浅谈低压电力线载波通信中的干扰及解决措施

浅谈低压电力线载波通信中的干扰及解决措施

作者：胡瑞

来源：《科技视界》 2015年第26期

胡 瑞

（沈阳理工大学自动化与电气工程学院，辽宁 沈阳 110159）

【摘 要】电力线载波通信技术是采用电力线传送数据和话音信号的一种通信方式。本文通过分析低压电力线载波通信中存在的噪声和干扰情况，介绍了减少或克服这些干扰的解决方法。

【关键词】低压电力线载波通信；干扰分析；抗干扰措施

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

作者简介：胡瑞（1978—），女，辽宁沈阳人，硕士，沈阳理工大学自动化与电气工程学院测控技术与仪器教研室，讲师。

电力线载波通信技术是采用高\低压电力线传输数据和语音信号的一种通信方式。该技术主要应用于水、煤气、电表等的自动抄表系统、智能小区\家居系统、配电网自动化、互联网接入等方面，其优点是成本低、传输速率高、永远在线、范围广、通信距离长等。但其也存在一些问题，主要是低压电力线信道存在着严重的干扰和很大的时变衰减。本文主要对低压电力线载波通信中存在的噪声和干扰进行分析并给出相应的解决方法。

1 电力线载波通信中存在的干扰

电力线的主要功能是传输电能，若将其做为信号线来传输数据和语音信号，需分析其做为信号信道的特点。

1.1 传输信道特性分析

对于所有的通信信道，阻抗、信号衰减和干扰是决定其性能的基本参数。

通信信道的输入阻抗是指在信号发送装置和信号接收装置驱动点处配电网的等效阻抗,它是表征低压电力线传输特性的重要参数。电力线上的输入阻抗随着频率的变化而剧烈变化，且因其上面连接有各种复杂的负载，它们会在电力线上随机地且在不同时间和位置接入或断开，故电力线的输入阻抗也会发生较大幅度的改变[1－2]。

衰减特性与通信距离、信号频率等都有密切关系[3]，信号传输的距离越远，信号衰减就越厉害。电力线是非均匀不平衡的传输线，接在上面的负载的阻抗也不匹配，当信号遇到反射、驻波等复杂现象时，信号的衰减随距离的变化关系变得非常复杂，有可能出现近距离点的衰减比远距离点还大的现象。接收机所处的位置不同，信号的衰减也不同。在工业区，白天的衰减比晚上大，而在居民区，晚上六点到十点的衰减是最大的。

电力线上的干扰主要是由电力线上的噪声引起的，干扰可分为非人为干扰和人为干扰。前者指一些自然现象如雷电在电力线上引起的干扰。后者是由连接在电力线上的用电设备产生的，且对数据通信影响更严重。电力线上的噪声不能简单地认为是可加性高斯白噪声，可分为周期性连续干扰、周期性脉冲干扰、时不变连续干扰和随机性突发干扰等。通常情况下，前两类干扰占主导地位。

1.2 电源的干扰及异常情况分析

电力线载波通信的接入和输出都要通过220V交流电源做为接口来实现，电源的干扰情况对通信效果有影响。典型的电源系统包括：变压、整流、滤波、稳压等环节，各个环节均可能产生干扰。

混入电源网络中的干扰主要是一种高频干扰，一般是由于其它大功率用电设备作用于电网而形成。例如大功率晶闸管主回路、大容量电机的启停、自然界雷电形成的高压电流干扰等，均会使电网形成电压波动与浪涌电流冲击，既有高频干扰也有低频成分，一般只考虑高颇干扰的成分。

电源变压器的漏磁通干扰是由泄漏于变压器之外的漏磁通及分布电容向外界释放电磁场形成的。

整流电路将交流电变为脉动直流，这种脉动直流是一种五十赫兹或一百赫兹及其高次谐波叠加在一起的纹波电压。若滤波电路不佳或滤波不足，这种纹波电压就会形成纹波干扰。

稳压电路电压不稳定，可能对所供电电路造成人为干扰。若稳压器工作异常，可能产生自激振荡干扰。

电源的异常情况有过\欠压和停电、浪涌和跌落、尖峰等。引起的原因可能有电力设备如电动机等的电源、对电网的过度需求、暴雨雷击天气、电线结冰、汽车交通事故、挖土破坏电线、地震及其它灾难、大功率设备启动并持续运行、电网内外网接入、空调一类的高电压电动机在其断电时额外的电压通过电线消散出去等。

2 电力线载波通信中的抗干扰措施

根据传输信道特性和电源的干扰及异常情况的分析，可采取以下措施来降低干扰对通信的影响。

发送机功率放大器的输出阻抗和接收机的输入阻抗尽可能与电力线的输入阻抗保持匹配；多数情况下，电力线上负载的大小、性质按一定规律在一定范围内变化，信号衰减的随机变化也有一定的规律可循，可以合理利用这些规律，提高通信系统的可靠性；干扰具有很大的不可预测性，通常会使所传数据的若干个位甚至整个数据传输过程发生错误，可通过前向纠错码、自动重发机制、数据预取机制等措施加以克服；采用扩频技术，克服电力线的强衰减、强干扰的缺陷，提高通信系统的生存能力；采用电源交流侧的低通滤波和过压保护、电源变压器的隔离屏蔽及直流侧的平滑滤波与高频滤波相结合的办法来抑制干扰；对于电源的异常情况，采用稳压器、快速响应的交流电源稳压器、具有噪声抑制能力的交流电源调节器、参数稳定器和隔离变压器等。除此，还可以采用在线式、交互式、后备式的不间断电源系统。

3 结束语

电力线载波通信是一种具有成本低、易维护、方便快捷等特点的通信方式，通过对其通信信道的分析，掌握其存在的噪声和干扰的特点，采取有效的抗干扰措施，提高其通信的可靠性、安全性和稳定性。

【参考文献】

［１］低压电力线载波信道特性分析[OL].

［２］高峰,等.低压电力线载波通信中信号传输特性分析[J].电力系统自动化，2000,24(7):36-40.

［３］谢飞.低压电力网载波通信信号衰退减特性的研究[J].电子技术应用，1998，1.

［责任编辑：曹明明］