低压电力线载波通信与抗干扰解决途径

赵新正等

摘 要： 电网是最大、最普及、最可靠的供电网，利用低压电力线实现数据传输，具有利用现有资源、减少投资的现实意义。陕西凯星公司独创了低压电力线多频段自适应直接序列展频载波通信技术，从IC芯片、厚膜电路的研发，从电力线载波数据集中器、采集器、控制器及抗干扰硬件产品入手，彻底解决了低压电力线上的干扰问题。该技术应用在能源计量监控平台方面，是其他技术无法比拟的。

关键词： 载波通信； 多频段自适应； 抗干扰； 计量监控

中图分类号： TN913.6?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）19?0108?06

Solutions for low?voltage power line carrier communication and anti?jamming

ZHAO Xin?zheng， YAO Fa?jiu， BAI Chong?qian， WANG Yang

（Shaanxi Kaistar Company， Xian 710077， China）

Abstract： Since the power grid is the largest， most popular and reliable network， data transmission through low?voltage power line is the most economical way to use the existing resource. The technology for low?voltage power line multi?frequency self?adaption DSSS carrier communication was created by Shaanxi Kaistar Company， in which the development of IC chip and thick film circuit were included. The jamming from low?voltage power line was completely solved on the basis of the data concentrator， data acquisition unit， data controller and anti?jamming products. The application of power line carrier communication in the energy resources measurement and monitoring platform is superior to the other technologies.

Keywords： carrier communication； multi?band frequency self?adaption； anti?jamming； metering monitoring

0 引 言

电力线是供电部门为用电部门（用电客户）提供供给电能的专用线路，具有普及性强、抗拉强度高、安全可靠等特点。怎样充分利用这个现有资源，在低压（380 V AC，220 V AC）端供电线上实现各类信息的传输，就显得特别必要。20世纪20年代初期很多国家的科学家就将研究的目标聚焦到了这个领域，先后研究了高压电力线通信，其典型应用为高压电力线电话通信。随着计算机技术的发展，利用其技术实现电力线载波进行数字信息传输，为了抗击电力线中的高次谐波对传输信息的干扰，电路设计上采用了多频段自适应直接序列展频（Auto?adapt Multi Frequency DSSS）技术。另外国内较多企业出于产品成本的考虑，对电子类用电电器、用电设备的电磁兼容性电路设计过于简单，有些甚至没有，特别是利用开关电源供电的电器产品；而当这部分电器产品出现故障时，会对供电电路产生高次谐波干扰。抗干扰解决方案给出了相应的硬件产品，再加上软件程序的设计，确切保证了数据准确率、抄读成功率和通断控制率。

1 低压电力线载波原理框图

在低压电力线载波通信中，数据集中器起着向下提取各类采集终端数据及发送各类程序指令、向上位机发送各种采集终端数据的关键作用。数据集中器与上位机之间的通信途径有直连专线、电话线、局域网、公众网、CDMA无线等。

终端设备中的各类采集器和控制器各自有12位的地址码。对于采集器而言，数据集中器向本台区域内的采集器发送程序指令，提取该终端采集器所采集到的相对应的远传计量表具的相关数据，上报给上位机完成数据统计、分析等。对于控制器而言，数据集中器向本台区域内的电力线发送所要寻找的终端设备代码，而相对应的终端设备通过电力线接收到自身的代码，完成之间的通信；然后按照数据集中器的程序指令，执行通、断等动作给相对应的执行器，完成远程控制。

2 多频段自适应直接序列展频技术

2.1 电路原理框图

电路原理框图如图2所示。

2.2 各功能电路简介

2.2.1 编码电路

编码部分电路在电力载波IC芯片中完成，芯片内部产生本地随机码序列（m序列），其波形根据芯片设置状况以及收发信号的情况发生变化，当设置成15位伪码时，为111101011001000。

