【正文】 電力線載波系統(tǒng)的噪聲 電力線載波系統(tǒng)的噪聲由電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生，一般有兩種： (電暈)引起的、連續(xù)不斷類似白噪聲的噪聲，稱為電暈噪聲； ，短路故障電弧、雷電放電等引起的，高幅度短而尖的突發(fā)脈沖群，稱為脈沖噪聲。 通道總衰減的這種計(jì)算方法比較簡單，誤差一般在工程設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)，可以使用。 由于在這幾條中各種損失都有一定的數(shù)值范圍，設(shè)計(jì)時(shí)往往不易取值。 通道總衰減計(jì)算 電力線載波通道的總衰減，包括線路衰減、耦合損失、橋路損失三部分。與上述情況相似，橋路損失可能會在某些頻率處增加。 一條已有的線路需π接入一個(gè)新建變電站時(shí)常會出現(xiàn)線路平行情況，這時(shí)兩條平行的線路由原來線路的π接處引入新變電站。 在相地耦合情況下，信號通過中間站的橋路和通過未加工相導(dǎo)線而到達(dá)下一段線路的輸入端。這種橋路的通帶等于耦合裝置的通帶，其附加衰減包括結(jié)合設(shè)備、線路匹配變量器、高頻電纜引起的損失。高頻橋路還可以防止帶電一側(cè)的線路的工作電壓傳到不帶電的一側(cè)去。有時(shí)電力線載波通道要在有中間變電站的兩段線路上建立；有時(shí)電力線載波信號又要通過中間站繼續(xù)傳送。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)給這損失留有裕度。 分流損失 按照GB 7330規(guī)定。這部分損失包括耦合電容器介質(zhì)損失在內(nèi)。 耦合損失 耦合損失包括三部分。分裂導(dǎo)線增加的倍數(shù)較少。頻率愈高，衰減愈大。 線路結(jié)冰時(shí)，衰減的增加與以下因素有關(guān)： ； ； ； 。 線路結(jié)冰情況不同，通道的傳輸衰減可增加到不能允許的程度，設(shè)計(jì)人員必須考慮。雨、霧增加不了多少衰減，一般可以不計(jì)。因此，在分支線末端的變電站內(nèi)要加裝一組耦合電容器、結(jié)合設(shè)備和終端匹配電阻。這是特殊情況。重要的是，阻波器應(yīng)按所用頻段阻抗的最小電阻分量法設(shè)計(jì)，而不要用阻波器全阻抗的最小阻抗法設(shè)計(jì)。 消除衰減峰值的最有效的方法是在T接點(diǎn)對分支線路進(jìn)行三相阻塞。如考慮到以上因素的影響，使計(jì)算結(jié)果更接近實(shí)際情況，可采用以下公式計(jì)算線路衰減： (4) 式中 k1——與導(dǎo)線型號有關(guān)的系數(shù)，見表 4 ； k2 ——與線路電壓等級、線路結(jié)構(gòu)有關(guān)的系數(shù)，見表 5 ； l——線路長度，km； f——工作頻率，kHz。 如線路電壓為220kV或以下，且為相地耦合方式，可用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算線路衰減： (3) 式中 k——與線路電壓有關(guān)的衰減系數(shù)，見表3； l——線路長度，km； f——工作頻率，kHz。 以上附加損失數(shù)值綜合列于表2。 相相耦合(圖 4e)： Aadd=0～8dB，大地電阻率ρ≥1000Ωm； Aadd=2～10dB，大地電阻率ρ=30～300Ωm。kHz。kHz；對更高電壓的線路，應(yīng)不超過5因此，對電壓330kV以下線路，線路長度與載波頻率的乘積(l 因?yàn)槟Ｊ讲粫窒?，上述?shù)值適用于整個(gè)頻率范圍和任何線路長度。 在水平排列的線路上，選擇正確的耦合方式和載波頻率范圍是很重要的。 在雙回路垂直或三角形排列的線路上，附加損失Aadd決定于換位次數(shù)、線路參數(shù)、大地電阻率、耦合方式以及載波頻率與線路長度的乘積，實(shí)測的數(shù)值為2～10dB甚至20dB。 