低压电网(500k～10M)Hz噪声特性的研究.pdfVIP

低压电网(500k～10M)Hz噪声特性研究 刘海涛，张保会，谭伦农 (两安交通大学电气工程学院，西安710049) 摘要：利用低压电网来解决“最后一公里”问题已经引起人们越来越多的兴趣。我们知道对于任 何通信系统来说，研究信道的噪声特性，都是必不可少和十分重要的。本文给出了在三种典型低 压电网里进行5OOkHz～10MHz频带内噪声特性测量的结果。测量结果包括：电力线背景噪声，设 备噪声和24小时的连续噪声测量。文章重点研究了对通信系统影响最大的背景噪声和脉冲噪声 Ok～450k)Hz要低很多的结论。 的特性。并得到了在(500k～10M)Hz频段噪声水平比(1 关键词：电力线通信；低压电网信道；噪声特性。 O引言 目前世界各国电力公司和相关设备制造厂商都在积极探索研究利用已有低压电力线路作为传输媒 介，实现高速信息通信。其中包含两个大的分支，一个是面向配电网的，国外一般称为DLC(配电线路 需要的通信速率不高，一般低于10kbps：另一个是面向进户线路和户内线路的，在美国称为PLT(电力线 要研究PLT系统所遇到的低压电网噪声干扰问题。 图l给出了通信系统的一般模型，其中信道是指信号传输的通道，而噪声源是信道中的噪声以及分 散在通信系统其它各处的噪声的集中表示。信道是通信系统必不可少的组成部分，而信道中的噪声是不 可避免的。因而，对信道和噪声的研究乃是研究通信问题的基础。 噪声特性是描述信道性质的一个重要参数。对于具体 的通信系统要根据它所使用的通信频带研究信道的噪声特 性。然而现存的电力线通信技术是从上个世纪20年代就已 经发展起来的一项技术，是专为电力企业服务的。美国联 图1 通信系统的模型。1 Figure．1 ModelofCommunicationSystem 定可使用频率范同为：3kHz 实现真正的电力线高速通信，有必要在更宽的频带上研究电力线信道特性，包括噪声特性。目前国际上 年对日本某大学的一座实验研究大楼配电线上10k～lOOI旧z频率范围内噪声功率谱进行了测量…3。仔细 分析以上文献中的测量结果可以看到，低压电力线上的噪声强度在不同电网上是有区别的，并且具有时 变性，例如文献[7]报道，即使同一栋住宅公寓大楼，其平均噪声水平在24h内的变化也可高达6dB。 由丁我国低压电器对电磁兼容性的控制没有欧美严格，低压电力网的电磁污染要比发达国家严重的 多，许多在欧美成熟的电力线通信技术在我国的低压电力网上效果很不理想，甚至根本无法使用”’。这 些技术一般使用的频段为(1～lO)删z，为了探求这些技术失败的原因，发展适合我国的高速电力线通信 技术，必须对我国低压电力网的噪声特性进行实际研究，但由于我国基础理论较差，起步晚，尚未获得 20kHz的狭窄频段进行了研究。 10MHz频带的噪声 基于以上分析，为了获得高于1Mbps的通信速率，本文选择了低压电网500kHz 特性进行研究。 2 噪声测量 低压电网是一个复杂的系统，上面挂着的各种电器设备在运行时都向低压电网注入噪声，配电变压 器原边的噪声也会通过变压器进入低压电网，另外还有通过耦合进入电网的无线电波干扰。为了使测量 信号能真实地反映实际220V／380V系统中的噪声特性，实际测量是在不同地点、不同环境的低压电网中 进行的。本次测量选取了三个典型低压电网来进行，一个是西安交通大学电力系统及其自动化教研室， 文中称为大学办公室；一个是西安供电局居民楼，这是～个老住宅区，各种情况比较稳定，文中称为老 居民区；一个是西安阳光小区的居民楼，这是一个新兴的居民小区，用户正在陆续住入，还有不少人家 正在进行装修，情况比较复杂，文中称为新居民区。 为了把高频信号耦合到电力线上，或者从低压电网上接收高频信号，需要在接收装置和低压电网之 间加装一个耦合器。耦合器在电路中主要有2个作用：1)内部的高通滤