2.2.2 电路工作时序

电路的接收和发送时序如图3，图4所示。

2.2.3 数据的发送与接收

（1） 电路对有用信号的捕捉需要一定的时间。在发送数据时，应在有用数据前增加发送至少4 B的信息捕捉码，信息捕捉码可为任何码型，如 FF FF FF FF。

（2） 捕捉码发送完毕后，应继续发送4 B的同步码，同步码可复杂些，如：F5 AF。同步码发送完后，即可发送数据包。

（3） 电力线的干扰信号很强，为避免将随机干扰误认为是有用数据，应在数据包后有严格的数据校验码。

（4） 有用数据发送完毕后，为保证数据确实从发射电路发出，应继续发送2或3 b的结束码，码型任意，再将收发控制端CTL置为接收状态。一个完整的数据包传送，应发送以下程序数据代码：

[捕捉码＼&同步码＼&数据包＼&异或校验＼&和校验＼&结束码＼&]

接收方在确认接收到同步码后，即可进行数据包和校验码的接收。

2.3 展频系统的数学表达式

著名的 Shannon 公式指出：在白噪声干扰条件下，通信系统的信道容量为：

[C=Blog21+SN （b/s）]

式中：[B]为信道带宽（单位：Hz）；[S]为信号平均功率（单位：W）；[N]为噪声平均功率（单位：W）。

若白噪声功率谱密度为[N0，]则：

[CB=1.44ln1+S（N0B）]

对于干扰环境中的典型情况，[SN?1，]应用幂级数展开，则可得：

[CB≈1.44[S（N0B）]]

上式表明：对于一个给定的信道容量C而言，既可用增大信道带宽B来实现，也可用相应降低信号功率S来实现，而展频通信正是建立在此理论之上的。

2.4 多频段自适应直接序列展频通信技术基础原理

将扩频通信技术加以创新和突破，发展为多频段自适应直接序列展频技术，综合了通常的跳、扩频通信技术优点于一体，现在对扩频通信技术作一些简要的介绍：

2.4.1 扩频技术（Spread Spectrum）即展频技术

为了提高通信数据的可靠性和抗干扰能力，把通信的频谱或频道进行扩展，以保证传输数据在恶劣传输环境中的可靠性和稳定性。扩频技术主要分为跳频技术及直接序列两种方式。

（1） 跳频技术

跳频技术也称跳频扩展频谱（Frequency Hopping Spread Spectrum，FHSS），是在同步且同时的情况下，接收两端以特定型式的窄频载波传送的讯号。对于一个非特定的接收器，FHSS所产生的跳动讯号对它而言只算是脉冲噪声。FHSS所展开的讯号可依特别设计来规避噪声或One?to?Many的非重复的频道，并且这些跳频讯号必须遵守FCC的要求，使用75个以上的跳频讯号且跳频至下一个频率的最大时间间隔（Dwell Time）为400 ms。跳频技术实质上是在信号传输的过程中，传输频率在时域上必须不断地变化，而且频率变化的频点至少在75个以上。

（2） 直接序列展频技术（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）

DSSS是将原来的讯号“1”或“0”，利用10个以上的chips来代表“1”或“0”位，使得原来较高的功率、较窄的频率变成具有较宽频谱的低功率频率。而每个bit使用多少个chips称做Spreading chips，较高的Spreading chips可以增加抗噪声干扰，而较低的Spreading Ration可以增加用户的使用人数。

2.4.2 多频段自适应直接序列展频通信技术

多频段自适应直接序列展频通信技术是在跳、扩频通信技术基础上研发出来的，其实质上是DSSS的一种扩展，即在直接序列展频技术的基础上增加到三个可选择的通信频段。在检测到某一频段的同频干扰较大或传输的稳定性和可靠性较差时，可自适应地选择到其他传输较稳定和可靠的频段，其频点并非象跳频技术一样在定时变化，解决了信号在传输过程中遇到的各种白噪声和定频干扰的问题，从而彻底解决了低压电力线载波信号传输的实时准确性和超强抗干扰性两大世界技术难题。

2.4.3 扩频通信工作原理

扩频通信工作原理如图5所示。发送端输入的信息先经信息调制形成数字信号，然后由扩频码发生器产生的扩频码序列对数字信号进行调制以展宽信号的频谱；展宽后的信号再调制到射频发送出去。接收端将收到的宽带射频信号变频至中频，然后由本地产生的与发送端相同的扩频码序列进行相关解扩；再经信息解调，恢复成原始信息输出。