線路換位對載波信號傳輸?shù)挠绊懹删€路的參數(shù)和長度、耦合方式、換位形式和次數(shù)、大地電阻率、載波頻率等決定，有時(shí)會使線路衰減增加到不能容許的程度。 不均勻線路的附加損失 線路的不均勻點(diǎn)，例如線路換位、線路分支或架空線接電力電纜等，會引起嚴(yán)重問題。 ——雙回路，垂直或三角形排列：Aadd=2～10dB，相地及相相耦合；Aadd≤1dB，雙回路差接耦合(圖2j)。水平、垂直和三角形排列的線路的最佳耦合方式和模式轉(zhuǎn)換損失Ac如圖2所示。20%)。 圖3 最低損失模式的線路衰減常數(shù)α1 dc—相導(dǎo)線的直徑，mm；n—分裂導(dǎo)線束的分導(dǎo)體數(shù) 上式對于電壓在150kV以上，大地電阻率約100～300Ωm的大多數(shù)線路是很近似的(300kHz以下誤差177。 圖 2 最佳耦合方式及模式轉(zhuǎn)換損失Ac 通過對大量試驗(yàn)和計(jì)算結(jié)果的分析得出最低損失模式衰減系數(shù)α1的近似式為： 式中 f——頻率，kHz； dc——相導(dǎo)線的直徑，mm； n——分裂導(dǎo)線束的分導(dǎo)體數(shù)。 ②lfmax≤2105kmkHz(≤330kV)； lfmax≤5104km 線路衰減計(jì)算式為： 式中 A——線路衰減,dB； a1——最低損失模式的衰減系數(shù)，dB/km； l——線路長度，km； Ac——模式轉(zhuǎn)換損失，即全部模式的總輸入功率電平與最低衰減模式以外的其他模式的輸入功率電平的差值，dB,見圖2； Aadd——由于耦合電路、換位等不連續(xù)性引起的附加損失，dB。因此，在實(shí)際工程中常采用比較簡單的工程計(jì)算方法。然而，精確計(jì)算線路衰減需要很多原始數(shù)據(jù)，其中有些基本參數(shù)在電力線路本體沒有完成勘測設(shè)計(jì)之前往往無法提供。但在實(shí)際的耦合方式中，例如在相地、相相和線路間的耦合等方式中，信號一般都以混合模式進(jìn)入線路，其中總有一部分模式是高損失的(地模式)，從而引起一定的模式轉(zhuǎn)換損失。 自然模式的主要特點(diǎn)為： 、傳輸速度和特性阻抗； ； 、相電流為該點(diǎn)不同模式相電壓、相電流的向量和。 橋路損失是指載波信號在通道中經(jīng)過高頻橋路時(shí)的損失。 線路衰減主要由以下參數(shù)決定： ； ； ； ； ； ； ； ； (換位、分支、插入電纜等)。在基本載波頻帶為4kHz的電力線載波系統(tǒng)中，保護(hù)專用機(jī)頻帶的中心頻率可選為4n+2kHz,n=10,11, 12,……124。 遠(yuǎn)方保護(hù)專用收發(fā)信機(jī)的工作頻帶較窄。 裝設(shè)頻率分隔裝置費(fèi)用較高，可能受到開關(guān)站場地的限制，一般不采用。在分隔頻帶內(nèi)，兩區(qū)之間跨越衰減很大(一般為50～60dB)。在同一電壓等級電網(wǎng)中，通常需相隔兩段電力線且有阻波器阻塞時(shí)，才允許重復(fù)使用頻率。 對于接在同一耦合裝置(結(jié)合濾波器、線路阻波器等)上的載波設(shè)備，應(yīng)注意選擇其頻率都在耦合裝置的工作頻帶以內(nèi)。 分配頻率時(shí)，應(yīng)注意到在有些地區(qū)某些頻率可能是不能使用或限制使用的。兩者的差別在于發(fā)信對收信的干擾影響要比收信對收信大得多。 相鄰?fù)ǖ赖妮d波機(jī)互為干擾機(jī)和被干擾機(jī)，它們之間的頻帶間隔應(yīng)考慮發(fā)信—發(fā)信，發(fā)信—收信，收信—收信三種情況： 對于直接并聯(lián)在同一相上運(yùn)行的載波機(jī)，考慮其發(fā)信—發(fā)信頻帶間隔的因素有：限制干擾載波機(jī)對工作載波機(jī)發(fā)信功率放大器過載的影響；限制干擾載波機(jī)對工作載波機(jī)發(fā)信功率分流的影響。 