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电力载波在远动技术中的应用

  王少奎¹    刘  平¹    张玉辉²   苏玉福¹

1大庆油田电力集团供电公司 黑龙江大庆 163453   2大庆油田物资集团机电公司 黑龙江大庆 163114

摘要：本文介绍了电力载波在远动技术中的应用，并就近几年实际中出现的一些问题进行简要的分析，并提出解决的方法。

关键词：电力载波  远动技术  应用

0  引言

电力通信是电力系统不可缺少的组成部分，是实现电网自动化和管理现代化的基础。随着现代化电网的形成和发展，电力通信在电力系统中的地位将越来越重要，它不仅为电力系统的安全和经济供电进行周到的服务，还为电力工业管理现代化提供物质基础。实现电网自动化，远动技术的实现将至关重要。远动技术需要电力通信传输。目前，我国的电力通信主要是电力载波通信，通过电力载波传输是实现远动技术的主要手段。本文就近几年电力载波在远动技术中的应用出现的一些问题进行简要的分析，并提出解决的方法，仅供参考。

1  远动系统的基本组成及远动装置的主要技术要求

1.1远动系统的基本组成

目前，国内电力系统中的远动装置主要功能是遥测、遥信、遥控和遥调。对这些技术的传输全靠远动技术。数字式远动装置原理图如下：

    遥测量经过变送器将电量或非电量信号转换成直流模拟电压。模数转换器将输入的模拟电压转换成数字量，送给信号编码器，编码器将输入的并行数字信号变成在时间上依次排列的串行数字信号。为了提高传输的可靠性，对遥测、遥信的数字信息要进行抗干扰编码，以减少由于干扰引起的差错。调制器把数字脉冲信号变成适宜传输的信号，经过信道送到调度所接收端。接收端通过解调器把收到的传输信号还原成数字信号，再由抗干扰译码器进行检错。错误的码组放弃不用，而正确的码组经信号分路器将各路遥测、遥信信息分割开，分别去显示或指示。

对于遥控和遥调，调度端是发送端，厂、站端是接受端。遥控和遥调命令的传送原理和上述相同，也是经解调和抗干扰译码后，送给命令寄存器，以输出执行。

1.2远动装置的主要技术要求

电力调度中心依靠远动系统采集数据进行监测和控制，如远动提供的遥测、遥信信息有差别或不及时，就有可能导致调度中心判断决策上的失误，将直接影响到系统的运行，甚至带来严重后果。电力系统对远动的基本要求是可靠、准确和及时。

2  由电力载波组成的传输信道

2.1电力载波通信的概况

目前，我国的大部分电力载波机只是使用它的通话功能，远动通道没有使用。利用这些电力载波机传输远动数据，是最理想最经济的方法。

2.2电力载波复用远动

2.2.1复用远动的方式

我们需要占用端至调度端及调度端至占用端的双向传输信道的方式。

2.2.2 ZDD-40型电力载波机复用远动的频谱

    我国所使用的电力载波机大部分是南京有线电厂生产的ZDD-40型电力载波机，所以我们以ZDD-40型电力载波机为例介绍复用远动的载波机音频频谱的划分。

由上图可知，ZDD-40型电力载波机把话音频带压缩到300-2400Hz，呼叫信号在频带内，由697 Hz 、770Hz 、1633Hz 组成双音频信号，2520-3480Hz频带用作传输远动信号，可以传输50Bd、100Bd、200Bd、600Bd的远动数据信号。由于频带加宽，远动数据信号的传输质量提高了。

2.2.3 ZDD-40型电力载波机复用远动的连接方式

    由于电力载波复用远动传输通道为音频通道，因此需要把远动信号调制成音频信号进行传输。如下图：

调制解调器与信道的连接有二线制和四线制，但电力载波复用通道一般是四线制。在四线传输时调制解调器接成全双工。

把调制器给出的远动出两根线接在ZDD-40型电力载波机机架上端的远动入，把调制器给出的远动入两根线接在ZDD-40型电力载波机机架上端的远动出。把解调器给出的远动入两根线接在ZDD-40型电力载波机机架上端的远动出，把调制器给出的远动出两根线接在ZDD-40型电力载波机机架上端的远动入。

2.2.4 ZDD-40型电力载波机话音电平的调整

测发信时，在ZDD-40型电力载波机的音频终端盘的二线口加一个频率为800Hz，电平为0dB/600Ω的测试信号，将音频终端盘K置于测量位置，用选频电平表依此测量调整下表各点电平，应符合下表要求，误差≤2 dB。测收信时，在对端ZDD-40型电力载波机的音频终端盘的二线口加一个频率为800Hz，电平为0dB/600Ω的测试信号，将音终盘K置于测量位置，用选频电平表依此测量调整各点电平，应符合下表要求。误差≤2dB。测完后，应立即复原。

注：F为线路频谱上边界频率。

2.2.5 ZDD-40型电力载波机远动接口电平的调整

    根据我们所使用的调制解调器的特点，以波输为50Bd，频率3000Hz为例。它的远动出口频率3000Hz，电平-4dB，阻抗为600Ω，入口频率3000Hz，电平为-4dB，阻抗600Ω。而ZDD-40型电力载波机远动入口频率3000Hz，电平为-17.4 dB，阻抗为600Ω，ZDD-40型电力载波机远动出口频率3000Hz，电平为0dB，阻抗为600Ω。这就要求ZDD-40型电力载波机远动出口和入口电平都需要调整。ZDD-40型电力载波机远动的入口电平输入频率3000Hz，-17.4 dB，阻抗为600时，可变衰耗器没投，衰耗器为零，低通滤波器出为- 28dB/600Ω。当我们所使用的调制解调器的远动出口频率3000Hz，电平为-4dB，阻抗为600Ω时，为了保证低通滤波器出- 28dB/600Ω，把可变衰耗器投13.5 dB。方法是把发信高低盘取出，如下图，把可变衰耗器投13.5 dB。