2.4.4 扩频通信的主要特点

扩频通信系统由于在发送端扩展信号频谱，在接收端解扩还原信息，产生了扩频增益，大大地提高了抗干扰容限。扩频通信具有许多窄带通信难以替代的优良性能，抗干扰性能强、误码率低是扩频通信的最突出的优点。

2.5 实际应用电路

2.5.1 电力载波RS 485数据采集器原理电路

由于原理电路图较大，因此分为二部分，如图6，图7所示，整体原理没有受到影响。

2.5.2 电路工作原理简述

（1） KS?2014电力线载波专用厚膜电路简述

KS?2014是陕西凯星电子公司专门开发研制的一款电力线载波专用厚膜电路，主要包括电力线载波专用IC芯片、表贴电子元器件，组成了编解码、功信放、接收发送等电路；利用陶瓷印刷基片，组成了调阻精度高、工艺先进、体积小、性能稳定、抗干扰能力强等特点的电力线载波专用厚膜电路。

KS?2014电路的1、3脚经[C1]电容，接入电力供电网中的220 V AC供电回路，完成电力线载波程序指令的接收和电力线载波数据包的发送。6脚为发送功放电路提供15 V DC电源，7脚为专用IC芯片提供5 V DC电源，8、16脚接公共端。其他各引脚功能如表1所示。

（2） 电源电路

基础电源：由工频变压器T1将220 V AC变为12 V AC，再经CR1整流桥及滤波电容[C2，][C3，]形成15 V DC电压，供给KS?2014厚模电路；

经[R1]分别供给开关电源芯片，经WPM调制后，由续流二极管D10及续流电感[L1]形成5 V DC电源；由[R38]和[R39]以及[R29]的分压比，确定5 V DC的调整范围；[C10]是5 V DC的软启动电容，调整[C10]的容量，可以改变5 V DC的上升时间，供给单片机U6等。

（3） 存储电路

U2，[R37]组成存储电路，从U2的6脚（SCL）与单片机芯片U6的36脚相连；用RS 232串口线及串口调试软件，设置该采集器的地址码等信息；在电力载波数据集中器中也同样设入该采集器的地址码等信息，以实现电力载波数据集中器与电力载波采集器之间的信息。

利用串口调试软件4.5设置RS 485通信的远传计量表具的指令如下：

接收：除第7位控制码加“80”，第17位数据包校验有变化外，其他和发送码一样。当发送指令的校验位不正确时，会接收到一个正确的校验码。

（4） RS 485转换电路

U3为RS 485通信专用转换电路芯片，其中1脚单片机5脚的收、发信息指令，2、3脚接收单片机发岀的程序指令，由它转换为符合RS 485通信规约的程序，从7（B）脚和8（A）脚与所需采集的具有RS 485通信功能的计量表具或传感器对接。[Z1]为双向稳压管，起保护[U3]的作用。

（5） 单片机电路

U6是单片机芯片，在整个电路中是核心部分，承担着该采集器的程序编写及执行、接收执行电力载波数据集中器的程序指令以及将RS 485远传表具或传感器的数据信息上传给电力载波数据集中器等功能，从而实现与数据集中器之间的通信。

3 抗干扰解决途径

3.1 干扰的来源

电力线是供电部门为用户或用电设备提供的专用传输电能线路。用电设备多种多样，电磁兼容性设计差距很大，有些低端用电电器（如电子日光节能灯、充电器等）只考虑了成本，在电磁兼容性设计上做的很少，有些根本就没有考虑，所以给电网造成了一定的干扰。

由于电网用户负载的原因，低压载波信道发送端输入阻抗很低，加上低压功率因数补偿电容、低压电缆分布电容，进一步加剧了这种阻抗效应，导致载波信号在低压电网上的衰减十分剧烈；尤其是在电网晚高峰时段，电网负载很重，信号衰减更加剧烈，这就是很多低压载波集抄产品在晚高峰时段无法实现集抄的根本原因。

而且低压电网的干扰与衰减随着电网负载变化，也处在剧烈的动态变化之中，而且动态范围之大，远远超过一般的通信网络。

3.2 抗干扰解决途径

3.2.1 网络优化器

网络优化器在很大程度上具有数据集中器的功能。供电线路复杂、干扰较大的场合，在电力载波数据集中器与电力载波数据采集器之间的电网中，加上网络优化器增加传输信号强度，从而提高抗干扰能力。

