低压电力线载波信道阻抗测试终端的设计与应用.pdf

总第 4 9卷第 5 5 3期 2 0 1 2年第 1期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s ur e me n t& I n s t r u m e nt a t i o n Vo 1 4 9 NO 5 5 3 J a n 2 0 1 2 低压电力线载波信道阻抗测试终端的设计与应用 齐传凤 ， 王学伟 ， 韩东 ， 陆以彪 ( 1 北京化工大学 信息科学与技术学院， 北京 1 0 0 0 2 9 ； 2 黑龙江省 电力科学研究院， 哈 尔滨 1 5 0 0 3 0 ) 摘要：依据自由坐标轴阻抗测试原理， 设计了低压电力线载波信道阻抗测试终端，实现了载波信道阻抗模值和阻 抗相位的实时测量、 数据远程传输以及主站监控计算机对信道阻抗特性的远程监控。阻抗测试终端依据主站监 控计算机的控制命令， 能够实现在1 0 0 5 0 0 k H z 频率范围内的任意5 个载波频率点或单一载波频率点处， 同时对A、 B 、 c 三相或某一相的循环阻抗测试，且载波频率点间的最小间隔为0 1 k H z 。 阻抗测试范围与精度可达到( 5 1 0 Q) 1 0 、 ( 1 0 - 5 0 0 1 ) 5 。 本文分析了公用建筑不同季节和住宅小区冬季载波通信性能较差情况下的电力线信 道阻抗测量结果， 为电力线阻抗监测及改善 电力线载波系统通信性能提供有力手段。 关键词：低压电力线载波通信； 信道阻抗测试； 数据传输 中图分类号： T M9 3 0 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 1 1 3 9 0 ( 2 0 1 2 ) 0 1 0 0 5 7 0 6 De s i g n a nd Appl i c a t i o n o f Lo w- v o l t a g e Po we r Li n e Ca r r i e r Cha n ne l I m p e d a nc e Te s t i ng Te r m i na l 1 l 2 2 Q I C h u a n - f e n g， WA NG X u e - w e i ， H AN D o n g ， L U Y i b i a o ( 1 C o l l e g e o f I n f o r m a t i o n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ， B e i j i n g U n i v e r s i t y o f C h e mi c a l T e c h n o l o gy， B e i j i n g 1 0 0 0 2 9 ， C h i n a 2 E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e o f He i l o n g j i a n g P r o v i n c e ， Ha r b i n 1 5 0 0 3 0 ， C h i n a ) Abs t r a c t ： I n t hi s p a p e r ，a l o w-v o l t a g e p o we r l i n e c a r r i e r c h a n n e l i mp e da nc e t e s t i n g t e r mi na l i s d e s i g n e d a c c o r d i ng t o i mp e d a nc e me a s u r e p r i nc i p l e o f f r e e - a x i s ， wh i c h r e ali z e s r e a l t i me me a s u r e me n t f o r i mp e da n c e a n d ph a s e s o f c a r r i e r c h a n n e l ，d a t a r e mo t e t r a ns mi s s i o n a nd r e mo t e mo n i t o r i n g f o r t h e i mpe da n c e c ha r a c t e ris t i c s o f c a r r i e r c ha nn e l b y t h e ma s t e r mo n i t o r c o mp u t e r Ac c o r d i n g t o t h e c o mma n d s f r o m t he ma s t e r mo n i t o r c o mp u t e r ， a