DL Z 790.14-2002 采用配电线载波的配电自动化第1-4部分 总则中低压配电线载波传输参数.pdf

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1、DL/ Z 790. 14 - 2002 前言随着我国城乡电网改造事业的发展，对配电自动化的要求已日益迫切。与传输配电自动化信息的其他通信方式相比，配电线载波可以降低建设投资和运行费用，便于管理，是一种经济实用的通信方式。但由于配电网结构复杂，信号传输衰减大，采用配电线载波在技术上有一定难度。国外在20世纪70年代开展了这方面的研究工作，并有相关产品问世。我国在20世纪90年代也开展了这方面工作，在一些城市进行了试点。从1995年起，e国际电工委员会陆续发布了！EC61334系列的国际标准或技术报告。将这些文件采用为我国的标准文件对于我国这方面工作的开展有很好的指导意义，便于和国际接轨。!EC

2、 61334采用配电线载波的配电自动化是一个标准文件系列，包含以下五部分：!EC 61334 1 第1部分：总则!EC 61334 3第3部分：配电线载波信号传输要求!EC 61334 4第4部分：数据通信协议!EC 61334-5第5部分：低层协议集!EC 61334-6第6部分：AXOR编码规则每一部分又包含若干部分，到制订本部分时止，已有20个发布。这些文件将逐步被采用为我国电力行业标准或标准化指导性技术文件。第1部分包含以下三部分：!EC 61334-1-1: 1995 配电网自动化系统的体系结构!EC 61334 1-2: 1997 制订规范的导则!EC 61334 1-4: 199

3、5 中低压配电线载波传输参数本指导性技术文件等同采用!EC61334-1-4: 1995采用配电线载波的配电自动化第1部分：总则第4篇：中低压配电线载波传输参数（英文版）。!EC 61334 1-4是！EC的技术报告。根据我国规定，现以标准化指导性技术文件形式出版。为便于使用，本指导性技术文件作了下列编辑性修改：一一原文第1章标题为“范围和目的气本文件按我国标准编写规定改为“范围”。一一！EC61334-1-4英文层次为Part1的Section4。现在本文件的层次已定为“第14部分”，英文名称中层次写法也相应修改为Part1-40 3.2第3段有关变压器的传输传递函数的原文说明和8页图2c的

4、原文标题不一致。前者说图2c是低压侧注入信号，中压侧接收；后者说图2c是中压侧注入信号，低压侧接收。总体看来，图2c的原文标题错误，本文件予以改正。!EC 61334 1-4总结了一些欧洲国家在典型情况下对中压、低压配电线进行载波传输参数测试的结果，归纳出具有代表性的结论，对配电线载波系统设计很有帮助。但我国配电网实际情况和国外不尽相同，这会影响载波传输参数。例如，lOkV配电线中性点在我国一般不接地，在欧洲则一般接地。使用本文件时，应注意结合我国配电网的特点，进行必要的测试，并积累分析测试数据，以便今后制订更符合我国实际情况的中低压配电线载波传输参数标准文件。本指导性技术文件仅供参考。有关对

5、本指导性技术文件的建议和意见，向中国电力企业联合会标准化中心反映。本指导性技术文件由全国电力系统控制及其通信标准化技术委员会提出并归口。本指导性技术文件由国家电力公司电力自动化研究院负责起草，东方电子信息产业公司、北京四方继保自动化公司、鲁能积成电子公司、国电南京自动化公司参加起草。本指导性技术文件主要起草人：陈道元、:XTJ东、任雁铭、王良、:XIJ云。Il 1 范围采用配电线载波的配电自动化第1-4部分：总则中低压配电线载波传输参数DL/ Z 790. 14 2002 本指导性技术文件总结了一些欧洲国家为评估在中压（MV）和低压（LV）配电线上传输配电自动化系统数据的能力而进行的测试研究的

6、结果。测试研究工作是在数量不多但很典型的情况下进行的。可以认为本部分中的结果对于所有类似情况具有代表性。这些结果以传输参数形式表述，见第2章。这些参数对配电线载波系统的设计很重要。2传输参擞中压和低压配电线主要用于输送到Hz或60出大功率电力，用于载波通信有一定困难。电力负载和配电网结构变化会影响信号衰减和噪声电平，使传输质量随着载波频率、时间和所在位置而变化很大。此外，由于在电缆和架空线的连接点、线路分支点等地方阻抗失配严重，不能将配电线看作均匀的传输介质。线路的不均匀会使信号产生反射、附加衰减和相位失真。虽然通道特性随着时间和地点的改变难以预计，在配电网上进行的研究工作还是提供了足够信息，

