淺談低壓電力線載波通信中的干擾及解決措施

胡瑞

【摘 要】電力線載波通信技術是采用電力線傳送數據和話音信號的一種通信方式。本文通過分析低壓電力線載波通信中存在的噪聲和干擾情況，介紹了減少或克服這些干擾的解決方法。

【關鍵詞】低壓電力線載波通信；干擾分析；抗干擾措施

Interferences and Solutions in Power Line Carrier Communication with Low Voltage

HU Rui

（Shenyang Ligong University， Shenyang Liaoning 110159， China）

【Abstract】The power line carrier communication（PLC） is a kind of communication method that transmits the data signal and audio signal through the power line. This papers introduces the solutions to reduce or overcome the interferences based on analyzing the noises and interferences in power line carrier communication with low voltage.

【Key words】Power line carrier communication with low voltage； Interference analysis； Anti-interference solution

電力線載波通信技術是采用高＼低壓電力線傳輸數據和語音信號的一種通信方式。該技術主要應用于水、煤氣、電表等的自動抄表系統、智能小區＼家居系統、配電網自動化、互聯網接入等方面，其優點是成本低、傳輸速率高、永遠在線、范圍廣、通信距離長等。但其也存在一些問題，主要是低壓電力線信道存在著嚴重的干擾和很大的時變衰減。本文主要對低壓電力線載波通信中存在的噪聲和干擾進行分析并給出相應的解決方法。

1 電力線載波通信中存在的干擾

電力線的主要功能是傳輸電能，若將其做為信號線來傳輸數據和語音信號，需分析其做為信號信道的特點。

1.1 傳輸信道特性分析

對于所有的通信信道，阻抗、信號衰減和干擾是決定其性能的基本參數。

通信信道的輸入阻抗是指在信號發送裝置和信號接收裝置驅動點處配電網的等效阻抗，它是表征低壓電力線傳輸特性的重要參數。電力線上的輸入阻抗隨著頻率的變化而劇烈變化，且因其上面連接有各種復雜的負載，它們會在電力線上隨機地且在不同時間和位置接入或斷開，故電力線的輸入阻抗也會發生較大幅度的改變[1-2]。

衰減特性與通信距離、信號頻率等都有密切關系[3]，信號傳輸的距離越遠，信號衰減就越厲害。電力線是非均勻不平衡的傳輸線，接在上面的負載的阻抗也不匹配，當信號遇到反射、駐波等復雜現象時，信號的衰減隨距離的變化關系變得非常復雜，有可能出現近距離點的衰減比遠距離點還大的現象。接收機所處的位置不同，信號的衰減也不同。在工業區，白天的衰減比晚上大，而在居民區，晚上六點到十點的衰減是最大的。

電力線上的干擾主要是由電力線上的噪聲引起的，干擾可分為非人為干擾和人為干擾。前者指一些自然現象如雷電在電力線上引起的干擾。后者是由連接在電力線上的用電設備產生的，且對數據通信影響更嚴重。電力線上的噪聲不能簡單地認為是可加性高斯白噪聲，可分為周期性連續干擾、周期性脈沖干擾、時不變連續干擾和隨機性突發干擾等。通常情況下，前兩類干擾占主導地位。

1.2 電源的干擾及異常情況分析

電力線載波通信的接入和輸出都要通過220V交流電源做為接口來實現，電源的干擾情況對通信效果有影響。典型的電源系統包括：變壓、整流、濾波、穩壓等環節，各個環節均可能產生干擾。

混入電源網絡中的干擾主要是一種高頻干擾，一般是由于其它大功率用電設備作用于電網而形成。例如大功率晶閘管主回路、大容量電機的啟停、自然界雷電形成的高壓電流干擾等，均會使電網形成電壓波動與浪涌電流沖擊，既有高頻干擾也有低頻成分，一般只考慮高頗干擾的成分。

電源變壓器的漏磁通干擾是由泄漏于變壓器之外的漏磁通及分布電容向外界釋放電磁場形成的。

整流電路將交流電變為脈動直流，這種脈動直流是一種五十赫茲或一百赫茲及其高次諧波疊加在一起的紋波電壓。若濾波電路不佳或濾波不足，這種紋波電壓就會形成紋波干擾。

穩壓電路電壓不穩定，可能對所供電電路造成人為干擾。若穩壓器工作異常，可能產生自激振蕩干擾。

電源的異常情況有過＼欠壓和停電、浪涌和跌落、尖峰等。引起的原因可能有電力設備如電動機等的電源、對電網的過度需求、暴雨雷擊天氣、電線結冰、汽車交通事故、挖土破壞電線、地震及其它災難、大功率設備啟動并持續運行、電網內外網接入、空調一類的高電壓電動機在其斷電時額外的電壓通過電線消散出去等。

2 電力線載波通信中的抗干擾措施

根據傳輸信道特性和電源的干擾及異常情況的分析，可采取以下措施來降低干擾對通信的影響。

發送機功率放大器的輸出阻抗和接收機的輸入阻抗盡可能與電力線的輸入阻抗保持匹配；多數情況下，電力線上負載的大小、性質按一定規律在一定范圍內變化，信號衰減的隨機變化也有一定的規律可循，可以合理利用這些規律，提高通信系統的可靠性；干擾具有很大的不可預測性，通常會使所傳數據的若干個位甚至整個數據傳輸過程發生錯誤，可通過前向糾錯碼、自動重發機制、數據預取機制等措施加以克服；采用擴頻技術，克服電力線的強衰減、強干擾的缺陷，提高通信系統的生存能力；采用電源交流側的低通濾波和過壓保護、電源變壓器的隔離屏蔽及直流側的平滑濾波與高頻濾波相結合的辦法來抑制干擾；對于電源的異常情況，采用穩壓器、快速響應的交流電源穩壓器、具有噪聲抑制能力的交流電源調節器、參數穩定器和隔離變壓器等。除此，還可以采用在線式、交互式、后備式的不間斷電源系統。

3 結束語

電力線載波通信是一種具有成本低、易維護、方便快捷等特點的通信方式，通過對其通信信道的分析，掌握其存在的噪聲和干擾的特點，采取有效的抗干擾措施，提高其通信的可靠性、安全性和穩定性。

【參考文獻】

[1]低壓電力線載波信道特性分析[OL].http：//www.autoage.net

[2]高峰，等.低壓電力線載波通信中信號傳輸特性分析[J].電力系統自動化，2000，24（7）：36-40.

[3]謝飛.低壓電力網載波通信信號衰退減特性的研究[J].電子技術應用，1998，1.

[責任編輯：曹明明]