電力載波通信的結(jié)構(gòu)原理

　　電力載波通信的原理是話音信號(hào)送入電力線載波機(jī)的發(fā)送支路后，變成30～500kHz之間的高頻信號(hào)，經(jīng)結(jié)合濾波設(shè)備送到電力線三相電路中的一相上，高頻信號(hào)經(jīng)電力線送到對(duì)方后，由對(duì)方的結(jié)合濾波設(shè)備送人載波機(jī)的接收支路還原成話音信號(hào)。

　　采用輸電線路構(gòu)成的載波通道方式主要有以下兩種。

　?。?）相制通道：利用輸電線路的兩相導(dǎo)線作為高頻通道。該方式高頻電流衰耗小，但需要兩套構(gòu)成高頻通道的設(shè)備，投資大，我國(guó)很少采用。

　　（2）相一地制通道：即在輸電線路的同一相兩端裝設(shè)高頻耦合和分離設(shè)備，將收發(fā)信機(jī)接在該相導(dǎo)線和大地之間（該相稱為加工相）。這種接線方式的缺點(diǎn)是高頻電流的衰減和受到的干擾都比較大，但由于只需裝設(shè)一套構(gòu)成高頻通道的設(shè)備，比較經(jīng)濟(jì)，因此在我國(guó)的前期電力系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。相地制電力線高頻通道的構(gòu)成如圖1-11所示。連接載波機(jī)和電力線路的部分稱為結(jié)合設(shè)備，它包括耦合電容器CI、調(diào)諧電容器C2、變壓器T及高頻電纜。結(jié)合設(shè)備的作用是連接載波機(jī)和電力線，構(gòu)成高頻信號(hào)的傳輸通路，并且阻止電力線上的高電壓、大電流進(jìn)入載波機(jī)，保障通信設(shè)備和通信人員的安全。串接在發(fā)電廠或變電站與電力線路之間的高頻阻波器的作用是阻止高頻電流漏人發(fā)電廠或變電站，減少高頻電流在傳輸中的損失。阻波器由電感和電容組成，其中的電感線圈應(yīng)能使強(qiáng)大的工頻電力電流順利通過(guò)，因此稱為強(qiáng)流線圈。

　　圖1 11中利用輸電線路構(gòu)成的載波通道具體由以下幾部分組成（內(nèi)中參數(shù)以早期高頻保護(hù)所用為例）。

　　1）輸電線路。用以傳送高頻信號(hào)。

　　2）高頻阻波器。高頻阻波器是由電感線圈和可調(diào)電容組成的并聯(lián)諧振回路。當(dāng)其諧振頻率為選用的載波頻率時(shí)，對(duì)載波電流呈現(xiàn)很大的阻抗（在lOOOΩ以上），從而使高頻電流限制在被保護(hù)的輸電線路以內(nèi)（即兩側(cè)高頻阻波器之內(nèi)），而不致流到相鄰的線路上去。對(duì)50Hz工頻電流而言，高頻阻波器的阻抗僅是電感線圈的阻抗，其值約為0. 04Ω，因而工頻電流可暢通無(wú)阻。

　　高頻阻波器不但可以減小通道衰耗，而且能起到均勻通道衰耗特性的作用。高頻阻波器可分為單頻阻波器（只有一個(gè)阻塞頻帶）、雙頻阻波器（有兩個(gè)阻塞頻帶，可阻塞兩個(gè)不同頻率的高頻信號(hào)）和寬頻阻波器（有相對(duì)較寬的阻塞頻帶，用于一回輸電線的一相上有可能同時(shí)裝設(shè)幾臺(tái)載波機(jī)的情況，目前有阻帶為85～500kHz和40～500kHz兩種）三類(lèi)。

　　3）耦合電容器。耦合電容器的電容量很?。s為0. 005μF），對(duì)工頻電流有很大的阻抗，可防止工頻高壓侵入高頻收發(fā)信機(jī)；而對(duì)高頻電流則阻抗很小，電流可順利通過(guò)。

　　4）結(jié)合濾波器（又稱連接濾波器）。結(jié)合濾波器與耦合電容器共同組成帶通濾波器。由于電力架空線路的高頻波阻抗約為400Ω，高頻電纜的波阻抗為100Ω或75Ω，因此，為減小高頻信號(hào)的衰耗，使高頻收信機(jī)收到的高頻功率最大，就利用結(jié)合濾波器與它們起阻抗匹配的作用；同時(shí)還利用結(jié)合濾波器進(jìn)一步使高頻收發(fā)信機(jī)與高壓線路隔離，以保證高頻收發(fā)信機(jī)與人身的安全。

　　5）高頻電纜。高頻電纜的作用是將戶內(nèi)的高頻收發(fā)信機(jī)和戶外的結(jié)合濾波器連接起來(lái)。

　　電力線載波通信的特點(diǎn)

　　電力線路是用來(lái)傳輸電能的，電力線路被兼做通信使用是對(duì)電力線路的重復(fù)使用，電力線載波通信的主要特點(diǎn)如下。

　?。?）經(jīng)濟(jì)可靠。電力線路載波通信利用十分堅(jiān)固的電力線路傳遞信號(hào)，超高壓電力線路的絕緣水平很高，導(dǎo)線粗、強(qiáng)度大、桿塔牢固，因此可靠性極高；同時(shí)不需要單獨(dú)架設(shè)通信線路和進(jìn)行線路維護(hù)，雖然在兩端要增加載波機(jī)和高頻阻波器及結(jié)合設(shè)備，但是只要通信距離在30～50km以上，就比一般有線通信便宜，而且在載波機(jī)的有效通信距離內(nèi)，通信距離越長(zhǎng)越經(jīng)濟(jì)，節(jié)省投資。

　?。?）雜音較大。電力線上的電壓很高，存在著電暈、絕緣子放電等現(xiàn)象，這些都將對(duì)通信產(chǎn)生雜音干擾，為了保證通信質(zhì)量滿足信號(hào)和雜音比值的要求，必須提高信號(hào)功率，電力線載波機(jī)的發(fā)信功率都比較大，一般架空明線載波機(jī)的輸出功率僅0. 1W左右，而電力線載波機(jī)則需要幾瓦、幾十瓦以至上百瓦的輸出功率，但其通信距離并不比明線載波長(zhǎng)。即使是采用大功率輸出的載波機(jī)，與其他有線通信相比，雜音仍然較嚴(yán)重。

　　（3）頻率范圍窄，通道容量小。電力線載波機(jī)的高頻頻率范圍是30～50kHz，以每路信號(hào)占4kHz為例，僅能裝設(shè)117種不同頻率的載波機(jī)，因此通道的容量比較小。為了傳遞遠(yuǎn)動(dòng)等其他信息，在電力線載波機(jī)的每路4kHz頻帶范圍內(nèi)，通常只用300～2300Hz，甚至300～2000Hz傳遞話音。因電力線載波機(jī)的話音頻帶很窄，故雙方通話時(shí)的音色、音調(diào)比較差。