电力系统载波通讯原理

以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备十分牢固的支撑结构，并架设3条以上的导体(一般有三相良导体及一或两根架空地线)，所以输电线输送工频电流的同时，用之传送载波信号，既经济又十分可靠。这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。电力线载波通信与一般架空线载波通信的不同点是：在同一电网内可用的频谱范围自8kHz～500kHz，只能开通有限的通道,如每个单向通道需占用标准频带4kHz,则该频带不能重复使用，否则将产生严重的串音干扰。故一般电力线载波设备均采用单路单边带，每条通道双向占用2×4kHz带宽,总共61条电路。如果需要开更多电路，则必须采取加装电网高频分割滤波器的隔离措施。电力线载波通道的基本结构如图[电力线载波通道结构]所示。载波机的收发信端用高频电缆经结合滤波器(起阻抗匹配及工频电流接地作用)联接耦合电容器（起隔离工频高压的作用）,将载波电流传送到输电线上,阻波器用以防止载波电流流向变电所母线侧，减小分流损失。载波电流与输电线的耦合方式分为相相耦合及相地耦合两类。相相耦合传输衰耗较小，但耦合设置投资较大。相地耦合传输衰耗较大，但耦合设置投资较小。在采用对地绝缘的架空避雷线的输电线上（雷击时通过绝缘子的放电间隙对地放电），也可以将载波电流耦合到架空地线上，称为地线载波。如果高压输电线的相导线是导线，则耦合在两条子导线之间开通的载波称为相载波（此时导线间必须彼此绝缘起来）。发信功率由于载波电流在电力线上传输时会向空间辐射电磁波，干扰该频段内的广播和飞行、航海等导航业务，所以各国均对发信功率加以，通常10瓦输出可传输几百公里，而某些大于1000公里的线路，也允许将输出功率提高到100瓦。频带复用现代大多数电力线载波机，均采用标准4kHz 频谱,其中有效传输频带为300～3400Hz。为了节约使用有效频带,采用频分复用技术，将300～2000Hz一段传送话音，2400～3400Hz上音频段传送远动数据或高频保护信号。还有些载波机配有专用的控制接口，利用同一

载波通道瞬时切换传送高频保护信号，统称为复用载波机。

l高频阻波器

高频阻波器是用以高频载波信号向不需要的方向传输以防止其它高频信号

串入高频载波信号造成干扰的设备。从图1可以看出，高频阻波器串联在高压输电线路上，因此它具备承受强大供电电流、供电电压及瞬间短路电流的能力。图2是阻波器的原理图。

阻波器是由强流线圈Ln、保护器件FB以及调谐网络组成。线圈Ln是能够通过工频电流的电抗器，其额定电感在0．2～2MH左右，不同的输电等级对其要求不同。由公式Xu=2πfL可知。它对50HZ的工频电流阻抗很小（1Ω左右），对输电系统几乎没有影响。

由C1、L1、C2、R组成的调谐网络的作用是使阻波器在单个或多个频率上都有较高的阻抗，进一步的提高了阻波器的阻塞能力，展宽阻塞频带。电阻R

为阻尼电阻，是为了防止变电站的电抗分量呈容性时与阻波器发生串联谐振（图3是阻波器的特性曲线图）。保护

器件FB是为了保护阻波器不受其两端可能产生的瞬间过电压的损坏，一般由阀型避雷器间隙和非线性电阻组成。

2耦合电容器

耦合电容器接在结合滤波器与高压导线之间，它是一个耐高压的瓷瓶油浸（十二烷基苯）纸介绝缘电容，其容量随电压等级的不同而不同。其作用是将载波设备与电力线上的高电压、操作过电压及雷电过电压等隔离开，防止高电压进入通信设备，同时使高频载波信号能顺利地耦合到高压线路上。

3结合滤波器

结合滤波器在耦合电容器低压端和高频电缆之间。它是由接地刀闸K、避雷器、排流线圈L1、调谐网络L2、C1、匹配变量器B组成（见图4）。

结合滤波器用来补偿耦合电容器的容抗分量，以提高载波信号的传输效率。它和耦合电容器配合组成高通或不对称带通滤波器，把载

波信号耦合到高压电力线路上去，抑制邻线其它载波信号和线路50HZ谐波以及线路上其它干扰信号进入载波机的收信之路。

电力线高频通道的输入阻抗，相相耦合方式为600Ω，相地耦合方式为400Ω；而载波机输出阻抗为75Ω（或100Ω），这就需要滤波器中的匹配变量器B来完成阻抗变换。

当耦合电容器下端开路时，对他即呈现一个相当于输电电压的静电位。为了降低这个威胁人身安全的电位，在结合滤波器中接有一个排流线圈L1。L1对50HZ的工频电流阻抗很低，可以使耦合电容器下端对地工频电压在几V范围内，而对高频载波信号有很高的阻抗，不会把载波信号旁路入地。

通过以上分析可知，电力线载波通信质量的保证与高频通道有着直接关系，高频通道的频率特性好，就能有效的防止外来高频谐波的干扰，高效率地传输载波信号，否则将会使通话质量下降，严重时可造成通话中断。