波目前尚处于发展阶段，有些设备采用的技术不够先进和完善，需要在设计方案总体上认真考虑。

低压载波通信在变压器跨相和穿越变压器方面的实用技术需要研究，在多路供电的现场也需解决电源切换时的通信中断问题。这一点关系到通信制式、耦合方式等多方面的设计考虑。解决目前存在的电线上网设备对安装地点的敏感性问题，保持合适的速率并解决“马赛克”图象问题。对于这类载波设备的质量检验，一定要考虑在加入线路噪声的环境下（即在一定的信噪比下）进行传输误码性能的测试。一些企业提出的关于传输距离能力的指标不能作为工程设计的依据。低压载波通信最终实现高性能、低价格的关键在于专用芯片的设计和制造，而这正是我国微电子行业的弱点所在，加大这一方面的研究和投资力度对于低压载波通信的实用化至关重要。

电力线载波通信在我国是一门即古老又年轻的学科，其近几年来的技术发展对于电力线载波通信在高压到低压各个领域里的应用所带来的震撼的确是十分鼓舞人心的。尽管目前在电力线载波通信技术及设备上还不尽完善，但她所激发的巨大市场潜力已促使我国众多的企业毅然投入到这一领域的研发之中。据了解，这种投入之大、企业之多和热情的高涨程度在电力线载波业界都是前所未有的。可以相信，电力线载波通信的明天是辉煌的。

（三）低压电力线载波

四、结束语

参考文献：

［１］国电通信中心，电力通信发展历程，国电通信中心网站［２］高锋、董亚波，低压电力线载波通信中信号传输特性分析，电力系统自动化时代

［３］刘翔任冀溢，３３０ｋＶ输电线路高频参数测试分析，中国电机工程学会电力通信专业委员会，１９９１

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