低压电力线信道微分时间段特性研究.doc

低压电力线信道微分时间段特性研究 随着供电管理自动化的发展，远程集中抄表系统已经获得越来越广泛的应用。在集中抄表系统的推广使用过程中，利用低压电力线作为通信信道的技术已经日益体现出其优势。但由于低压电力线是用来传输电能的，而不是专为传输信号而设计的，因此，利用低压电力线作为通信信道就要先研究它的信道特性，以便采用适当的技术和措施实现安全可靠的通信。对于所有的通信信道，噪声干扰、线路阻抗和信号衰减是决定其性能的基本参数，目前很多研究表明低压电力线信道这三个基本参数均存在时变性，但却没有结合交流电50Hz周期特性总结出低压电力线信道微分时间段特性，所以对低压电力线信道有必要在微分时间段进一步具体分析。 1.噪声特性 低压电力线噪声特性包括非人为噪声和人为噪声。非人为噪声指的是一些自然现象，如雷电在电力线上的影响。人为噪声则几乎完全由低压电力线上连接着的众多用电设备引起的，部分来源于空间噪声串扰。每种用电设备都对低压电力线有不同程度的噪声污染，特别是一些开关电源设备、非线性用电设备和大功率变频设备等影响很大，通过示波器或数据采集设备能够观察或采集的噪声信号均为时域信号，如图1。 20ms波形数据 100ms波形数据 图1 低压电力线噪声波形 时域噪声波形能看出低压电力线噪声本身是随机变化的，却具备一定的周期性趋势，但并不能直观了解噪声各频率分量的幅度情况，即无法知道噪声对低压电力线载波通信影响多大。使用三维频谱分析方法即可将噪声时域信号分解成各频率分量的时域变化信号，如图2右图三维噪声谱是左图时域波形数据进行三维频谱分析后绘制而成，其中绿色为时间轴、红色为频率轴、蓝色为幅度轴，幅度越大，三维图的颜色越深。 时域波形 三维噪声谱 图对多数用电现场采集分析后发现低压电力线噪声特性具备以下趋势： 低压电力线噪声具备50Hz/100Hz周期性趋势； 随着频率增加，低压电力线噪声呈现递减趋势，即中频噪声相对于低频噪声一般较弱； 低压电力线噪声在交流电电压过零时刻一般较弱图3所示图 图 图.阻抗特性 如图图三维谱是图三维谱是，其中绿色为时间轴、红色为频率轴、蓝色为幅度轴，幅度越大，三维图的颜色越深。 图对多数用电现场采集分析后发现低压电力线特性具备以下趋势： 低压电力线具备50Hz/100Hz周期性趋势；低压电力线 低压电力线图所图 图图.衰减特性 低压电力线一般由或其它良导体加工而成，其本身的阻抗很小（视导线的电导率和截面积不同而不同）。对不同频率的信号，其阻抗略有变化且相对稳定。因此，电力线本身的阻抗并不是产生衰减的主要原因。电力线上并联着的许多负载对信号衰减影响很大尤其是那些用于调整电网功率团数的大电容，对几百kHz的载波通信信号来说，相当于短路。另外，当负载很小时，发送耦合电路的内阻也不可忽视，它会分去相当一部分的功率。信号衰减由两部分组成：一是耦合衰减；二是线路衰减。理论上，我们可以将耦合器的内阻做得相当小，这样衰减就主要取决于线路的衰减。对多数用电现场采集分析后发现低压电力线特性具备以下趋势： 低压电力线具备50Hz/100Hz周期性趋势低压电力线低压电力线图所图 图图