电力线载波通信

也称为有线无线,电力线载波通信(PLCC)从最早使用的远程地点的使用者在家庭自动化,高速互联网接入,智能电网等中发达了很长的路要走。20世纪初,电力公司使用电话作为沟通媒介用于交换操作支持,维护,控制等的语音消息以及远程位置的连接方法。电话线路平行于电源线。这有很多缺点:

  • 长途电话线路的使用和在困难的地形,如山区是非常昂贵的。
  • 噪声干扰由于潮流在电话电路上以并联电力线流动。
  • 在冬天下雪、暴风雨等恶劣天气条件下,电话电缆经常中断,使其可靠性降低。

这导致了发明一种更健壮、更便宜的通信方法的想法。使用电力线作为电话的一种方法是一个长期思考的想法,它的第一次成功的试验是在1918年的日本。在20世纪30年代开始商业化之后。

电力线载波通信

图1显示了一个基本的PLCC网络用于电源变电站。这电力线载波通信(PLCC)使用现有的电力基础设施将数据从发送端传输到接收端。工作在全双工模式。PLCC系统由三部分组成:

  1. 所述终端组件包括接收器、发射器和保护继电器
  2. 耦合装置是由线调谐器、耦合电容器和波阱或线阱组合而成。
  3. 50/ 60hz功率传输线在PLCC带宽内作为中继数据的路径。

PLCC网络图

耦合电容器

它形成传输线和终端组件之间的物理耦合链路,用于载波信号的中继。其功能是为载波信号频率提供高阻抗和功率低阻抗。它们通常由用于高压施加的纸或液晶系统组成。耦合电容器的额定值在765kV(源代码:IEEE)的34kV至0.0023-0.005μF下的0.004-0.01μF。

排水线圈

如图1所示,漏极线圈的目的是为载频提供高阻抗,为工频提供低阻抗。

行调谐器

它与耦合电容串联,形成谐振电路或载波信号频率高通滤波器带通滤波器。其功能是将PLC端子与电力线的阻抗匹配,以便在电源线上介绍载波频率。此外,它还提供了电力频率和瞬态过压保护的隔离。

线陷阱或波浪陷阱

它是一个平行的L-C坦克过滤器或带停止滤波器,与...串联连接传输线。它向载波信号频率和对功率频率的极低阻抗提供了高阻抗。它包括

  1. 主线圈

    一个电感器直接连接到高压电源线携带功率频率。

  2. 优化设备

    它可能是一个电容器或电容器,电感器和电感器和电阻器,连接在主线圈上,以使线路陷阱调谐到所需的阻塞频率。

  3. 保护装置

    它通常是一种间隙型电涌放电器用于保护线陷阱免受瞬态过电压引起的损坏。

线阱或波阱防止了不需要的载波信号功率丢失,并且还防止载波信号传输到相邻的电力线。线陷阱或波阱可用于窄带和宽带载波频率阻塞应用。

电力线通道特性

  • 特性阻抗

    传输线特性阻抗为:

    式中,L为Henry(H)中单位长度电感量。
    C是电容每单位长度在Farad(F)中。
    适用于电力线通信,范围为300-800 Ω。

  • 衰减

    它以分贝(DB)测量。衰减损耗可能是由于阻抗不匹配,电阻损耗,耦合损耗以及线阱,线调谐器,电源线等的各种其他损失。

  • 噪音

    接收端必须有较高的信噪比,否则载波频率在接收端呈现不稳定的模式。噪音等级限制了PLCC.频道可以容忍。

  • 带宽

    更宽的带宽意味着更快的频道,但它也会导致噪音的突出。对于中继目的,AM通道带宽约为1000Hz至1500Hz,对于FSK带宽为500Hz至600Hz(来源:IEEE)。

PLCC在电力系统中的应用必威亚洲体育

  • 保护性继承

    为了载波辅助保护的目的,PLCC通道使用调制方案,即振幅调制(AM)阻塞方案和频移键控(FSK)解除阻塞,允许和直接跳闸方案。

  • 遥测

    它被用来监测电量,比如电压当前的在远程位置的电源等。模拟数据在二进制中转换,用于将FSK频率高且低电平,然后通过窄带SSB通道传输。

  • 电话

    语音信息通过窄带SSB方式发送,带宽为~3khz。

  • 家庭自动化和家庭网络

    它被归类为低压电力线通信。在家中使用低压电气网络来通过通过电源线发送或接收数据来控制设备。它用作家庭自动化和计量目的的窄带PLCC,以及宽带PLCC用于互联网。

使用电源线的家庭自动化

PLCC的局限性

  • 电力线通信受到现有电力基础设施的限制,在那里使用它,从而影响电力线信道参数,例如功率衰减,噪声,阻抗和带宽。
  • 它需要高SNR比率。
  • 电力线网通常不匹配,在不同负荷下随时间变化。这导致载波功率的衰减。这是主要的缺点。
  • 从发射机、同轴电缆、线路调谐器单元、耦合电容器、电力线到发射机,载波频率在其路径的各个点上遭受反射损耗。
  • 电力线通信不安全。
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