低压电力线载波通信的耦合电路分析

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1、第23卷第1期电力科学与工程Vo1．23，No．1．．Maf．．2007492007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：

2、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

3、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

4、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

5、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2007短范围，在我国相关标准规定为40-500kHz；工作(3)设计合理的瞬时保护电路，抑制瞬时现象。频带为基本频带(4kHz)的Ⅳ(Ⅳ为自然数)倍，3．1信号耦合电路设计数据传输速率在100kbps

6、以内，属于窄带传输。低压电力线载波通信系统中，载波信号耦合方低压电力线载波通信系统是基于点对多点的高式主要有电容耦合和电感耦合。本文选用电容耦速数据传输，原有的500kHz以内的信号频带已合，属于直接耦合，电路简单，传输特性较电感耦远远不能够提供兆级的数据传输口。在本文设计合更理想，工作衰减小。中，采用4~21MHz的频率范围，应用OFDM调电容耦合采用耦合电容器为主要元件，其电制解调技术为低压电力线通信提供高达200Mbps路图如图1所示。该耦合电路将高频载波信号直接的高速数据传输，属于宽带信号传输。因此，原有注入到电网，同时从电力线上接收高频载波信

7、号。成熟的窄带耦合技术和耦合装置已不再适用，这里1TXN相应的耦合技术将采用工作在4-21MHz范围内LINE1LINEuu6IUU—M0vooL．JIB2vxP的高频宽带信号频带模式。，．2．．．．——3RXN2．2工作衰减的要求NEUTRAIlNETRAL5Ri厂P电力线耦合装置的工作衰减主要包括耦合装置的固有衰减和附加衰减。耦合器的固有衰减一般很图1电容耦合电路设计小，因此这里的工作衰减主要来自于由于阻抗不匹高频电容COO一端接入低压电力线，另一端配引起的附加衰减。耦合器的负载阻抗等效于其与耦合变压器相连。COO采用高压电容，其耐压值接入点看进去

8、的线路阻抗。在传统的高压电力线载大于275V。COO一方面用来耦合高频载波信号，波通信系统中，