第三章电力线载波通信PPT课件
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第三章 电力线载波通信
概述 电力线载波通信系统 数字电力线载波机 电力线载波通信新技术
.
1
第一节 概述
电力线载波通信（Power Line Carrier，PLC）是利用高 压输电线作为传输通路的载波通信方式，用于电力系 统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通 信及各种信息传输。
（b）输入、输出频谱 非线性元件的变频作用
当将两个不同频率的正弦信号uFUFsint 和 ufc Ufcsinct同时加到二极管上时，二极 管的端电压uU Fsin tU fcsinct。
代入（3-2）得：
i a 0 a 1 ( U F s i n t U f c s i n c t ) a 2 ( U F s i n t U f c s i n c t ) 2
13
（2）变频基本原理
信号频谱的搬移是利用半导体二极管、 三极管等非线性元件对信号进行变频调 制的结果。
二极管的伏安特性表达式如下： ia 0a 1 ua 2 u2a 3 u 3 ... （3-1）
为方便工程分析，只取前三项：
ia0a1ua2u2a3u3 （3-2）
二极管伏安特性曲线
.
14
（a）电路
➢ 地位由基本通信方式到备用通信方式；
➢ 传输信息由话音和远动信号到计算机、 网络及监控系统的信息；
➢ 对通信容量、接口功能、信息采集、网 管性能和质量水平提出了更高要求。
课外作业：通过网络等方式收集电力线载波通信现状、发展趋势和
应用案例，并制作ppt。
.
9
第二节 电力线载波通信系统
一、电力线载波通信系统构成
发电
220kv
变电站 110kv
110kv 110kv 110kv 110kv
110kv
配电网络通信
10kv
220v市电
变电站 35kv
35kv 35kv 35kv 35kv 35kv 35kv
10kv 10kv 10kv 10kv
变电站
220v市电
低
10kv
压
电
10kv
力
10kv
线
接
10kv
入
系
统
结合设备：连接载波机和输电线，提供高频信号通路。
输电线：传输电能和高频信号。
.
11
载波通信原理
载波通信所采用的是频分多路复用。
频分多路复用：在发送端运用频谱搬移 技术，将多路信号的频谱搬移到互不重 叠的频段上，从而构成一个群频信号， 经信道发送出去。
群频信号所占据的频带范围，必须在传 输信道的有效通带内。
.
15
利用三角函数公式
数据。
.
7
2、从使用的带宽角度划分。分为宽带、窄带电 力线载波通信。
➢ 宽带：带宽2M-30MHz之间，通信速率 1Mbit/s以上，实现高速数据传输。
➢ 窄带：带宽3-500kHz，通信速率小于1Mbit/s。
.
8
三、我国电力线载波通信的现状
从80年代鼎盛时期到现在，其主要表现为： ➢ 由模拟发展到数字，由单通道到多通道；
10
各构成部分的作用：
电力载波机：主要实现调制和解调。其性能好坏直接 影响电力线载波通信系统的质量。
耦合电容C和结合滤波器JL组成一个带通滤波器，其作 用是通过高频载波信号，并阻止电力线上的工频高压 和工频电流进入载波设备，确保人身、设备安全。
线路阻波器GZ串在电力线和母线间，其作用是通过电 力电流，阻止高频载波信号漏到变压器和电力线分支 线路，以减小线路对高频信号的介入损耗和衰耗。
4
一、电力线载波通信的特点
1、独特的耦合设备。耦合设备既要使载波信号有效传送， 又要不影响工频电流的传输，还要能方便地分离载波信 号与工频电流。此外，还必须防止工频电压、大电流对 载波通信设备的损坏，确保安全。
2. 线路频谱安排的特殊性 电力线载波通信能使用的频谱由三个因素决定： （1）电力线路本身的高频特性。 （2）避免50Hz工频的干扰。 （3）考虑载波信号的辐射对无线电广播及无线通信的影响。 我国规定电力线载波通信使用的频率范围为40-500KHz。
10kv
输电线是电力系统特有的、巨大的资源。除局端外，管理路径与输电线路径
一致.
.
3
电力通信发展历程及趋势
全数字载波机将进入高速发展阶段
未来的电力通信将以光纤和全数字载波机为主要通信方式
▪ 大变电站、环网的通信方式是以为光纤主，载波备用；
▪ 中、小变电站及农网自动化的主要源自文库信方式为全数字载波
机。
.