7、有利于经济地解决这些问题。首先，已经知道了信号通过配电网的单个元件（如电力变压器、电容器组、电缆、架空线、电压电流互感器等）的传输性能。元件的特性可以由以下参数确定：阻抗频率特性，Z(f);一一传输频率特性，H(f）。注：传输频率特性的模数是接收信号和发送信号的幅值比，相位是接收信号和发送信号的相位差。其次，也知道了两个搞合点（例如信号的发送点和接收点）之间的配电线段的传输性能。从信号传输观点看，有两种情况要考虑：两个精合点是连接的，还是不连接的。前者是两个藕合点之间通过导体连接，或通过适当的设施（例如旁路）保持传输的连续性。后者是两搞合点之间既不通过导体连接，也不能保持传输的连续性。两个连接

8、的搞合点间的传输参数是：各桐合点的阻抗：频率和时间的函数Zcfj,t) 一一两个藕合点间的传输传递函数：频率和时间的函数Hc(f,t) 注z传输传递函数的模数是接收信号和发送信号的幅值比，相位是接收信号和发送信号的相位差。一一各桐合点的噪声：频率和时间的函数Nc(f,t) 两个不连接的稿合点间的最重要的传输参数是：一一两个不连接的精合点间的串扰传递函数：频率和时间的函数DL/ Z 790. 14-2002 Cc(f,t) 注：串扰传递函数的模数是接收信号和发送信号的幅值比，相位是接收信号和发送信号的相位差。可以通过模拟实际通道的数学模型用这些参数评价通道的性能。3 配电网主要元件的传输参数3.

9、 1 电容器组为补偿无功功率，在高压中压和中压低压变电所的中压母线上常安装着电容器组。这些电容器在50挝1z附近具有非常尖锐的谐振频率特性，谐振阻抗很低，约0.01!1 （图1曲线a）。这表明，如传输信号的频率离开谐振点，阻抗会迅速增加。10 ”只飞I/ 、x. i 陀/ _,. 扩i 二r1 f兰5 3 I/ I / I .A : 大/ / 六I , 飞/ /1 7 y / 1 / i二； 飞飞一c3 5 10 中压电容器带l.Sm接绒的中压电容量3 5 10 3 5 频率由Hl10 10。-53 0 guH一幅国10 1。一!Oo 低压电容器带！.Sm撞线曲低压电容器图1申压付医压电容器组

10、阻抗和频率关系典型示例曲线b是同一个中压电容器组带着外接线（约1.5m）的典型特性。这时谐振点降到30证fz左右，阻抗频率特性改善很多。事实上，电气外接线的长度一般大于1.5m，频率谐振点会降到30kHz以下，采用50kHz以上的频率是可以工作的。因此，中压电容器组不致大量吸收传输信号。这表明，频率范围在50证1z以上时，无需为中压电容器组加装阻波器。低压电容器组的情况和中压电容器组相似，只是谐振频率点更低一些。图1中曲线c是带着很短的外接线的低压电容器组的典型特性，曲线d是带着约1.5m外接线的低压电容器组的典型特性。外接线的长度实际上大于以上数值。而且，在任何情况下，只要在外接线外面加上磁

11、性材料的环，电气长度就可以增加，使阻抗达到足够数值（20!1 30 !1），不会影响信号传输。3.2 变压器变压器在其中压线路连接点呈现为随频率变化的阻抗。图2a为中压低压变压器在次级空裁和短路两种不同情况下的阻抗和传输频率的关系。在10证1z200kHz范围内阻抗是电容性，随频率上升而降低。中压低压变压器谐振频率点一般在10证1z以下。虽然变压器型号和电压等级不同，数值也会不同，还是可以提出阻抗值参考范围，即1k!1 50 k!1，远大于线路特性阻抗范围30!1 150 !1。因此，在20证1z以上，变压器对传输性能没有什么影响p2 DL/ Z 790. 14 2002 在约10kHz20证