t t h e f r e q ue n c y o f 1 0 0- 5 00 k Hz ， t he i mpe da nc e t e s t i n g t e r mi n a l c a n r e a l i z e c y c l e t e s t i n g for t he i mp e da nc e p h a s e A， B，C a t t h e s a me t i me o r o n e o f t h e t h r e e p h a s e s a t a n y fi v e c a r r i e r f r e q u e n c i e s o r s i n g l e c a r r i e r f r e q u e n c y ， a n d t h e mi n i mu m i n t e r v a l b e t we e n c a r r i e r f r e q u e n c i e s i s 0 1 k Hz T h e r a n g e a n d a c c u r a c y o f t h e i mp e d a n c e t e s t i n g c a n r e a c h( 5 - 1 0 )1 0 a n d ( 1 0 5 0 0 ) 5 I n t h i s p a p e r ， t h e i m p e d a n c e me a s u r e me n t r e s u l t s o f p o w e r l i n e c h a n n e l a r e d i s c u s s e d ， w h i c h w e r e me a s u r e d i n p u b l i c b u i l d i n g i n d i f f e r e n t s e a s o n s a n d i n r e s i d e n t i a l d i s t r i c t u n d e r t h e l o w - v o l t a g e p o we r l i n e c a r r i e r c o mmu n i c a t i o n wi t h p o o r p e r f o r ma n c e i n wi n t e r ， a n d p r o v i d e p o w e rf u l me a n s f o r p o we r l i n e i mp e d a n c e mo n i t o r i n g a n d c o mmu n i c a t i o n p e rfo r ma n c e o f p o we r l i n e c a r r i e r s y s t e m i mp r o v i n g K e y wo r ds ： l o w- v o l t a g e P LC， c h a n ne l i mp e d a n c e me a s ur e me n t ， da t a t r a n s mi s s i o n 0引 言 电力 线 载 波 通 信( P o w e r L i n e C o mm u n i c a t i o n ， P L C) 技术是指利用工频 电力传输线作为传输媒介来 实现数据传递和信息交换的通信方式。 其中利用高压 电力线 ( 3 5 k V及 以上 电压等级 ) 和 中压电力线 ( 1 0 k V 电压等级) 的电力线载波通信研究起步早、 时间长、 技 术成熟 ； 而低压电力线( 2 2 0 V 3 8 0 V) 载波通信的研究 相对较晚，始于2 0 世纪9 0 年代。由于低压电力线载波 通信与 中高压电力线载波通信在通信方式 、 信道衰减 特性、 布线方式 、 载波耦合方式等方面存在很大的不 同 1 1 ， 并且低压 电力线不是为了满足传输通信数据需 求所设计的， 再加上我国电网环境恶劣、 受电力线信 道衰减 、噪声干扰和用电设备电磁兼容性 的影响， 导 致 电力线阻抗随时问 、 频率 、 负载接入和切出的变化 而随机变化， 造成低压 电力线信道阻抗与发射和接收 设备阻抗不匹配， 严重影响了通信质量。因此， 对电力 一 5 7 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 4 9卷第 5 5 3期 2 0 1 2年第 1 期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s ur e me n t& I ns t r u m e nt a t i o n 线阻抗特性参数 的准确测量与分析显得尤为重要 。 