谈低压电力线通信的信号耦合电路

低压电力线载波通信宽带耦合技术及其装置李建岐1,胡　岚1,米　硕2(11中国电力科学研究院通信所,北京100085;21滦南县电力局,河北滦南063500)摘要:电力线耦合装置是电力线载波通信系统中关键环节之一,一个安全、高效、简易的高频载波信号耦合装置是实现电力线通信的基础。

文中首先从低压配电网网络结构和传输信号特性的角度,分析了耦合装置的结构和频带要求,并研究了配电网高频阻抗特性,提出了设计耦合装置的主要原则。

最后介绍了常用的两种宽带耦合技术及其装置的具体实现。

关键词:电力线通信;高频载波;宽带耦合;低压配电网中图分类号:TN915.853文献标识码:B 文章编号:1005-7641(2004)04-0007-04收稿日期:2004-02-10作者简介:李建岐(1969-),男,陕西岐山人,工程师,从事电力系统自动化及电力系统通信的研究开发工作; 胡岚(1977-),男,四川南充人,工程师,从事电力线通信的研究开发工作; 米硕(1967-),男,河北唐山人,工学学士,工程师,主要从事电力调度自动化和电力系统通信等方面的运行和管理工作。

0　引言电力线耦合装置伴随着电力线载波通信的应用和发展已有几十年的历史,在传统的中、高压输电线载波通信系统中,主要是基于点对点传输的语音和低速数据通信,载波频率在500kHz 以内,载波通道阻抗基本稳定,其设计和应用技术已经成熟和完善。

近几年来,低压配电网电力线高速数据通信技术的研究和应用已成为电力线载波通信技术的一个热点,其使用的载波频率高达40MHz ,数据速率也已到200Mbit Πs ,主要应用于互联网最后一公里的接入、数字家庭网络等,这已完全不同于传统的输电线载波通信系统。

传统输电线载波通信中已成熟的窄带耦合技术也不能适用于高速宽带信号的传输,困而研究高频载波信号的宽带耦合技术很有必要。

在低压配电网高速电力线载波通信系统中,主要的载波信号耦合技术有电容耦合及电感耦合两种。

电力载波耦合电路电力载波耦合电路是一种利用电力线路传输信息的技术。

它通过将高频信号耦合到电力线上，实现在电力线路上进行通信的目的。

在电力系统中，电力载波通信被广泛应用于电能质量监测、远程抄表、故障检测等方面。

电力载波耦合电路由耦合器、滤波器和解耦器等组成。

耦合器将高频信号耦合到电力线上，滤波器用于滤除其他频率干扰信号，解耦器将电力线上的高频信号解耦到接收端。

其中，耦合器是实现电力载波通信的关键部件之一。

耦合器的作用是将发送端的高频信号耦合到电力线上，使其能够在电力线路上进行传输。

常见的耦合器有电容耦合器和变压器耦合器两种。

电容耦合器采用电容连接电力线和发送端，实现信号的耦合；变压器耦合器则通过变压器将发送端的信号传输到电力线上。

两种耦合器各有优劣，选择时需要根据具体需求进行考虑。

在电力载波耦合电路中，滤波器起到滤除其他频率干扰信号的作用。

电力线上存在各种干扰信号，如电力系统本身的谐波、电力电子设备的开关干扰等。

滤波器通过选择合适的频率带宽，滤除这些干扰信号，保证传输信号的质量。

解耦器是电力载波耦合电路中的重要组成部分，它将电力线上的高频信号解耦到接收端。

解耦器常采用变压器解耦或电容解耦的方式。

变压器解耦通过变压器将电力线上的信号转换为接收端可以处理的低电平信号；电容解耦则通过电容将电力线上的信号解耦到接收端。

解耦器的设计和性能直接影响着接收端对信号的解调和处理能力。

电力载波耦合电路的设计需要考虑多方面因素。

首先要考虑信号的传输距离和传输质量要求，确定合适的耦合器和解耦器。

其次要考虑电力线上的干扰情况，选择合适的滤波器进行滤波处理。

还要考虑系统的稳定性和安全性，采取必要的保护措施，避免对电力系统造成干扰。

电力载波耦合电路是一种利用电力线路进行通信的技术。

它通过耦合器将高频信号耦合到电力线上，通过滤波器滤除干扰信号，再通过解耦器将信号解耦到接收端。

电力载波耦合电路在电力系统中有着广泛的应用，为实现电力线上的信息传输提供了一种有效的解决方案。

低成本、高稳定性的低压电力线载波通信过零检测电路设计北京智芯微电子科技有限公司的研究人员吉栋、唐玉建、黄亮、吴有超，在2018年第2期《电气技术》杂志上撰文，提出了一种用于电力线载波过零点通信用交流市电过零点检测电路，该电路经阻容降压、稳压储能、分压和达林顿驱动后隔离输出过零点信号。

采用Multisim对电路进行仿真，仿真结果表明，提出的过零检测电路可有效检测交流电的过零点，同时该电路具有生产成本低、占用PCB面积小、检测时间差短、抗电网浪涌电压和浪涌电流等性能。