3.2.2 智能阻波器

智能阻波器根据干扰源的不同频率或高次谐波分量的主频率，自动调节阻波器的电参数，原理框图如图8所示。

[L1，C1]及[L2，C2]组成了二级[LC]阻波器，[C2，L2，C1]组成了一级Π型阻波器。当电网干扰源的不同频率或高次谐波分量的主频率在不同频段时，阻波器内部自动组合调整[L2，L3，L4]的接入，将负载端的干扰阻止在阻波器上，而不会干扰到电力网上，从而提高了通信效果。

[RL=2πfL]

[RC=1（2πfC）]

两式表明，干扰信号频率越高，[RL]（感抗）越大，干扰信号的阻止效果越好；干扰信号频率越高，[RC]（容抗）越小，将干扰信号能量消耗在回路中。

3.2.3 智能转换器

智能转换器原理框图如图9所示。

智能转换器内部具有识别载波信号波波频率的功能，而且自动调节电容[C1～C4]的接入，[L1]分别与[C1，][C2，][C3，][C4]的不同组合产生串联谐振。[C1～C4]的取值范围在0.1～10 μF之间。串联谐振特性在谐振频率中心，阻抗接近零，利用此特性进行载波信号在不同电网中的转换，提高载波信号的传输效果。

在三相四线制供电系统中，智能转换器可以在同一台变压器下各配电箱中的同相、异相之间转换，也可在两台变压器之间的各配电箱中的同相、异相之间转换，使得在两台以上变压器供电环境下，利用低压电力线传输数据信息成为现实。

3.2.4 智能陷波器

智能陷波器原理图与智能转换器原理图类似，而实质性的差别在于电容器[C1～C4]的取值上，而[L1]是电网中的等效电抗。[C1～C4]的取值范围在0.1～470 μF之间选取，并在[C1～C4]之间智能组合。智能陷波器电路原理基于串联谐振特性，对于大功率负荷的用电设备，采取智能陷波器将干扰杂波吸收“陷治”在允许的范围内，是较为经济和实用的一种方法。

4 低压电力载波技术应用

低压电力载波技术主要应用于能源计量监控平台，覆盖了能源远程计量监管、用能控制、能耗分析、用能安全预警等方面。在计量监控中心计算机上或者不同地址的计算机上，通过互联网、无线网、电话网等其他方式，都可以与电力载波数据集中器进行数据传输，由数据集中器利用电力载波通信技术，完成与下级所含各类终端采集器（远传计量表具、传感器）、控制器等终端之间的程序交互，实现能源计量监控平台建设。

5 结 语

随着多频段自适应直接序列展频通信技术的研发成功和成熟，随着互联网技术及底层网络的普及，都将给电力载波技术在水、电、气、暖等能源计量与控制及监管方面的应用打下坚实的基础。随着节能社会的到来，政府在节能环保方面投资力度加强，人们对电力载波技术认知度提高，电力载波技术在节能监管方面的应用会更加广泛，也必将带来一定的经济利益和社会效益，终将造福于人类。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.中华人民共和国电力行业标准 DL/T698?1999 低压电力用户集中抄表系统技术条件[S].北京：中国标准出版杜，1999.

[2] 陕西凯星电子科技有限责任公司.KS?2014电力厚膜电路手册[M].西安：陕西凯星电子科技有限责任公司，2014.

[3] 全国照明电器标准化技术委员会.GB/T18595?2001一般照明用设备电磁兼容抗扰度要求[S].北京：中国标准出版社，2004.

[4] 全国无线电干扰标准化技术委员会.GB 15734?1995 电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法[S].北京：全国无线电干扰标准化技术委员会，1995.

[5] 国家电力公司武汉高压研究所.GB/Z17625.6?2003 电磁兼容限值对额定电流大于16 A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制[S].北京：中国标准出版社，2003.

[6] 屈振华，朱卫华，刘宗瑶，等.基于电力载波通信的新型同步电子钟设计[J].现代电子技术，2012，35（9）：167?169.