虽然国内外研究人员已经提出了一些电力线信 道 阻抗 的测 量 方 法，但 这些 方 法 大 多是针 对 5 0 0 k H z 5 0 0 MH z 频段 1 K w a s n i o k 等人提f I 利用双电 流探头法测量5 0 0 k H z 5 0 0 MH z fl 电力线 阻抗 ； 张有 兵等人利用求得恒定电阻上的电压与插座上的电压 之比来测量1 0 0 k H z 2 M H z 压电力线载波通信信道 A 的输入阻抗。 。一 ；其他人的研究则主要利用矢量网络 分析仪测量低压 电网的反射系数及耦合器的散射参 数， 从而间接地计算出低压电力线阻抗值 5 1。对于 1 0 0 5 0 0 k H z 频段， 阻抗测量方法 的研究较少， 如李家 生等人依据L c 谐振原理提出了5 0 1 3 0 k H z 低压 电力 线阻抗测量方案 ； 文献 7 设计 了基于F P G A 的电力线 阻抗测量仪， 但其只能测量单相的电力线阻抗值 。综 上所述， 目前的电力线阻抗测量方法存在载波测量频 率点有限 、仅能测量阻抗模值不能测量阻抗相位 、 不 能同时测量A B C 三相 电力线阻抗 、 缺少溯源标定方法 以及不能长期 自动测量等问题。 为了解决上述问题， 本文依据 自由坐标轴阻抗测 试原理， 设计了低压电力线载波信道阻抗测试终端， 实 现了1 0 0 5 0 0 k H z 、 5 5 0 0 Q范 围内对低压电力线载波 信道阻抗的准确测量。 同时为了实现长期远程监控不 同地点 、不 同时间的低压电力线载波信道的阻抗特 性， 本文还设计了基于G P R S 技术的远程数据实时传 输功能， 通过静态公网I P 的G P R S 网络组网方案和面 向 连接的T C P 协议来实现主站监控计算机与阻抗测试 终端的双向数据传输阎 。 1 低压电力线载波信道阻抗测试终端结构与功能 在低压电力线载波信道阻抗特性测试系统中， 阻 抗测试终端安装在低压 电网台区变压器端 ( 集 中器 端 ) 和用户端( 电能表端 ) ， 对指定载波频率下 的阻抗 和相位值进行测量，并将测得的数据通过 G P R S 无线 模块传输到主站监控计算机， 以实现对信道阻抗特性 的远程监控。系统整体安装结构如图1 所示 。 1 1 阻抗测 试终 端 的构成 阻抗测试终端的结构如图2 所示，主要 由嵌人式 单片机系统、 嵌入式通信系统、 G P R S 模块、 天线、 阻抗 测试单元、 可变频率信号源、 高频功率放大器、 信号耦 合单元等部分构成。 ( 1 ) 可变频率信号源 本 文 采 用 直 接 数 字 频 率 合 成( D i r e c l D i g i t a l S y n t h e s i z e r ， D D S )技术设计可变频率信号源， 采用该 方法能得到具有稳定频率和波形 良好 的可调频率正 弦波。 设计中所选用的D D S 芯片可以产生多个频率点， 一 5 8一 Vo i 4 9 NO 5 5 3 J a n 2 0 1 2 图l 低压电力线载波信道 阻抗特性测试 系统安 装 结构 Fi g 1 I n s t a l l a t i o n s t r u c t u r e o f l o w -v o l t a g e p o we r l i n e c a r r i e r i mp e d a nc e c h a r a c t e r i s t i c s t e s t i n g s y s t e m 图2 低压 电力线载波信道 阻抗测试终端结构 F i g 2 S t r uc t u r e o f l o w-v o l t a g e I 】 ( ) we r l i n e c a r r i e r i mp e da n c e t e s t i n g t e r mi n a l 以产生阻抗测试巾所需要的1 0 0 5 0 0 k H z 正弦波信 号 源， 且频率分辨率可达0 1 k H z 。 ( 2 ) 功率放大器 由于D D S 信号源的输 I 功率有限， 在设计If 1采用 加入高频功率放大器的方法， 提高正弦信 弓 的输 m功 率。 ( 3 ) 频率耦合电路 低压电力载波通信巾， 信 号耦合 电路大多采用 电 容来实现。本文采用L C 串联谐振 电路以减少频率点 处相移的失真。该方法选用的器件少， 并且能构成 良 好耦合谐振电路 。 ( 4 ) 阻抗测试单冗 本文依据 自由坐标轴阻抗测试原理并结合A D 转 换器， 设计了阻抗测试单元。 对内附标准化的阻抗z 与 被测阻抗z 均采用矢量测量， 通过比较法计 箅得到阻 抗模值， 并确定阻抗 的感性 、 容性相位， 还能实现对小 阻抗的测试。 