2.2.6 ZDD-40型电力载波机复用远动的电平调整

为了保护发送支路的功率放大器不致过负荷而影响通信，在复用远动信号时，要控制复用远动电平值。

为了提高远动信号在传输信杂比，远动设备应发送最大输出电平。

在调整发送电平时，不需要改变话音电平、导频信号及远动信号的相对差值，而只需要调整发信调制盘中高频调制器的电位器W3来满足外线发送电平的要求。

3  复用远动对电力载波的影响

3.1防止过负荷

对于载波机而言，发射功率确定后，如需复用远动则需压底话音电平来保持总的功率电平一致，防止总的功率电平过高，对线路放大器产生过负荷。

3.2话音串扰远动

电力载波的话音可能串扰远动通路，主要表现在话音信号中的高频成分或低频谐波分量。以上两种干扰属于同频干扰，防卫度应按26dB考虑。

对于第一种形式的干扰，主要靠发信端低通滤波器来加以抑制，对第二种干扰，只能靠元器件的质量来保证。

在调整设备时，如话音电平与远动电平的差别过大，就会产生第一种形式的干扰。

3.3远动对话音的串扰

   在载波机接受支路的二线端，要求可懂串音防卫度在正常情况下是60dB，在极限情况下应是38.2dB；不可懂串音防卫度在正常情况下是47.7dB，在极限情况下应是26dB；远动对话音的串扰是不可懂串音。

   在接受支路调整时，一是要保证话音低通滤波器质量，二是要保证远动信号电平的幅值。

3.4 IEC标准

   在远动信号输出端，IEC规定串扰电平应比远动信号接受电平低15.6dB，而DL/T546规定为16dB。

   综上，在调整远动信号电平时，一是保证远动带通滤波器的质量，二是保证其它信号电平与远动信号电平的电平差别。

4  复用远动通道的传输质量要求

评价远动通道优劣的主要指标是误码率和码元畸变。

误码率定义为在全部测试时间内，接收端收到的错码总数与发送端的发码总数相比，即

Pe= 错码总数/发码总数 

由上式所得到的误码率Pe是在全部测试时间性内的平均值。

对远动通道误码率的容限（极限误码率）的规定是，在点对点传输时，CCITT建议值为

Pe≤5*10^-5，国内远动通道Pe容限值一般认为应达到1*10^-5。由于电力载波在传输远动时大部分与电话复合在一个通路中传输，使得传输质量较差。大量测试表明，我国电力载波通道构成的远动通道，其误码率在10^-4～10^-6之间。

因此，在复用通道的数据传输速率较高时，可适当降低质量标准，将误码率定为5*10^-5是可以接受的。

远动系统的可靠性，在很大程度上决定于远动通道的误码率水平。国际电工委员会提出了A、B、C三级可靠性标准。下表列出了当通道误码率为10^-4 、10^-5时系统的可靠性水平。远动系统的可靠性可用不可检差错概率来表示。

由表可见，当Pe由10^-4减少到 10^-5  时，Pr可降低2～4个数量级。

远动通道的另一个传输质量指标是码元畸变。码元畸变是指解调器恢复的数据的宽度不等于发送码元的宽度，即指经过传输后，数据信号发生了畸变。

码元畸变是由于调制解调器及信道设备的某些参数发生偏移，信道特性不理想，传输频带不够宽及信道中的干扰等原因造成的。

在实际工作中，仅仅测量误码的数目是不够的，还需了解离开误码有多大裕度。为此，需测量远动通道的码元畸变。码元畸变和误码率一样，表示远动数据在传输过程中受到的损害。当这种损害使得码元畸变达到50%时，系统就发生传输差错，所以码元畸变的大小是远动通道的传输质量标准之一，它表示了远动通道的传输裕度。

码元畸变有三种：偏畸变、特性畸变和随机性畸变。

偏畸变是一种固定的畸变，即接收码元中0或1持续时间固定地延长或缩短的畸变。偏畸变是由于系统的对称性受到损害而引起的。

特性畸变是一种不规则的畸变，它与0、1码的组合有关，对于0、1交替组合的情况，不产生特性畸变。其特点是，一个孤立的0码缩短时间与一个同样的1码缩短的时间相同。特性畸变是由于远动通道的传输带宽不够，使信号频带受到限制以及信道相—频特性的非线性产生了码间干扰等引起的。

随机畸变也称为杂散畸变，其特点是0码或1码的伸长或缩短是随机的。造成这一畸变的主要原因是噪声、串音、载波相位的突变等。

用单个码元的畸变来计算远动数据信号的畸变是不确切的。如系统工作在同步状态，当接收码元的时间宽度没有变化，而固定的基准定时信号偏离了基准定时信号时，就有可能造成判断差错，这种相对于偏离参数基准定时系统的接收码元的畸变称为同步畸变。

远动通道的码元畸变，包括调制解调器本身引入的畸变及由传输信道引起的畸变。当调制解调器本身的畸变较小时，留给信道的畸变裕量就大些。显然调制解调器本身的畸变数值越小越好。

5  结语                                         

    随着电网自动化程度的加深，调度端和厂、站端的联系越来越紧密。少人职守和无人职守变电站的增多，远动技术将更加得到应用。