.
5
3、线路存在强大的电磁干扰。由于电力线路上 存在强大的电晕等干扰噪声，要求电力线载波设 备具有较高的发信功率，以获得必需的输出信噪 比。另外，由于50Hz谐波的强烈干扰，使得0.33.4KHz的话音信号不能直接在电力线上传输，只 能将信号频谱搬移到40KHz以上，进行载波通信。
.
6
二、电力线载波通信方式分类
1、按照电力线电压等级划分。分为高压、中压、 低压电力线载波通信。
➢ 高压：35kV及以上，载波线路良好，传输调 度电话、远动、高频保护及其他监控系统的 信息。
➢ 中压：10kV，载波线路较差，传输配电网自 动化、小水电和大用户抄表信息。
➢ 低压：380V及以下，载波线路极差，传输电
力线上网、用户抄表及家庭自动化的信息和
.
12
（1）频分多路复用
频分多路复用
三路独立信号f1(t)、 f2(t)、 f3(t)， 不同频率的载波分别进 行单边带调制，已调信号频谱 F1(ω)、 F2(ω)、 F3(ω)。
三路信号汇集后，得群频信号 的频谱F (ω)。
群频信号在同一条信道上传输， 在接收端用带通滤波器滤出各 信号。
.
➢ 主要由电力线载波机、电力线路和耦合设备构成。
➢ 耦合装置包括线路阻波器GZ、耦合电容器C、结合滤波器JL（又 称结合设备）和高频电缆HFC，与电力线路一起组成电力线高频 通道。
G
发电机
变压器
耦合装置
GZ C
电力线路
耦合装置
GZ C
变压器
G
发电机
JL
HFC
载 波 机 A
JL
HFC
载 波 机 B
图3-1 电力线载波通信系.统构成方框图
电力线路是为输送50Hz强电设计的，线路衰减小，机 械强度高，传输可靠，电力线载波通信复用电力线路 进行通信不需要通信线路建设的基建投资和日常维护 费用，在电力系统中占有重要地位。
电力线载波通信是电力系统特有的通信方式。
.
2
高压输电网络通信系统
变电站 500kv以上
变电站
220kv
220kv
升压
概述 电力线载波通信系统 数字电力线载波机 电力线载波通信新技术
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第一节 概述
电力线载波通信（Power Line Carrier，PLC）是利用高 压输电线作为传输通路的载波通信方式，用于电力系 统的调度通信、远动、保护、生产指挥、行政业务通 信及各种信息传输。
（b）输入、输出频谱 非线性元件的变频作用
当将两个不同频率的正弦信号uFUFsint 和 ufc Ufcsinct同时加到二极管上时，二极 管的端电压uU Fsin tU fcsinct。
代入（3-2）得：
i a 0 a 1 ( U F s i n t U f c s i n c t ) a 2 ( U F s i n t U f c s i n c t ) 2
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（2）变频基本原理
信号频谱的搬移是利用半导体二极管、 三极管等非线性元件对信号进行变频调 制的结果。
二极管的伏安特性表达式如下： ia 0a 1 ua 2 u2a 3 u 3 ... （3-1）
为方便工程分析，只取前三项：
ia0a1ua2u2a3u3 （3-2）
二极管伏安特性曲线
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（a）电路
➢ 地位由基本通信方式到备用通信方式；
➢ 传输信息由话音和远动信号到计算机、 网络及监控系统的信息；
➢ 对通信容量、接口功能、信息采集、网 管性能和质量水平提出了更高要求。
课外作业：通过网络等方式收集电力线载波通信现状、发展趋势和
应用案例，并制作ppt。
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第二节 电力线载波通信系统
一、电力线载波通信系统构成
发电
220kv
变电站 110kv
110kv 110kv 110kv 110kv
110kv
配电网络通信
10kv
220v市电
变电站 35kv
35kv 35kv 35kv 35kv 35kv 35kv
10kv 10kv 10kv 10kv
变电站
220v市电
低
10kv
压
电
10kv
力
10kv
线
接
10kv
入
系
统
结合设备：连接载波机和输电线，提供高频信号通路。
输电线：传输电能和高频信号。
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载波通信原理
载波通信所采用的是频分多路复用。
频分多路复用：在发送端运用频谱搬移 技术，将多路信号的频谱搬移到互不重 叠的频段上，从而构成一个群频信号， 经信道发送出去。
群频信号所占据的频带范围，必须在传 输信道的有效通带内。