自由坐标轴阻抗测试原理如图3 所示 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 4 9卷第 5 5 3期 2 0 1 2年第 1 期 电测与仪表 El e c t r i c a l M e a s ur e m e n t& I n s t r u m e n t at i o n Vo 1 4 9 NO 5 5 3 Ja n2 0 1 2 图3 自由坐标轴 阻抗测试原理 Fi g 3 I mp e d a n c e me a s u r e p r i n c i pl e o f f r e e a x i s 按图3 ， 有 ： 一 U r ， X =zs U x 。 x + j U x y S Y 。 J ：&( U x x U s x + U x y U s Y 2 2 4 -j Vx y Us x -Vx x Vs Y 2 2 ) ( 1 ) x + Y x+ Y 1 2 阻抗 测试 终 端的功 能 阻抗测试终端依据主站监控计算机发 出的各种 控制命令， 主要实现以下功能 ： ( 1 ) 可以对 1 0 0 5 o 0 k H z 频率范围内的任意5 个载 波频率点或单一载波频率点进行循环阻抗测试， 且最 小频率间隔为0 1 k Hz ； ( 2 ) 可以同时测试A、 B 、 C 三相或单独某一相的低 压 电力线阻抗， 阻抗测试范 围与精度可达到( 5 l 0 n) 1 0 、 ( 1 0 5 o o ) 5 ； ( 3 ) 可实现实时阻抗测 量， 或依 据设定 的测量 时 间与频点， 自动定时进行阻抗测量， 无需人工操作 ； ( 4 ) 自动存储每天的测量数据， 并可通过主站监 控计算机读取和清除存储在阻抗测试终端的数据。 2 数据传输功能与技术方案 由于电力线分布广 、 数量多， 需采用无线通信技 术来实现阻抗测量数据的远程传输和对阻抗测试终 端的远程监控。 本文综合考虑系统对实时性与可 靠性 的要求和 应用成本，采用G P R S 技术设计并实现 了阻抗测试终 端的远程数据传输功能。通过静态公网I P 的G P R S 网 络组网方案 和面向连接的T C P 协议实现主站监控计 算机与阻抗测试终端的双向数据传输。 阻抗测试终端 将 测 量 到的数 据按 照一定 的格 式 打包后 ，发送 到 G P R S I P 骨干网， 经协议转换后发送I n t e r n e t 网络， 最 后通过各种 网关和路 由器将数据发送到主站监控计 算机 。 3 阻抗测试终端的标定 为了保证本文设计 的阻抗测试终端测量结果准 确， 本文对阻抗测试终端进行 了标定。设计制作 了标 准阻抗测试盒，其 中含有5 Q、 l 0 n、 2 0 1 2 、 5 0 12、 1 5 0 n、 3 0 0 1 2 、 5 0 0 1 q 精密 电阻和 电容 、 电感 ， 并 利用 日本 日置 公 司 的 L C R H I T E S T E R阻 抗 测 试 仪 在 1 2 0 k Hz 、 1 3 1 k H z 、 2 7 0 k H z 和4 2 1 k Hz( 分别对应北京福星 晓程 、 深圳瑞斯康 、 青岛东软和青岛鼎信 四家载波通信中心 频率 ) 下对上述标准 阻抗 以及并联 电容 、 电感的情况 进行了阻抗测试， 然后用标准阻抗对阻抗测试终端进 行 了标定， 给出测试误差， 如表1 所示 。由于篇幅有 限， 表 1 仅列出了载波 中心频f = 2 7 0 k H z 时的部分阻抗测 试误差 。 测试结果 表明， 在 1 0 0 5 0 0 k Hz 频率范 围内， 阻抗 测试终端对5 1 0 Q电阻和 1 0 5 0 0 1 电阻 ( 包括 1 5 0 5 0 0 12分别并联 电容 、 电感 ) 的AB c 三相阻抗模值测试 相对误差分 I1 4 , 于 1 0 和 5 。 4 运行 中的载波抄表系统信道 阻抗测试结果与分析 4 1 公用建筑电力线载波信道 阻抗测试结果 本文利用 阻抗测试终端对公用建筑夏季和冬季 进行 了长期的低压 电力线阻抗测试。 测试地点选取某 公用建筑， 并将阻抗测试终端安装在负荷 电能表端 。 图4 和图5 给 出了夏 季2 0 1 1 年7 月2 3 日 2 9 日载波频率 f = 2 7 0 k H z 时测量 的AB C 三相阻抗模值 和相位值 曲线 图；图6 给出了冬季2 0 1 1 z 2 月2 5 13 3 月1 6 日测量的 A B C 三相阻抗模值 曲线 图。 在实际的阻抗测试终端应 用中， 能够实现同时对电力线阻抗模值和相位值 的测 量， 但 由于篇幅有 限， 本文不再列举其他测试情况 的阻 抗相位值 曲线 图。 通过对 比图4 和图6 可 以看出， 公用建筑不同季节 电力线上A B C =相 的阻抗模值基本一致， 均在1 5 5 5 12 之间， 但由于冬季有供暖设备影响， 电力线受到干扰， 偶尔会 出现较大的阻抗模值。 