已大量应用在电力线载波过零通信中。

电力线载波通信（PowerLineCarrier,简称PLC）于20世纪20年代推出。

它的优势主要来源于电力线分布广泛，利用电力线作为通信线路可以减少投资和对线路的维护成本[1]。

换言之为了简化布线，可以采用电力线载波通信（PLC）技术传输数据[2]。

因此在很长的时间里，电力线载波在电力系统通信中占有主导地位[3-4]。

但是电力线的设计初衷是为了传输电能，作为数据传输通道，其信道特性并不理想[5-6]。

文献[7]对低压电力线载波通信信道特性进行了研究和分析。

近年来，随着智能电表和低压电力线载波通信技术的不断发展和成熟，国家电网公司对于电力线载波通信的一次抄表成功率一步步提高。

由于低压电力线载波通信本身存在的缺点：不同信号耦合方式对电力载波信号损失不同、电力线载波信号的衰减极具变化性、电力线存在本身应有的脉冲干扰[8]；大量冲击性负载接入电网中，使得谐波增加[9]，由于频带接近，该谐波直接影响到电力线载波通信的成功率。

使得大量台区很难满足国网公司对于一次抄表成功率的要求。

多年来低压电力现场的大量测量数据表明，交流电在过零点附近具有阻抗连续、谐波污染值低、周期和相位稳定等特点，非常适合做载波通信。

因此过零点通信被各大载波通信方案厂商所采用，经过大量通信现场的验证也取得了很好的通信效果，一次抄表成功率超过99%，完全满足国网的相关要求。

耦合器的工作原理
耦合器是一种常用的信号转换器，它能够将信号从一个低压电路
转换到另一个高压电路。

耦合器通常由两个线圈（铁心线圈以及外接
线圈）和一个可变的铁芯组成，用于将信号从低压线路传递到高压线路。

铁芯两端被铁心线圈和外接线圈所共同包裹，形成一个完整的强
磁体结构体，内层铁心线圈通常接在低压电路上，外层外接线圈则接
在高压电路上。

当接入电源时，铁心线圈内流电，而铁芯会受到磁场场引力而产
生磁力趋势，扭转耦合器中心轴。

磁力场的交互作用，耦合器中心轴
又被外接线圈所电磁感应，交替发生旋转动作，来引起外接线圈的电
流产生，于是将低压信号转换为高压信号，从而达到信号转化的目的。

耦合器在直流和频率非常低的信号转换中被广泛使用，有着安装
方便，便于调试，可靠性好，结构简单，成本低廉等特点，在信号转
换放大仪表、通信设备和电力设备中起着重要的作用。

总的来说，耦合器是一种非常重要的信号转换器，它能够将信号
从低压电路转换到高压电路，它具有安装简单，易于调试，可靠性强，价格便宜等众多优点，这使得它成为电子行业和其它行业中的一个重
要的信号转换器。