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利用三角函数公式
数据。
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2、从使用的带宽角度划分。分为宽带、窄带电 力线载波通信。
➢ 宽带：带宽2M-30MHz之间，通信速率 1Mbit/s以上，实现高速数据传输。
➢ 窄带：带宽3-500kHz，通信速率小于1Mbit/s。
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三、我国电力线载波通信的现状
从80年代鼎盛时期到现在，其主要表现为： ➢ 由模拟发展到数字，由单通道到多通道；
10
各构成部分的作用：
电力载波机：主要实现调制和解调。其性能好坏直接 影响电力线载波通信系统的质量。
耦合电容C和结合滤波器JL组成一个带通滤波器，其作 用是通过高频载波信号，并阻止电力线上的工频高压 和工频电流进入载波设备，确保人身、设备安全。
线路阻波器GZ串在电力线和母线间，其作用是通过电 力电流，阻止高频载波信号漏到变压器和电力线分支 线路，以减小线路对高频信号的介入损耗和衰耗。
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一、电力线载波通信的特点
1、独特的耦合设备。耦合设备既要使载波信号有效传送， 又要不影响工频电流的传输，还要能方便地分离载波信 号与工频电流。此外，还必须防止工频电压、大电流对 载波通信设备的损坏，确保安全。
2. 线路频谱安排的特殊性 电力线载波通信能使用的频谱由三个因素决定： （1）电力线路本身的高频特性。 （2）避免50Hz工频的干扰。 （3）考虑载波信号的辐射对无线电广播及无线通信的影响。 我国规定电力线载波通信使用的频率范围为40-500KHz。
10kv
输电线是电力系统特有的、巨大的资源。除局端外，管理路径与输电线路径
一致.
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电力通信发展历程及趋势
全数字载波机将进入高速发展阶段
未来的电力通信将以光纤和全数字载波机为主要通信方式
▪ 大变电站、环网的通信方式是以为光纤主，载波备用；
▪ 中、小变电站及农网自动化的主要源自文库信方式为全数字载波
机。
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3、线路存在强大的电磁干扰。由于电力线路上 存在强大的电晕等干扰噪声，要求电力线载波设 备具有较高的发信功率，以获得必需的输出信噪 比。另外，由于50Hz谐波的强烈干扰，使得0.33.4KHz的话音信号不能直接在电力线上传输，只 能将信号频谱搬移到40KHz以上，进行载波通信。
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二、电力线载波通信方式分类
1、按照电力线电压等级划分。分为高压、中压、 低压电力线载波通信。
➢ 高压：35kV及以上，载波线路良好，传输调 度电话、远动、高频保护及其他监控系统的 信息。
➢ 中压：10kV，载波线路较差，传输配电网自 动化、小水电和大用户抄表信息。
➢ 低压：380V及以下，载波线路极差，传输电
力线上网、用户抄表及家庭自动化的信息和
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（1）频分多路复用
频分多路复用
三路独立信号f1(t)、 f2(t)、 f3(t)， 不同频率的载波分别进 行单边带调制，已调信号频谱 F1(ω)、 F2(ω)、 F3(ω)。
三路信号汇集后，得群频信号 的频谱F (ω)。
群频信号在同一条信道上传输， 在接收端用带通滤波器滤出各 信号。
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➢ 主要由电力线载波机、电力线路和耦合设备构成。
➢ 耦合装置包括线路阻波器GZ、耦合电容器C、结合滤波器JL（又 称结合设备）和高频电缆HFC，与电力线路一起组成电力线高频 通道。
G
发电机
变压器
耦合装置
GZ C
电力线路
耦合装置
GZ C
变压器
G
发电机
JL
HFC
载 波 机 A
JL
HFC
载 波 机 B
图3-1 电力线载波通信系.统构成方框图
电力线路是为输送50Hz强电设计的，线路衰减小，机 械强度高，传输可靠，电力线载波通信复用电力线路 进行通信不需要通信线路建设的基建投资和日常维护 费用，在电力系统中占有重要地位。
电力线载波通信是电力系统特有的通信方式。
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高压输电网络通信系统
变电站 500kv以上
变电站
220kv
220kv
升压