经[R1]分别供给开关电源芯片，经WPM调制后，由续流二极管D10及续流电感[L1]形成5 V DC电源；由[R38]和[R39]以及[R29]的分压比，确定5 V DC的调整范围；[C10]是5 V DC的软启动电容，调整[C10]的容量，可以改变5 V DC的上升时间，供给单片机U6等。

（3） 存储电路

U2，[R37]组成存储电路，从U2的6脚（SCL）与单片机芯片U6的36脚相连；用RS 232串口线及串口调试软件，设置该采集器的地址码等信息；在电力载波数据集中器中也同样设入该采集器的地址码等信息，以实现电力载波数据集中器与电力载波采集器之间的信息。

利用串口调试软件4.5设置RS 485通信的远传计量表具的指令如下：

接收：除第7位控制码加“80”，第17位数据包校验有变化外，其他和发送码一样。当发送指令的校验位不正确时，会接收到一个正确的校验码。

（4） RS 485转换电路

U3为RS 485通信专用转换电路芯片，其中1脚单片机5脚的收、发信息指令，2、3脚接收单片机发岀的程序指令，由它转换为符合RS 485通信规约的程序，从7（B）脚和8（A）脚与所需采集的具有RS 485通信功能的计量表具或传感器对接。[Z1]为双向稳压管，起保护[U3]的作用。

（5） 单片机电路

U6是单片机芯片，在整个电路中是核心部分，承担着该采集器的程序编写及执行、接收执行电力载波数据集中器的程序指令以及将RS 485远传表具或传感器的数据信息上传给电力载波数据集中器等功能，从而实现与数据集中器之间的通信。

3 抗干扰解决途径

3.1 干扰的来源

电力线是供电部门为用户或用电设备提供的专用传输电能线路。用电设备多种多样，电磁兼容性设计差距很大，有些低端用电电器（如电子日光节能灯、充电器等）只考虑了成本，在电磁兼容性设计上做的很少，有些根本就没有考虑，所以给电网造成了一定的干扰。

由于电网用户负载的原因，低压载波信道发送端输入阻抗很低，加上低压功率因数补偿电容、低压电缆分布电容，进一步加剧了这种阻抗效应，导致载波信号在低压电网上的衰减十分剧烈；尤其是在电网晚高峰时段，电网负载很重，信号衰减更加剧烈，这就是很多低压载波集抄产品在晚高峰时段无法实现集抄的根本原因。

而且低压电网的干扰与衰减随着电网负载变化，也处在剧烈的动态变化之中，而且动态范围之大，远远超过一般的通信网络。

3.2 抗干扰解决途径

3.2.1 网络优化器

网络优化器在很大程度上具有数据集中器的功能。供电线路复杂、干扰较大的场合，在电力载波数据集中器与电力载波数据采集器之间的电网中，加上网络优化器增加传输信号强度，从而提高抗干扰能力。

3.2.2 智能阻波器

智能阻波器根据干扰源的不同频率或高次谐波分量的主频率，自动调节阻波器的电参数，原理框图如图8所示。

[L1，C1]及[L2，C2]组成了二级[LC]阻波器，[C2，L2，C1]组成了一级Π型阻波器。当电网干扰源的不同频率或高次谐波分量的主频率在不同频段时，阻波器内部自动组合调整[L2，L3，L4]的接入，将负载端的干扰阻止在阻波器上，而不会干扰到电力网上，从而提高了通信效果。

[RL=2πfL]

[RC=1（2πfC）]

两式表明，干扰信号频率越高，[RL]（感抗）越大，干扰信号的阻止效果越好；干扰信号频率越高，[RC]（容抗）越小，将干扰信号能量消耗在回路中。

3.2.3 智能转换器

智能转换器原理框图如图9所示。

智能转换器内部具有识别载波信号波波频率的功能，而且自动调节电容[C1～C4]的接入，[L1]分别与[C1，][C2，][C3，][C4]的不同组合产生串联谐振。[C1～C4]的取值范围在0.1～10 μF之间。串联谐振特性在谐振频率中心，阻抗接近零，利用此特性进行载波信号在不同电网中的转换，提高载波信号的传输效果。

在三相四线制供电系统中，智能转换器可以在同一台变压器下各配电箱中的同相、异相之间转换，也可在两台变压器之间的各配电箱中的同相、异相之间转换，使得在两台以上变压器供电环境下，利用低压电力线传输数据信息成为现实。

