中心議題：

• 電力線通信信道特點
• 電力線噪聲及其分布特點

解決方案：

• 噪聲分類
• 噪聲測量
• 噪聲分析

電力線通信(Powerlinecommunications，PLC)是shi以yi電dian力li線xian作zuo為wei通tong信xin媒mei介jie的de一yi種zhong通tong信xin方fang式shi。電dian力li線xian從cong來lai就jiu不bu是shi一yi種zhong理li想xiang的de通tong信xin介jie質zhi，但dan隨sui著zhe技ji術shu的de不bu斷duan進jin步bu
，特te別bie是shi調tiao製zhi技ji術shu及ji微wei電dian子zi技ji術shu的de發fa展zhan
，使shi得dePLC的實用化成為可能。如何進一步提高在電力線的通信性能，實現高速、可ke靠kao的de長chang距ju離li通tong信xin，依yi賴lai於yu對dui通tong信xin信xin道dao特te性xing的de準zhun確que把ba握wo。電dian力li線xian通tong信xin信xin道dao環huan境jing的de惡e劣lie，使shi得de對dui其qi信xin道dao模mo型xing的de建jian立li顯xian得de更geng為wei重zhong要yao。由you於yu電dian力li線xian是shi非fei專zhuan用yong通tong信xin線xian路lu
，其qi中zhong各ge種zhong幹gan擾rao的de時shi變bian性xing
、隨sui機ji性xing等deng特te點dian，使shi得de建jian立li其qi通tong用yong的de精jing確que模mo型xing困kun難nan很hen大da。一yi般ban都dou是shi通tong過guo對dui電dian力li線xian進jin行xing大da量liang參can數shu測ce定ding後hou，根gen據ju統tong計ji數shu據ju
，參can照zhao無wu線xian通tong信xin的de信xin道dao分fen析xi建jian模mo方fang法fa，給gei出chu特te定ding環huan境jing下xia的de相xiang對dui模mo型xing。本ben文wen在zai對dui電dian力li線xian噪zao聲sheng進jin行xing分fen類lei討tao論lun後hou，對dui三san種zhong主zhu要yao噪zao聲sheng給gei出chu較jiao為wei準zhun確que的de試shi驗yan數shu據ju統tong計ji模mo型xing。
　　
1電力線通信信道特點
　　
由於低壓電力線主要任務是在短距離內對50／60Hz電能實行分配，故與專用的通信線路相比
，其信道環境極為惡劣。主要有：
　　
(1)在(zai)廣(guang)闊(kuo)的(de)範(fan)圍(wei)內(nei)遇(yu)到(dao)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)。如(ru)用(yong)戶(hu)的(de)各(ge)種(zhong)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)，特(te)別(bie)是(shi)陳(chen)舊(jiu)的(de)和(he)有(you)質(zhi)量(liang)缺(que)陷(xian)的(de)電(dian)器(qi)，會(hui)給(gei)電(dian)力(li)線(xian)上(shang)傳(chuan)送(song)的(de)信(xin)號(hao)帶(dai)來(lai)災(zai)難(nan)性(xing)的(de)幹(gan)擾(rao)。
　　
(2)電力網絡上的阻抗隨負載的變化而會有大幅度的變化


，且具有較強的時變性。
　　
(3)由於存在較強的衰減特性，使得電力線上的各個節點表現出的性能也不盡相同。
　　
影響電力線通信可靠性的主要因素有：噪聲電平高、阻抗變化大、信號電平衰減劇烈等。所以在對低壓電力線通信信道建模時需要考慮噪聲、阻抗和衰減三方麵。本文將主要對噪聲特性進行分析與討論。
　　
2電力線噪聲及其分布
　　
電力線上的噪聲源分為非人為噪聲和人為噪聲。非人為噪聲是自然現象所引起的
，如雷電在電力線上引起的噪聲
；人為噪聲來自各種電器、機電產品和電力線自身引起，電力線的主要噪聲並不是加性白高斯噪聲，基本特性是極短的時間周期內都可能發生變化。
　　
2．1噪聲分類
　　
低壓電力線上的噪聲一般劃分為5種類型，其功率譜分別如圖1中所示。


(1)有色背景噪聲
　　
由電力線上各種噪聲源產生的組合幹擾

，是一種隨時間緩慢變化的隨機幹擾，其功率譜密度(PSD)隨頻率增加而減小。
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(2)窄帶噪聲
　　
這是一種頻帶很窄的噪聲，主要是短波廣播在頻域上的串擾