为 了更清楚地说 明一天 内公用建筑 电力线阻抗 的变化 特 点，本 文 给 出了2 0 1 1 年 7 月 2 5日1 2 0 k H z 、 1 3 l k Hz 、 2 7 0 k Hz 和4 2 1 k Hz 四个载波频率下B 相电力线 阻抗模值曲线图， 如图7 所示。从图7 可以看出， 电力线 阻抗随接人电网负荷的多少而变化。在工作时间 7 ： 0 0 1 1 ： 3 0、 1 3 ： 3 0 1 7 ： 3 0 和1 9 ： 0 0 2 2 ： 0 0 内，用电设备 接人低压电网， 电力线阻抗模值较小 ； 在休息时间内， 如 中午 1 1 ： 3 0 1 3 ： 3 0 ， 多数用 电设备被断开， 电力线阻抗 模值相对增大；晚上2 2 ： 0 0 早上7 ：0 0 ， 公用建筑断电， 无任何用电设备， 电力线阻抗模值明显增大 。此外 ， 阻 抗模值随载波频率的增大而增大。 4 2 公用建筑电力线载波信道 阻抗测试结果 为 了测试运行 中的低压 电力线载波抄表 系统信 道阻抗特性， 特别是冬季受供暖设备干扰影响较大情 况下的信道阻抗特性， 本文将阻抗测试终端分别安装 一 5 9 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 4 9卷第 5 5 3期 2 0 1 2年第 1期 电测 与仪表 El e c t r i c a l M e a s ur e me n t& I ns t r um e n t a t i o n Vo l 。 4 9 No 。 5 5 3 J a n 2 01 2 表1 载波频率 2 7 o k H z 时标准阻抗测试盒测试结果和阻抗测试终端标定结果 T a b 1 Me a s u r e me n t r e s u I t s o f s t a n d a r d i mp e d a n c e t e s t i n g b o x a n d c a l i b r a t i o n r e s u l t s o f t h e i mp e d a n c e t e s t i n g t e r m i n a l u n d e r t h e c a r r i e r f r e q u e n c Y f - 2 7 0 k ld z 标准 测量 A 相 B相 C丰 f f A 十 i B棚 C制 A川 B十 f j c种 腻 阻抗 柑位 阻抗 ， f _【 位 州位 l5上 I 抗 州协 他 l5 I 年 他 m抗削 儿 ， n ， n ) 1 1 ( o ) ,Q ) m m ) “ “ ， n ) ， n ) ) ) 。 ) i l ) 、 5 未并联 5 1 5 8 7 6 5 1 3 8 3 7 5 1 4 8 3 8 49 3 6 5 5 2 0 0 8 5 ,0 2 5 ( 1 4 8 5 1 3 6 2 7 2 1 (1 l 乜容 和 1 0 1 5 4 5 2 1 0 1 1 4 2 5 1 0 2 0 4 3 1 9 9 3 3 6 1 ( 】 1 0 1 1 1 0 I 3 2 9 2 4 6 0 l ( ) 一 8 2 0 电感 2 0 1 0 2 4 3 2 0 1 2 2 2 3 2 0 0 7 2 0 0 J 9 9 3 1 8 2 0 2 0 0 7 2 0 0 2 9 6 一 J O 0 0 4 0 一 O 3 ， 5 【 1 5 01 1 0 7 4 5 0 0 9 0 8 3 5 0 0 8 0 8 3 5 00 O 2 9 5 0 2 0 I 2 5 0 1 ( ) 1 8 _ 0 2 2 0 2 2 0 0 4 l 5 0 1 5 02 0 0 0 6 1 4 9 9 7 0 01 1 5 0 02 0 l 1 4 9 4 0 1 0 1 4 9 5 0 4 4 1 49 5 一 ( ) 2 2 0 5 3 - 0 3 1 0 3 3 0 0 2 9 9 8 5 0 3 1 3 0 0 0 5 0 4 6 3 0 0 0 4 一 O 2 7 2 9 5 6 0 5 1 2 9 5 8 0 9 5 2 9 6 2 一 O 7 4 l 4 2 _ l 4 2 1 2 n n 5 0 0 0 5 0 7 1 4 9 9 8 5 一 n9 5 5 0 00 2 0 7 2 4 8 3 3 1 5 2 4 8 2 7 2 1 3 4 8 3 9 1 8 6 3 3 5 3 4 3 3 2 ： 1 5 0 并联 1 3 1 5 8 2 71 7 1 3 3 0 2- 2 6 7 9 1 3 1 8 5 2 6 9 3 1 3 0 7 2 8 0 5 I 3 3 2 2 7 0 0 1 31 1 2 7 9 0 0 6 7 