低压电力线载波通信的耦合电路分析.pdf

第23卷第 1期 电 力 科 学 与 工 程 Vo1．23，No．1 ． ． Maf．．2007 49 2007年3月 ElectricPowerScienceandEngineering 基于低压电力线通信的信号耦合电路设计 蔡红娟，贺良华 (中国地质大学机电学院，湖北武汉430074) 摘要：通过对低压电力网的结构及其传输特性进行分析，从频带要求、工作衰减要求以及高频阻抗特性分 析三方面入手，研究了基于低压电力网的高频载波信号耦合技术。设计了适合低压电力线载波通信系统的 宽带耦合电路，为高频信号的高速传输提供了具有良好的阻抗特性和较小的工作衰减的接口电路，并有效 地抑制了电路瞬时现象 关键词：低压电力线；高频载波；宽带耦合 中图分类号：TN751．1；TN915．853 文献标识码：A 的变化对载波通信的影响。然而，低压电力网通过 0 引 言 中、低压配电变压器受电，其配电线路一般不超过 250m。从配电间到进户配电箱的典型网络拓扑为 电力线通信技术具有不用布线、覆盖范围广、 辐射状树型复合结构，每条低压线向若干低压用户 连接方便的显著特点。近年来，随着电力载波技术 供电。从进户配电箱到用户室内电力线的典型网络 的不断发展，低压电力载波通信技术已成为一个新 拓扑主要也是辐射状树型复合结构 。因此，低压 的热点，其载波频率可高达40MHz，数据速率可 电力网的这种结构是动态多变的。 达 200Mbps，主要用于最后一公里的接入。低压 低压电力网是一个开放的网络，其载波通信利 电力线不同于中高压电力线路，它是一个富有背景 用其固有的配电网络拓扑辐射状树型结构，是实现 噪声、窄带干扰和脉冲噪声的网络，对传输信号具 短距离点对多点的通信模式。基于这样的配电网 有较高的频率衰减性和较强的时变性；此外阻抗的 络，通信信号在配 电网络的任一分支均可任意传 不匹配将引起信号传输过程中的多径效应 。因 输，线路上的任何一个节点都可作为信号源和接收 此，设计一种抗干扰、抗信道衰减强的可靠的耦合 器。由于分支线不能隔离，高频载波信号将沿着配 装置是很有必要的。 电网线路传输到每一条分支及线路的每一个节点； 本文在分析了低压电力网结构及其特性的基础 同时，处于通信频带的各种噪声也将不受阻挡地进 上，研究了适合高速数据传输的信号耦合技术要 入通信信道。由此可见，低压电力网作为通信信 求，并设计了一种高效宽带低输出阻抗的信号耦合 道，其通信环境将 比中高压输 电网恶劣得多。 电路，有效地改善了低压电力载波通信系统的性能。 2 基于低压电力网的耦合技术分析 1 低压电力网结构分析 2．1带宽的要求 传统的中高压电力线载波通信网络结构较为简 载波通信使用的信号频率范围随电力线载波通 单，主要实现长距离的点对点的数据传输；同时为 信系统应用的不同而不同，因此对耦合技术的带宽 了保证 良好的通信性能，在变 电站及输 电线 T 型 要求也不同。传统的高压电力线载波通信系统是基 分支处都装有阻波器，有效隔离了负载及线路阻抗 于点对点的低速数据传输模式，所使用的信号频率 收稿 日期：2006—11—25． 基金项 目：湖北省 自然科学基金资助项 目 (2003ABA044)． 作者简介：蔡红娟 (1981一)，女，中国地质大学机电学院硕士研究生 50 电 力 科 学 与 工 程