单边带电力线载波系统设计导则

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单边带电力线载波系统（SSBPLC）是一种利用电力线路作为通信媒介的先进技术，广泛应用于电力系统的数据传输、远程监控和保护信号传递。该系统通过将信息调制到高频载波上，实现电力线路与通信功能的结合。相比于传统的双边带载波技术，单边带设计具有更高的频谱利用率和更低的功率损耗，能够显著提升通信效率。

在设计单边带电力线载波系统时，需遵循以下关键导则：

1.频率规划：选择合适的载波频率范围（通常为30kHz至500kHz）化龙桥电力管道工程施工组织设计，以避免干扰电力设备正常运行，并确保信号传输质量。

2.调制方式：采用高效的单边带调制技术（如SSBAM），减少带宽占用，同时保证信号的清晰度和稳定性。

3.信道特性分析：考虑电力线路的阻抗变化、噪声干扰及信号衰减等因素，优化信号放大器和滤波器的设计，以提高通信可靠性。

4.抗干扰能力：针对电力线上的强电磁干扰，设计有效的屏蔽和纠错机制，增强系统的鲁棒性。

5.设备兼容性：确保载波设备与现有电力设施兼容，便于安装和维护。

6.安全性设计：通过加密技术和访问控制措施，保障通信数据的安全性和隐私性。

总之，单边带电力线载波系统设计需综合考虑技术性能、经济成本和实际应用需求，以实现高效、稳定且可靠的电力线通信功能。这种技术不仅推动了智能电网的发展，还为电力系统的智能化管理提供了重要支撑。

一般频带电路：300～2400Hz；

窄频带电路：300～2000Hz。

表 1 单向通路内有效传输频带典型值

4.2 频率分配的目的

电力线载波系统的频率范围是有限的，为了经济合理地利用频率资源，必须对各电力线载波通道的发收频率作周密细致的安排。这就是频率分配。

电力线上存在噪声，载波信号在电力线上传输，其衰减受频率等各种因素的影响。要通过计算，使线路传输衰减在允许范围内，以满足规定的信噪比要求。

电力系统是闭合的网络，各电力线载波通道之间存在着较大的相互串扰影响。为保证电力线载波通道的传输质量，载波机对来自相邻通道(包括在同一厂站或不同厂站中运行的通道)的干扰应具有一定的抑制能力。抑制干扰的能力除取决于电力线载波机的技术性能外，还需在通道衰减计算的基础上，通过妥善安排通道频率，合理利用通道之间的跨越衰减实现。

频率分配的目的，就是将相邻载波通道之间的串扰影响限制在允许的限度内，以及最大限度地利用频率资源。

由于各种型号载波机的性能不尽一致，应按制造厂的规定统一划分和组合整个载波频率范围内的通道频率。

4.3 频率分配的原则

工程设计中的频率分配工作，是依据组织电力线载波通道的要求，在已选定机型的条件下，选择具体的电力线载波通道的工作频率，包括发信频率、收信频率以及本机或邻机的工作频带之间的间隔。

为了经济合理地利用电力线载波频率资源，建议先将载波频率范围按基本载波频带(通常以B表示)的整倍数，依据电力线载波机技术条件要求的频带间隔，划分组合载波通道，一般遵循以下原则：

对于双工工作的载波机，本机发收信频带间隔一般为3～7B，或以工作频率的5%～10%作间隔。当载波机设有高频差接网络时，本机发收信频带可以紧邻，即无间隔。

相邻通道的载波机互为干扰机和被干扰机，它们之间的频带间隔应考虑发信—发信，发信—收信，收信—收信三种情况：

对于直接并联在同一相上运行的载波机，考虑其发信—发信频带间隔的因素有：限制干扰载波机对工作载波机发信功率放大器过载的影响；限制干扰载波机对工作载波机发信功率分流的影响。

考虑发信—收信频带间隔与收信—收信频带间隔的因素基本一致；限制收信支路可能出现的过负载；满足串音指标的要求。两者的差别在于发信对收信的干扰影响要比收信对收信大得多。

然后，再按以下原则选用安排每一通道的实际工作频率：

a.优先安排远方保护和重要用户的载波通道频率；

b.先长通道，后短通道；

c.在满足信噪比和线路衰减的条件下，选用较高频率，保留较低频率；

d.对可能覆冰的线路，选择较低频率；

e.尽可能地重复使用频率。

分配频率时，应注意到在有些地区某些频率可能是不能使用或限制使用的。例如长波无线电广播的频率、授时无线电信号台、航空无线电通信和罗盘的频率以及电力线附近明线载波通信使用的频率等。