3.2.4 智能陷波器

智能陷波器原理图与智能转换器原理图类似，而实质性的差别在于电容器[C1～C4]的取值上，而[L1]是电网中的等效电抗。[C1～C4]的取值范围在0.1～470 μF之间选取，并在[C1～C4]之间智能组合。智能陷波器电路原理基于串联谐振特性，对于大功率负荷的用电设备，采取智能陷波器将干扰杂波吸收“陷治”在允许的范围内，是较为经济和实用的一种方法。

4 低压电力载波技术应用

低压电力载波技术主要应用于能源计量监控平台，覆盖了能源远程计量监管、用能控制、能耗分析、用能安全预警等方面。在计量监控中心计算机上或者不同地址的计算机上，通过互联网、无线网、电话网等其他方式，都可以与电力载波数据集中器进行数据传输，由数据集中器利用电力载波通信技术，完成与下级所含各类终端采集器（远传计量表具、传感器）、控制器等终端之间的程序交互，实现能源计量监控平台建设。

5 结 语

随着多频段自适应直接序列展频通信技术的研发成功和成熟，随着互联网技术及底层网络的普及，都将给电力载波技术在水、电、气、暖等能源计量与控制及监管方面的应用打下坚实的基础。随着节能社会的到来，政府在节能环保方面投资力度加强，人们对电力载波技术认知度提高，电力载波技术在节能监管方面的应用会更加广泛，也必将带来一定的经济利益和社会效益，终将造福于人类。

参考文献

[1] 中华人民共和国国家经济贸易委员会.中华人民共和国电力行业标准 DL/T698?1999 低压电力用户集中抄表系统技术条件[S].北京：中国标准出版杜，1999.

[2] 陕西凯星电子科技有限责任公司.KS?2014电力厚膜电路手册[M].西安：陕西凯星电子科技有限责任公司，2014.

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[4] 全国无线电干扰标准化技术委员会.GB 15734?1995 电子调光设备无线电骚扰特性限值及测量方法[S].北京：全国无线电干扰标准化技术委员会，1995.

[5] 国家电力公司武汉高压研究所.GB/Z17625.6?2003 电磁兼容限值对额定电流大于16 A的设备在低压供电系统中产生的谐波电流的限制[S].北京：中国标准出版社，2003.

[6] 屈振华，朱卫华，刘宗瑶，等.基于电力载波通信的新型同步电子钟设计[J].现代电子技术，2012，35（9）：167?169.

经[R1]分别供给开关电源芯片，经WPM调制后，由续流二极管D10及续流电感[L1]形成5 V DC电源；由[R38]和[R39]以及[R29]的分压比，确定5 V DC的调整范围；[C10]是5 V DC的软启动电容，调整[C10]的容量，可以改变5 V DC的上升时间，供给单片机U6等。

（3） 存储电路

U2，[R37]组成存储电路，从U2的6脚（SCL）与单片机芯片U6的36脚相连；用RS 232串口线及串口调试软件，设置该采集器的地址码等信息；在电力载波数据集中器中也同样设入该采集器的地址码等信息，以实现电力载波数据集中器与电力载波采集器之间的信息。

利用串口调试软件4.5设置RS 485通信的远传计量表具的指令如下：

接收：除第7位控制码加“80”，第17位数据包校验有变化外，其他和发送码一样。当发送指令的校验位不正确时，会接收到一个正确的校验码。

（4） RS 485转换电路

U3为RS 485通信专用转换电路芯片，其中1脚单片机5脚的收、发信息指令，2、3脚接收单片机发岀的程序指令，由它转换为符合RS 485通信规约的程序，从7（B）脚和8（A）脚与所需采集的具有RS 485通信功能的计量表具或传感器对接。[Z1]为双向稳压管，起保护[U3]的作用。

（5） 单片机电路

U6是单片机芯片，在整个电路中是核心部分，承担着该采集器的程序编写及执行、接收执行电力载波数据集中器的程序指令以及将RS 485远传表具或传感器的数据信息上传给电力载波数据集中器等功能，从而实现与数据集中器之间的通信。