為了經(jīng)濟(jì)合理地利用電力線載波頻率資源，建議先將載波頻率范圍按基本載波頻帶(通常以B表示)的整倍數(shù)，依據(jù)電力線載波機(jī)技術(shù)條件要求的頻帶間隔，劃分組合載波通道，一般遵循以下原則： 對于雙工工作的載波機(jī)，本機(jī)發(fā)收信頻帶間隔一般為3～7B，或以工作頻率的5%～10%作間隔。 由于各種型號載波機(jī)的性能不盡一致，應(yīng)按制造廠的規(guī)定統(tǒng)一劃分和組合整個(gè)載波頻率范圍內(nèi)的通道頻率。抑制干擾的能力除取決于電力線載波機(jī)的技術(shù)性能外，還需在通道衰減計(jì)算的基礎(chǔ)上，通過妥善安排通道頻率，合理利用通道之間的跨越衰減實(shí)現(xiàn)。 電力系統(tǒng)是閉合的網(wǎng)絡(luò)，各電力線載波通道之間存在著較大的相互串?dāng)_影響。 電力線上存在噪聲，載波信號在電力線上傳輸，其衰減受頻率等各種因素的影響。 頻率分配的目的 電力線載波系統(tǒng)的頻率范圍是有限的，為了經(jīng)濟(jì)合理地利用頻率資源，必須對各電力線載波通道的發(fā)收頻率作周密細(xì)致的安排。 電話和非電話信號復(fù)用或?qū)Ｓ玫碾娏€載波機(jī)有效傳輸頻帶分配的典型值如表1所示?？紤]到電力線載波通信多種目的的應(yīng)用要求以及與國家電信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)相適應(yīng)，建議優(yōu)先選用4kHz頻帶。 4 載波頻率分配 基本載波頻帶 在我國，大多數(shù)單邊帶電力線載波系統(tǒng)采用4kHz為基本載波頻帶。 電力電纜的特性阻抗很低，為架空線的120至110。在三相電纜或三根單相電纜上作相地或相相耦合都可以。實(shí)際使用時(shí)，還必須注意防止正常運(yùn)行時(shí)的工頻感應(yīng)電壓通過地線絕緣子的間隙放電，線路兩端的耦合裝置的工頻接地也必須良好。絕緣地線載波通道中的線路噪聲電平也比電力線相線載波通道的噪聲電平低。而且電力線電壓等級越高，費(fèi)用差距越大。 絕緣地線載波通信和電力線相線載波通信一樣也需要耦合裝置，但一般不需要線路阻波器，也無需耐受工頻高電壓的耦合電容器。 為了降低輸電工頻損耗，有時(shí)將地線用帶放電間隙的絕緣子絕緣起來，而在遭受雷擊時(shí)地線仍可以通過放電間隙使雷擊電流泄放，起到防雷的作用。 絕緣地線耦合 在電力線桿塔頂部，常架設(shè)有一根或兩根接地的導(dǎo)線，稱為架空地線。在同桿架設(shè)的雙回路電力線上，可以利用每回線路中的一個(gè)相的導(dǎo)線組成相當(dāng)于單回線路的相相耦合，也可以利用每回線路中兩個(gè)相的導(dǎo)線組成差接形式耦合。 由于80%的線路故障是單相故障，這種耦合方式在實(shí)際應(yīng)用中具有重要意義。 這樣，這種方式就需要在耦合點(diǎn)裝兩個(gè)耦合電容器和兩個(gè)阻波器，耦合設(shè)備的費(fèi)用較高。如用一個(gè)相相結(jié)合設(shè)備，耦合電容器低壓端和結(jié)合設(shè)備之間的距離一般比用兩個(gè)相地結(jié)合設(shè)備時(shí)大，發(fā)生危險(xiǎn)或中斷的可能性也較大。 由于相地耦合比較經(jīng)濟(jì)，在線路故障時(shí)不要求載波通道具有很高的可靠性的一般情況下，可以采用這種方式。在耦合相發(fā)生接地故障時(shí)，衰減還會增加很多。 耦合方式 電力線耦合 載波設(shè)備與電力線之間的耦合方式，主要有相地耦合和相相耦合兩種。采用鎧裝電纜時(shí)也會發(fā)生類似問題，應(yīng)作同樣考慮。一端接地雖沒有工頻環(huán)流，但在結(jié)合設(shè)備匹配變量器兩線圈間會出現(xiàn)電位差。工頻環(huán)流將