三极管低频小信号电压放大电路级间耦合方
式
三极管低频小信号电压放大电路级间耦合方式是电子电路中常见
的一种设计方法。

它通过将信号源与放大器级之间的耦合电容连接，
实现信号的传输和放大。

这种耦合方式可以有效地将信号传递到放大
器级，从而实现信号的放大和处理。

在三极管低频小信号电压放大电路中，一般使用电容来实现级间
的耦合。

这种耦合方式常见的有直接耦合和交流耦合两种。

首先，直接耦合方式是将信号源直接与放大器级间的电容相连接。

这种方式简单直接，适用于频率较低的信号放大。

在直接耦合方式下，耦合电容的选择需要考虑信号频率、放大倍数等因素，以保证信号传
输的可靠性和放大电路的稳定性。

其次，交流耦合方式是利用耦合电容和耦合电阻来实现级间的耦合。

在交流耦合方式下，信号源与放大器级之间通过耦合电容连接，
同时在耦合电容两端连接一个阻值适当的电阻。

这种方式可有效隔离
放大器级的直流偏置，使其具有较好的直流工作状态，并提高了放大
器对不同频率信号的传输能力。

需要注意的是，无论是直接耦合还是交流耦合，耦合电容的选择
都非常重要。

合适的耦合电容能够提供良好的信号传输效果，而选择
不当的耦合电容可能会导致信号失真、频率响应不均匀等问题。

综上所述，三极管低频小信号电压放大电路级间耦合方式是一种常见的电路设计方法。

通过选取合适的耦合电容和耦合电阻，可以实现信号的可靠传输和放大。

在实际应用中，我们需要根据具体的信号特点和电路要求来选择合适的耦合方式和参数，以达到最佳的放大效果。

基于低压电力线的通信技术与应用低压电力线通信技术是一种在低压电力线上进行通信的技术，它利用电力线路本身作为传输介质，实现信息的传输与通信。

低压电力线通信技术有着广泛的应用领域，包括智能家居、智能电网、远程监测等。

低压电力线通信技术的原理是将信息信号通过调制的方式，通过低压电力线传输。

在发送端，通过调制器将要传输的信息信号转换为适合电力线传输的高频信号，然后通过耦合器将高频信号注入低压电力线中。

在接收端，通过解调器将传输的高频信号转化为原始的信息信号，实现信息的接收与解码。

低压电力线通信技术的优点之一是传输成本低。

由于低压电力线普遍存在于各个建筑物中，所以利用电力线进行通信无需单独铺设通信线路，减少了铺设线路的成本和工程量。

低压电力线通信技术还具有传输距离远、信号稳定、抗干扰能力强等特点，适用于各种复杂的环境和应用场景。

低压电力线通信技术在智能家居方面有着广泛的应用。

通过低压电力线通信技术，可以将智能家居设备连接至低压电力线上，实现设备之间的互联互通。

通过这种方式，用户可以通过手机App或者智能语音助手控制家居设备，如调节灯光、开启电视等操作。

低压电力线通信技术还可以实现设备之间的数据传输，如安全监控摄像头的视频传输、传感器数据的采集等，提升智能家居的功能性和便利性。

低压电力线通信技术在智能电网建设中也起到了重要的作用。

智能电网需要实现电网的智能化监控、优化调度和高效运行等功能，低压电力线通信技术可以在各个层级的电力线路上实现智能网关的布置，实现数据的传输和通信。

通过低压电力线通信技术，可以实现电网的实时监测、远程调度和故障快速定位等功能，提高电力系统的运行效率和可靠性。

低压电力线通信技术还可以应用于远程监测和控制系统。

远程水表读取系统可以通过低压电力线通信技术实现用户用水数据的远程读取和计费。

低压电力线通信技术还可以应用于工业自动化、环境监测、智能交通等领域，实现设备之间的信息传输和互联互通。

低压联络原理
低压联络原理是指在电气系统中，通过低压信号进行电气设备之间的联络和控制。

低压联络原理主要涉及信号传输、连接方式和控制逻辑等方面。

首先，信号传输是低压联络中的关键环节。

一般采用两种方式进行信号传输，即模拟信号传输和数字信号传输。

模拟信号传输是将连续变化的信号传输给被控设备，常用的方式有电压信号和电流信号。

数字信号传输是将信号进行数字化编码，以二进制形式传输给被控设备，常用的方式有开关量和通信协议。

其次，连接方式是低压联络的重要组成部分。

常见的连接方式有两种，即并联连接和串联连接。

并联连接是将多个设备以并行的方式连接在一起，信号传输共用相同的信号线路。

串联连接是将多个设备以串行的方式连接在一起，通过将信号逐个传输到不同的设备进行联络。

最后，控制逻辑是低压联络中的核心要素之一。

控制逻辑指的是根据输入的信号，通过逻辑电路来实现相应的控制功能。

常见的控制逻辑包括与门、或门、非门等逻辑电路。

通过逻辑电路，可以实现信号的判定、转换和控制等功能，从而确保低压联络的正常运行。

综上所述，低压联络原理涉及信号传输、连接方式和控制逻辑等方面，通过合理的设计和配置，可以实现电气设备之间的联络和控制。

低压柜二次回路电容耦合低压柜是工业电气系统中重要的配电设备之一，其主要作用是将高压电能转换为低压电能，供给生产设备和终端用户使用。

在低压柜的二次回路中，电容耦合起着重要的作用。

本文将从低压柜二次回路电容耦合的原理、应用和优缺点等方面进行探讨。

我们来了解一下低压柜二次回路电容耦合的原理。

电容耦合是指通过电容器将两个电路进行耦合，实现信号的传递和隔离。

在低压柜的二次回路中，电容耦合主要用于实现信号传递和隔离，保证信号的稳定和可靠传输。

具体而言，当输入信号通过电容器耦合到输出电路时，电容器可以起到隔离输入和输出电路的作用，避免相互影响，同时还可以滤除高频噪声，提高信号的质量。

低压柜二次回路电容耦合具有广泛的应用。

首先，在工业生产过程中，低压柜的二次回路电容耦合可以用于实现信号传输和控制，例如在自动化控制系统中，通过电容耦合可以将控制信号从控制中心传输到低压柜中，实现对生产设备的远程控制。

然而，低压柜二次回路电容耦合也存在一些问题和挑战。

首先，由于电容耦合器件的特性，其传输带宽受到一定限制，无法传输高频信号。

其次，电容耦合存在一定的信号衰减和失真现象，影响信号的可靠性和准确性。

此外，电容耦合还存在一定的安全隐患，如果电容器损坏或故障，可能会导致电气事故和安全事故的发生。

为了克服上述问题，提高低压柜二次回路电容耦合的性能和可靠性，可以采取以下措施。

首先，选择合适的电容耦合器件，确保其带宽和频率响应满足系统的需求。

其次，进行合理的布线和接地设计，减少信号的衰减和失真。

同时，加强对电容耦合器件的检测和维护，及时发现和处理故障，确保系统的稳定和可靠运行。

此外，还可以采用其他耦合方式，如光耦合和磁耦合等，来替代电容耦合，提高系统的性能和可靠性。

低压柜二次回路电容耦合在工业电气系统中具有重要的作用。

通过电容耦合可以实现信号传输和隔离，保证信号的稳定和可靠传输。

然而，电容耦合也存在一些问题和挑战，需要采取相应的措施来克服。