01 4 0 5 3 0 0 2 2 0 0 p F 2 0 4 5 5 45 7 2 0 8 6 8 45 4 8 2 0 5 6 9 4 5 4 2 2 01 0 4 6 5 3 2 0 8 _4 4 5 3 7 2 0I 8 4 6 3 6 J 7 4 一 (1 1 3 一 J 8 n n 9 4 5 6 S 5 9 A l5 2 51 4 g -5 9 4 2 2 4 7 48 5 9 1 3 2 3 9 6 6 0 1 5 2 5 I 2 5 9 3 1 2 4 0 6 5 9 9 9 2 4 6 0 1 1 2 7 1 5 0 并联 1 0 6 9 3 4 41 1 1 08 3 4 43 2 7 1 0 8 4 7 43 2 0 1 0 9 5 4 5 9 2 1 1 0 9 4 4 8 5 1 1 1 3 4 4 9 5 2 4 0 23 6 2 ,61 3 0 0 0 I mH 1 3 6 4 9 6 2 1 6 1 3 96 4 61 5 1 1 3 9 9 0 61 ,45 1 4 2 7 6 3 2 1 1 4 5 8 6 2 3 7 1 46 5 6 24 3 4 5 5 4 41 4 7 2 5 0 0 1 4 7 0 2 7 2 0 3 1 5 0 9 9 7 1 5 6 1 5 1 2 8 7 1 5 2 1 5 4 1 7 25 7 1 5 83 71 9 6 1 5 8 8 7I 9 9 4 8 2 4 8 4 4 9 7 载波频率f = 2 7 0 k H z 载波坝 率 2 7 0 k t t z 60 A 相 阻 抗 B 相 阻 抗 c 橱 阻 抗 f_ 1 0 O ， ， ， ， ， ， ， ， ， r t l r l ： ： i p l ： ：t i , L 8 O 一一一日 相阻抗 c 相阻抗 曼6 0 - 嚣 ： j i 。 蜇 o I - 一 55 ! 二 I L 。 Z 一 2 0 5 O 稿 I J I l 1 ， ， f l I l I I l 、 45 1 _ _ ： 运 4 0 - 篓3 5 _ 窖 3 0 2 5 2 0 1 E Fi g 4 P o we r l i n e i mpe d a n c e a mp l i t u d e me a s u r e d i n p u bl i c b u i l d i n g i n s u mme r 载波频 ! f = 2 7 0 k t t z 图6 冬季公用建 X - , Ij 得的电力线阻抗模值 Fi g 6 P o we r l i n e i mp e da n c e a mp l i t u d e me a s u r e d i n p u b l i c b u i l d i n g i n w i n t e r 一 6 0 Fi g 5 Po we r l i n e i mpe da n c e p ha s e me a s u r e d i n p u b l i c b u i l d i n g i n s u mme r B相阻抗 值 图7 公用建筑一天 内测得的电力线阻抗模值 F i g 7 P o we r l i n e i mp e d a n c e a mp l i t u d e me a s u r e d i n p u b l i c b u i l d i n g i n o n e d a y 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 总第 4 9卷第 5 5 3期 2 0 1 2年第 1期 电测与仪 表 El e c t r i c a l M e a s u r e m e nt& I ns t r u m e n t a t i o n Vo 1 4 9 NO 55 3 J a n 2 01 2 在低压电网台区集 中器端和住宅小 区用户端进行 电 力线信道阻抗测试。图8 给出了黑龙江省哈尔滨市道 里区某变电所集 中器端 ， 自2 0 1 0 年 1 J q 1 日起连续2 0 天 的载波抄表系统信道阻抗测试结果， 载波通信中心频 率 J f = 2 7 0 k Hz ；图9 给出了大庆市萨尔 图区某住宅小 区用户开关箱端， 自2 0 1 0 年 1 2 月1 7日起连续2 0 天的载 波抄表系统信道阻抗测试结果， 载波通信中心频率同 戴艘频率 2 7 0 k H z 墨墨墨委墨墨参墨釜参 图8 载波抄表 系统集 中器端的信道 阻抗模值 F i g 8 Ca r r i e r me t e r r e a d i n g s y s t e m c ha nn e l i mpe d a nc e a mp l i t u d e me a s u r e d a t c o n c e n t r a t o r s i d e 戴艘频率户2 7 0 k Hz 图9 载波抄表 系统用户端的信道阻抗模值 Fi g 9 Ca r r i e r me t e r r e a di ng s y s t e m c h a n n e l i mp e d a nc e a mp l i t u d e me a s ur e d a t u s e r s i de f = 2 7 0 k Hz 。 