3 抗干扰解决途径

3.1 干扰的来源

电力线是供电部门为用户或用电设备提供的专用传输电能线路。用电设备多种多样，电磁兼容性设计差距很大，有些低端用电电器（如电子日光节能灯、充电器等）只考虑了成本，在电磁兼容性设计上做的很少，有些根本就没有考虑，所以给电网造成了一定的干扰。

由于电网用户负载的原因，低压载波信道发送端输入阻抗很低，加上低压功率因数补偿电容、低压电缆分布电容，进一步加剧了这种阻抗效应，导致载波信号在低压电网上的衰减十分剧烈；尤其是在电网晚高峰时段，电网负载很重，信号衰减更加剧烈，这就是很多低压载波集抄产品在晚高峰时段无法实现集抄的根本原因。

而且低压电网的干扰与衰减随着电网负载变化，也处在剧烈的动态变化之中，而且动态范围之大，远远超过一般的通信网络。

3.2 抗干扰解决途径

3.2.1 网络优化器

网络优化器在很大程度上具有数据集中器的功能。供电线路复杂、干扰较大的场合，在电力载波数据集中器与电力载波数据采集器之间的电网中，加上网络优化器增加传输信号强度，从而提高抗干扰能力。

3.2.2 智能阻波器

智能阻波器根据干扰源的不同频率或高次谐波分量的主频率，自动调节阻波器的电参数，原理框图如图8所示。

[L1，C1]及[L2，C2]组成了二级[LC]阻波器，[C2，L2，C1]组成了一级Π型阻波器。当电网干扰源的不同频率或高次谐波分量的主频率在不同频段时，阻波器内部自动组合调整[L2，L3，L4]的接入，将负载端的干扰阻止在阻波器上，而不会干扰到电力网上，从而提高了通信效果。

[RL=2πfL]

[RC=1（2πfC）]

两式表明，干扰信号频率越高，[RL]（感抗）越大，干扰信号的阻止效果越好；干扰信号频率越高，[RC]（容抗）越小，将干扰信号能量消耗在回路中。

3.2.3 智能转换器

智能转换器原理框图如图9所示。

智能转换器内部具有识别载波信号波波频率的功能，而且自动调节电容[C1～C4]的接入，[L1]分别与[C1，][C2，][C3，][C4]的不同组合产生串联谐振。[C1～C4]的取值范围在0.1～10 μF之间。串联谐振特性在谐振频率中心，阻抗接近零，利用此特性进行载波信号在不同电网中的转换，提高载波信号的传输效果。

在三相四线制供电系统中，智能转换器可以在同一台变压器下各配电箱中的同相、异相之间转换，也可在两台变压器之间的各配电箱中的同相、异相之间转换，使得在两台以上变压器供电环境下，利用低压电力线传输数据信息成为现实。

3.2.4 智能陷波器

智能陷波器原理图与智能转换器原理图类似，而实质性的差别在于电容器[C1～C4]的取值上，而[L1]是电网中的等效电抗。[C1～C4]的取值范围在0.1～470 μF之间选取，并在[C1～C4]之间智能组合。智能陷波器电路原理基于串联谐振特性，对于大功率负荷的用电设备，采取智能陷波器将干扰杂波吸收“陷治”在允许的范围内，是较为经济和实用的一种方法。

4 低压电力载波技术应用

低压电力载波技术主要应用于能源计量监控平台，覆盖了能源远程计量监管、用能控制、能耗分析、用能安全预警等方面。在计量监控中心计算机上或者不同地址的计算机上，通过互联网、无线网、电话网等其他方式，都可以与电力载波数据集中器进行数据传输，由数据集中器利用电力载波通信技术，完成与下级所含各类终端采集器（远传计量表具、传感器）、控制器等终端之间的程序交互，实现能源计量监控平台建设。

5 结 语

随着多频段自适应直接序列展频通信技术的研发成功和成熟，随着互联网技术及底层网络的普及，都将给电力载波技术在水、电、气、暖等能源计量与控制及监管方面的应用打下坚实的基础。随着节能社会的到来，政府在节能环保方面投资力度加强，人们对电力载波技术认知度提高，电力载波技术在节能监管方面的应用会更加广泛，也必将带来一定的经济利益和社会效益，终将造福于人类。

参考文献

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