，其強度在24h內變化不定。一般情況下，由於電離層的反射，夜間幹擾比較嚴重，而白天的幹擾卻較小。
　　
(3)與工頻異步的周期性脈衝噪聲
　　
通常由大功率電器設備開關的周期性的開閉動作產生，其功率譜為離散的譜線。重複率在50～200kHz範圍內。
　　
(4)與工頻同步的周期性脈衝噪聲
　　
主要是電力設備按50Hz頻率工作產生的脈衝，重複率為50Hz或100Hz。持續時間很短
，功率譜幅度隨頻率增加而減小。
　　
(5)突發性脈衝噪聲
　　
閃電或網絡上負載的開關操作會產生脈衝噪聲，每個脈衝噪聲都會影響很寬的頻帶。脈衝噪聲的功率譜密度有時會比背景噪聲高出50dB。
　　
2．2噪聲測量
　　
低壓電力線信道噪聲測試的框圖如圖2所示。電力線噪聲通過耦合網絡耦合至示波器

，示波器獲取噪聲數據並存儲後再傳輸至PC機進行譜分析。耦合網絡主要有兩個作用：一是使測試儀器與220V的強電隔離
，保證測試設備的安全

；二是耦合網絡中的濾波器對測試頻段外的噪聲進行濾波

，減少幹擾。


2．3噪聲分析
　　
電力線噪聲分布與時間、地(di)點(dian)及(ji)負(fu)載(zai)等(deng)密(mi)切(qie)相(xiang)關(guan)
，各(ge)噪(zao)聲(sheng)間(jian)相(xiang)互(hu)獨(du)立(li)。根(gen)據(ju)對(dui)低(di)壓(ya)信(xin)道(dao)噪(zao)聲(sheng)數(shu)據(ju)時(shi)域(yu)和(he)頻(pin)域(yu)數(shu)據(ju)的(de)分(fen)析(xi)
，這(zhe)裏(li)我(wo)們(men)把(ba)電(dian)力(li)線(xian)上(shang)的(de)噪(zao)聲(sheng)分(fen)成(cheng)三(san)類(lei)來(lai)分(fen)析(xi)

，其(qi)分(fen)別(bie)是(shi)：背景噪聲、突發性脈衝噪聲和周期性脈衝噪聲。
　　
(1)背景噪聲
　　
rushangsuoshu，beijingzaoshengbaokuoyousezaoshenghezhaidaizaosheng。beijingzaoshengdezhuyaotexingshidigonglvdezaoshengyuan
，suipinlvdezengdaerjianxiao，tongchangkebaochijimiaohuojifenzhong

，youshishenzhijixiaoshibubian。qizaibutongpinduandegonglvpumiduyesuiyidingshijianbaochiwending。youchengweiwentaidebeijingzaosheng。tongchangwanshangdebeijingzaoshengbibaitianda，tu3為白天和晚上所測背景噪聲時域波形與功率譜。
　　
圖3(a)和(b)為在白天和晚上的噪聲時域采樣波形
，(c)為白天、晚上噪聲PSD的比較。晚上的有色背景噪聲和窄帶幹擾PSD比白天高出約5～15dB。背景噪聲晚上較高的可能原因是晚上用電負載的增加。


(2)脈衝噪聲
　　
脈衝噪聲是隨時間(以ms或μs級計)變(bian)化(hua)而(er)變(bian)化(hua)
，功(gong)率(lv)譜(pu)密(mi)度(du)較(jiao)高(gao)，在(zai)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)中(zhong)出(chu)現(xian)錯(cuo)誤(wu)主(zhu)要(yao)就(jiu)是(shi)由(you)脈(mai)衝(chong)噪(zao)聲(sheng)引(yin)起(qi)，尤(you)其(qi)是(shi)突(tu)發(fa)性(xing)脈(mai)衝(chong)噪(zao)聲(sheng)。由(you)於(yu)突(tu)發(fa)性(xing)脈(mai)衝(chong)噪(zao)聲(sheng)是(shi)一(yi)隨(sui)機(ji)事(shi)件(jian)，故(gu)其(qi)特(te)性(xing)可(ke)用(yong)隨(sui)機(ji)變(bian)量(liang)來(lai)描(miao)述(shu)。典(dian)型(xing)的(de)突(tu)發(fa)性(xing)脈(mai)衝(chong)噪(zao)聲(sheng)是(shi)因(yin)開(kai)關(guan)瞬(shun)態(tai)而(er)引(yin)起(qi)的(de)。這(zhe)些(xie)脈(mai)衝(chong)的(de)波(bo)形(xing)類(lei)似(si)於(yu)衰(shuai)減(jian)正(zheng)弦(xian)波(bo)或(huo)重(zhong)疊(die)的(de)衰(shuai)減(jian)正(zheng)弦(xian)波(bo)。