比较 图8 和图9 可 以看出， 受冬季供暖设备的影响， 整个载波抄表系统信道阻抗特性受到很大干扰， 经常 会有较大的阻抗出现， 严重影响了低压电力线载波通 信的稳定性与可靠性， 但冬季载波抄表系统集中器端 的阻抗特性比用户端相对稳定。 集中器端载波信道阻 抗模值 除干扰值以外， 大多集 中在2 5 0 1 以下 ； 用户端 由于用电设备种类繁多 、负荷接人 和断开时间无规 律， 所 以阻抗波动明显。 通过 比较图6 和图9 可以看出， 冬季住宅小区用户 端相 比公用建筑 的载波信道阻抗特性变化更为剧烈 复杂，但两者阻抗模值随时问变化的规律基本一致，都 是用电负荷高时阻抗模值较低， 用电负荷低时阻抗模 值较高。 5结 论 ( 1 ) 本文设计的阻抗测试终端能够实现长期 自动 同时测量1 0 0 5 0 0 k Hz 频率范围 内的AB C 三相 电力线 阻抗模值和阻抗相位值， 并对阻抗测试终端进行溯源 标定后， 能够实现较为准确的电力线阻抗测试。 ( 2 ) 测试分析了公用建筑夏季和冬季低压 电力线 载波信道阻抗特性。结果表明， 工作时间内， 电力线阻 抗模值较低； 非工作时间内， 电力线阻抗模值较高。 此 外， 随载波频率的增大， 电力线阻抗模值也随之增大， 相位特性与阻抗特 I生变化规律基本一致 ； ( 3 ) 测试分析了住宅小区冬季集中器端和用户端 的信道阻抗特性。结果表明， 集中器端的阻抗特性 比 用户端稳定， 住宅小 区用户端阻抗变化 比公用建筑更 为复杂。受冬季供 暖设备的影响， 载波抄表系统信道 阻抗特性受到很大干扰， 严重影响了载波通信系统的 通信性能， 载波通信 的一次抄读成功率明显降低， 所以 必须研究相应的措施保证载波通信系统的性能。 综上所述， 本文设计 的低压电力线载波信道 阻抗 测试终端为 电力线阻抗监测及改善 电力线 载波系统 通信性能提供了有力手段 。 ( 编者语 ： 本篇论文 曾经刊载 于三亚 2 0 1 1 # - 电磁 测量技术及仪器学术年会 ，感谢作者在领域技 术的 贡 献 与成就 ) 参 考 文 献 1 陈麟书， 曹海燕， 张宏敏 配电网自动化中的载波通信技术 【 J J 继电 器， 2 0 0 2 ， 3 O ( 2 ) ： 2 5 2 8 CHEN L i n s h u， CAO Ha i y a n ， ZHANG Ho n g - mi n Ca r r i e r C o mmu n i c a t i o n T e c h n o l o g y f o r P o w e r D i s t r i b u t i o n S y s t e m A u t o ma t i o n【 J 】 R e l a y ， 2 0 0 2 ， 3 0 ( 2 ) ： 2 5 2 8 2 P e t e r J K w a s n i o k ，AJ a me s K o z l o w s k i ，S t a n i s l a w S S t u c h l y A n I mp r o v e d Me t h o d o f Me a s u rin g P o we r - L i n e I mp e d a n c e Us i n g T wo C u rre n t P r o b e s l J 1 I E E E T r a n s a c t i o n o n E l e c t r o ma g n e t i c C o mp a t i b i l i t y ， 1 9 9 3 ， 3 5 ( o 4 ) ： 4 7 3 - 4 7 5 3 王翥， 孙嘉宁 低 压 电力线信 道特性分析 J I_ 电测与仪表 ， 2 0 1 0 ， 4 7 ( 7 A ) ： 3 2 3 5 WANG Zh u ， S UN J i a - n i n g An a l y z e s o f L o w Vo l t a g e Po we r L i n e Ch a n n e l C h a r a c t e r i s t i c叫 E l e c t r i c a l Me a s u r e m e n t I n s t r u m e n t a t i o n ， 2 0 1 0 ， 4 7