电力载波通信相关知识

一、电力载波通信相关知识简介

1、通信系统的组成

通信的目的是为了交换信息。一般通信系统的组成可用下图概括：

信源是信息产生的

来源，是一些可视或可闻的信息，这些信息通常都是些非电信号，要转换为电信号才能进行传输，这个工作通常由输入设备完成，如电话机、电报机、摄像机。交换设备是沟通输入设备和发送设备的接续装置，（在其他通信系统有可能不需要这一过程，电信号直接送入到发送设备进行调制）。

发送设备的任务是将各种信息的电信号经过处理（调制）使之满足信道传输的要求。

信道是信息传输的媒介，概括来讲分为有线和无线两种，其中有线传输包括：电力载波、光纤通信；无线传输包括微波、特高频等。

接收设备和输出设备与发送设备和输入设备的作用相反。

1.1载波通信系统的组成

载波通信系统的组成可以用下图表示：

上图中：

用户通常是电话机或远动设备专用的调制解调器；

交换机是接通电话用户的交换机接续设备，分人工和自动接续两种；载波机相当于通信系统的发送和接收设备，它的作用是把语音信号转换成适合线路传输的频率的信号。或将线路传输的高频信号还原成语音信号。

高频通道在电力系统中通常是指，由高频电缆、结合滤波器、耦合电容器、高压线路等组成的传输通道。

2、载波通信系统的类型和应用

在载波通信系统中，根据传输媒介的不同，载波通信可以分为以下几种类型：（1）架空明线载波通信

架空明线是指沿专用通信杆架设的金属线（铁线或铜线），90年代以前，架空明线载波通信在我国长途通信中曾被大量使用，目前，已被光纤通信取代。（2）对称电缆载波通信

对称电缆是埋在地下的一种电缆，电缆分缆芯和护层两部分，传输频带为12－252kHz，可传输60路电话。

（3）同轴电缆载波通信

同轴电缆可架设或埋地，根据同轴线缆的不同，最高传输频率可达60MHz，载波通信容量最高可达13200路。

（4）电力载波通信

电力载波通信是在工频为50Hz的电力输电线路上传输的一种载波通信。根据所使用的耦合方式的不同，分为相地结合和相相结合高频通道。通信所采用有载波通信为相地结合的高频通道、保护专用载波收发信机通常采用相相结合的高频通

道。电力载波通信的传输频带一般为40-500kHz。

（5）架空地线载波通信

在电力线路不直接将架空地线接地（即每个杆塔上安装避雷器再接地）的情况下，采用架空地线传输的电力载波通信。架空地线载波通信分线线耦合和线地耦合两种方式。

（6）分裂相导线载波通信

在超高压输电线路上，大多采用分裂导线，当把导线间的金属支架改为绝缘支架后，每一相的分裂导线就成为一对或几对通信线；由分裂相导线为信道构成的载波通信称为分裂相导线载波通信。

2.1电力载波通信的应用

作为电力系统特有的通信方式，电力载波通信有以下几点应用：

（1）传输电话信号

传输电力生产和行政管理的电话信号是载波通信的主要应用之一。经大量试验人说话的频谱和能量主要集中在300-2000Hz之间。根据IEC（国际电工委员会）的推荐，电话信号的有效传输频带有三种制式：300-3400Hz、300-2400Hz、300-2000Hz。

（2）传输远动信号

远动信号包括反映系统运行参数的遥信和遥测信号，以及厂站端的遥调和遥控等远方控制信号。远动信号的原始信息是采用二进制编码的数据信号。

表示数字信号速率常用单位有波特（Bd）和比特/秒（b/s）,波特是指数据信号的调制速率，即每秒所含单元信号的个数，亦即单位脉冲宽度的倒数。

比特/秒是指信号传输的速率，它与信号的状态数和单元倍所占时间有关。

在二进制中波特数和比特/秒在数量上是相等的。

（3）传输远方保护信号

远方保护是继电保护的一种方式，用于正确有效地控制保护继电器的动作。对远方保护信号的传输，以前大都采用专用通道，近年来开始与语音、远动信号复用载波通道。

ZJ-5型电力载波机(复用载波)音频频带的划分：

二、电力载波通信的基本原理和构成方式

1、载波通信的实现

语音频率的电信号可以直接进行短距离传输, 如需进行长距离传输,可有多种方式如:微波\光纤\载波, 电力载波通信是通过将语音频率频率变换到适合线路传输的较高的频率上传送给对方,对方接收到信号后再经过反变换的方式恢复成语音信号。

所谓频率搬移实质上就是变频。变频器示意图如下：

通常传送上边带（F+f）、下边带（F-f）两个边带和载频分量的方式称为双带制，只传送一个边带，另一个边带与载频被抑制的方式称作单边带抑制载频传输。目前电力载波机通常采用后一种传送方式。

多次变频：要将语音信号搬移至40-500kHz的范围内，可进行一次直接调制至高频，也可以将信号进行若干次调制后变换为合适的传输频率，后者有利于抑制无用信号。

2、载波通信的传输方式

为实现载波通信系统的双向通信通常采用双频带二线制传输和单频带四线制传输方式。

前者是在同一对导线上，两个传输方向上采用两个不同的传输频带，以区分收信和发信两种不同的信号。

后者是在同两对导线上，两个传输方向上采用相同的传输频带。

双向载波通信原理图：

3、电力载波通信系统的构成

（1）载波终端设备：是指由发信支路、收信支路、差接系统、自动电平调节系统和自动交换系统构成的能完成通信功能的基本设备。

（2）结合加工设备：载波终端设备与高压线路相连所必须使用的一些辅助设备，包括：

高频阻波器――阻止高频信号进入变电站（电厂）;

耦合电容器――阻止工频电流进入载波设备，允许高频载波信号传输到高压输电线；

结合滤波器――与耦合电容器一起构成高频带通滤波器；

接地开关――检修中将耦合电容器低压端子接地之用；

高频电线――将载波终端设备与结合滤波器连接在一起。

（3）输电线路；

由载波设备、结合加工设备和输电线路组成的载波通道结线图如下：

载波通信的高频通道是指由一端载波机外线端子至对端载波机外线端子之间的全部设备组成，主要包括高频电缆、结合滤波器、耦合电容器、阻波器、输电线路。