对于接在同一耦合装置(结合滤波器、线路阻波器等)上的载波设备，应注意选择其频率都在耦合装置的工作频带以内。

同一厂站内，不论是在同一电压等级还是不同电压等级线路上的电力线载波通道，一般均不重复使用频率，尤其应注意不使发信频率与收信频率相同。在同一电压等级电网中，通常需相隔两段电力线且有阻波器阻塞时，才允许重复使用频率。

若经过核算或实测不能重复使用频率，而通道组织又要求必须重复使用频率，建议在变电站不同方向的两条出线的三相都串接宽频带线路阻波器；在阻波器和母线之间对地并接电容器；在电容器低压端子连接调谐元件，构成频率分隔装置，将电力线载波网分隔成两个独立区域。在分隔频带内，两区之间跨越衰减很大(一般为50～60dB)。这样就可以重复使用频率。

装设频率分隔装置费用较高，可能受到开关站场地的限制，一般不采用。只在重要而又非常必须的情况才予以考虑，并应在变电站的一次系统设计中予以安排。

远方保护专用收发信机的工作频带较窄。进行频率分配时，应使它只占用一个载波频带，中心频率宜与标称载波频带的中心频率一致。在基本载波频带为4kHz的电力线载波系统中，保护专用机频带的中心频率可选为4n+2kHz,n=10,11, 12,……124。

5 电力线载波通道的衰减

电力线载波通道的衰减包括线路衰减、耦合损失和桥路损失三部分。

线路衰减主要由以下参数决定：

a.线路长度和导线排列；

b.相导线的结构和材料；

c.地线的结构和材料；

d.载波频率；

e.耦合方式；

f.大地电阻率；

g.铁塔效应；

h.天气情况；

i.线路的不均匀性(换位、分支、插入电缆等)。

耦合损失包括：

a.经过结合设备和高频电缆的损失；

b.由于阻波器和未阻塞相泄漏引起的载波信号分流损失；

c.其他损失，例如因并联载波机引起的分流损失。

桥路损失是指载波信号在通道中经过高频桥路时的损失。

5.1.1 模式分析

对多导线线路的分析表明，载波信号以几种模式同时传输，自然模式的数目等于传输导线的数目(例如，有两条在每一铁塔接地的地线的单回三相线路有3个模式，而有一条绝缘地线的双回三相线路有7个模式)。

自然模式的主要特点为：

a.每一模式有它固有的传输常数、传输速度和特性阻抗；

b.各模式间互不相关；

c.线路上任一点的相电压、相电流为该点不同模式相电压、相电流的向量和。

模式分析表明，应选用适当的耦合方式使发送机的功率以损失最小的模式进入电力线。但在实际的耦合方式中，例如在相地、相相和线路间的耦合等方式中，信号一般都以混合模式进入线路，其中总有一部分模式是高损失的(地模式)，从而引起一定的模式转换损失。

由于模式分析理论的建立及电子数字计算机的应用，已能精确计算在构造形式不同的电力线路上开设的各种复杂形式的电力线载波通道的线路衰减，其中包括相导线和地线换位、覆冰及各种不同的耦合方式等情况。然而，精确计算线路衰减需要很多原始数据，其中有些基本参数在电力线路本体没有完成勘测设计之前往往无法提供。在电力系统通信规划和设计阶段，一般不具备精确计算条件。因此，在实际工程中常采用比较简单的工程计算方法。

5.1.2 工程计算法1

5.1.2.1 线路衰减计算式

这个方法以大量经验数据为基础，按模式分析理论，略去传输衰减较大的模式，仅计算传输损失最低的模式的衰减、模式转换损失和附加损失。

线路衰减计算式为：

式中 A——线路衰减,dB；

l——线路长度，km；

Ac——模式转换损失，即全部模式的总输入功率电平与最低衰减模式以外的其他模式的输入功率电平的差值，dB,见图2；

Aadd——由于耦合电路、换位等不连续性引起的附加损失，dB，见5.1.2.3条及表2。

表 2 不同线路排列及最佳耦合方式的附加损失

注：①lfmax≤105km·kHz(≤330kV)；

lfmax≤5×104km·kHz(＞330kV)。

②lfmax≤2×105km·kHz。

图 2 最佳耦合方式及模式转换损失Ac

装饰装修木地板施工工艺流程 通过对大量试验和计算结果的分析得出最低损失模式衰减系数α1的近似式为：

式中 f——频率，kHz；

dc——相导线的直径，mm；

n——分裂导线束的分导体数。

图3中列出以上式为基础求出的曲线，可用查曲线的方法代替计算。

图3 最低损失模式的线路衰减常数α1

dc—相导线的直径，mm；n—分裂导线束的分导体数

上式对于电压在150kV以上，大地电阻率约100～300Ωm的大多数线路是很近似的(300kHz以下误差±10%，500kHz以下误差±20%)。

基坑工程专项施工方案编制范例5.1.2.2 均匀线路的附加损失