12、Iz范围以下，信号通过单相电力变压器不会衰减很多。这时，中压线路上的信号可以容易地传到低压侧。对于三相变压器，信号的传输决定于绕组的结构。图2b是变压器的传输传递函数随频率变化示例，中压侧发、低压侧收。图2c是低压侧发、中压侧收的变压器的传输传递函数。测试时以1500为负载，这是架空线的典型阻抗值。这样看来，以一个单频信号覆盖中压和低压配电网是可能的：在高压中压变电所的中压母线上注入信号，在连接在低压电网的设备（例如电子计量设备）上接收。但是，由于以下原因，这种显然有利的情况难以实现：一一变压器中压侧终接线路阻抗时介入损耗很大，难以用适当功率从低压侧向中压倒发送信号；一一频率在20kHz以下时

13、噪声电平很高；配电网上一般装有电容器组（见3.1)，在这频率范围内呈现低阻抗，需要装适当的阻波器以防止信号旁路。在约10kHz 20 kHz范围以上，由于变压器两个方向的传输衰减都大，以及电容器组的存在，变压器实际上阻塞了信号。因此，需要装设旁路以保证信息可以在中压和低压电网之间传输。根据使用要求，旁路可以是无源式的或有源式的。前者指在中压和低压电网上进行同一个通信过程；后者指在中压和低压电网上各进行独立的通信过程再对两者加以处理。3.3 电缆中压电缆：对于不同制造厂、不同介质材料、不同金属成分相导体截面35mm2 240 mm2的中压电缆进行了大量试验。根据试验结果可以认为：中压电缆的特性阻

14、抗为200 40 O；终接特性阻抗时，在20kHz200证Iz范围内，衰减为1.5dB公m5dB公m。低压电缆：包括三相囚芯电缆和架空电缆在内，特性阻抗为400 120 0。终接特性阻抗时，在20 kHz200陆Iz范围内，衰减为2dB公m10dB/kmo lnnu M放川出创阳山一次电抗一次电阻10 lo. x气v飞鸟ds ., I、之 o J .、飞.5 、,_ / ,. 飞、，、问士、3 5 JO 3 5 JO 3 5 10 醺事CkHl。O JO固6b低压电网架空线的精合点阻抗和频率关系示例相申性点精合i图74是度达500m的低压地下电缆的衰减和频率关系示例相中性点桐食图8为这条线路在

15、100kHz频率点24h内的衰减变化情况。图9为一条架空线在信号注入点不同距离处测得的线路衰减和距离的关系。图10为个建筑物内部各楼层的线路衰减和层次的关系。图lla和llb为以500Hz带宽的接收机在低压电网裸架空线上测得的噪声分布。噪声包括宽带骚扰9 DL/ Z 790.14- 2002 .01KI. I I I I I I I I I ；！一、11I 11 I 11丁111丁I 111 I II I II I I I I I I-寸寸III lV I I I I I I I =:1 I I I I I I I I I I I I 固8长度达500m的低压地下电缆的衰减和一天时间关系示伊（

16、相中性点藕合45 40 50 33 3耀恻25 20 15 O Q JOO ZOO 300- 400 SQO 距离（肌-60kH, 10kH 企okH 90 kH 图9低压架空线衰减和距离关系示例相中性点精合MB圃阻幽 Dill! / 7 / 6 ,/ 5 / I / 飞/ 牺阜JOOkH/ 5 10 5 20 25 30 0 0 董lilCdBJ固10个建筑物内低压电缆在不同楼层的衰减示例底层注入倍号，相中性点稠合）（有衰减的暂态波和脉冲群）和窄带骚扰（己调制和未调制的载波及其谐波、电视的行频率）。图lla为噪声电平和频率的关系曲线。图llb为80kHz点噪声电平概率的时间分布曲线。可以看出，在50kHz 以上，一般可认为噪声电平在可接受的范围内。在频率70kHz （带宽500Hz）点，在90%的时间内，噪声电平典型值低于有效值lmV。10 DL/ Z 790. 14 - 2002 ooo lzos 一臼3“ra恨aE平带直500Ht图lla低压电网（架空线）的噪声电平和频率关系示例（相中性点辑合）!CO ) “ 8 EV凶町源0 90 -!SU / U 一面士50-40 30 -20TO o Jo 喋声电平（dBV)圃试周期Hh 信号帽率80kH回llb低压电网架空线）的噪声电平概率分布示例（相申性点稿合）11