高速電力線通信電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)的研究

　1前言

　　近年來(lái)，電力線通信技術(shù)發(fā)展非常迅速，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入初步應(yīng)用階段。PLC系統(tǒng)充分利用電力系統(tǒng)的廣泛線路資源，通過(guò)OFDM等技術(shù)可以在同一電力線不同帶寬的信道上傳輸數(shù)據(jù)。但是由于電網(wǎng)中傳輸?shù)氖菑?qiáng)電，而且電網(wǎng)的穩(wěn)定性比傳統(tǒng)的通信網(wǎng)差得多，使得電力線通信線路的電磁環(huán)境極為復(fù)雜。這就給電力線通信系統(tǒng)提出了更高的電磁兼容要求，電磁兼容技術(shù)也成了實(shí)現(xiàn)電力線通信所需的關(guān)鍵技術(shù)之一。

　　2各國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織對(duì)PLC的研究情況在世界范圍內(nèi)，IEC的CISPR/I分會(huì)以及ITU-T等國(guó)際組織對(duì)PLC的電磁兼容相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)做了大量研究并討論了相應(yīng)技術(shù)要求。歐洲從2000年起開(kāi)始研究PLC系統(tǒng)的技術(shù)框架和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，目前已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。主要相關(guān)的國(guó)際組織有CENELEC和ETSI，前者側(cè)重電磁兼容問(wèn)題，后者側(cè)重通信技術(shù)方面的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。

　　2.1IEC/CISPRI分會(huì)PLC設(shè)備屬于信息技術(shù)設(shè)備，應(yīng)符合IEC/CISPR22《信息技術(shù)設(shè)備的無(wú)線電干擾限值和測(cè)量方法》的要求。但是由于PLC設(shè)備非凡的工作模式，其傳導(dǎo)干擾無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的要求。在2002年的IEC會(huì)議上曾有代表建議對(duì)CISPR22進(jìn)行針對(duì)PLC的修改，增加一個(gè)專(zhuān)門(mén)針對(duì)PLC設(shè)備的“多用途端口”，其定義為：連接到低壓分布式網(wǎng)絡(luò)，支持?jǐn)?shù)據(jù)的傳輸和通信，結(jié)合了電信端口和電源端口功能的端口。對(duì)于PLC設(shè)備，該文件建議要求它的傳導(dǎo)干擾既滿(mǎn)足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電源端口的限值，也滿(mǎn)足電信端口的限值。這樣多用途端口的干擾測(cè)試就要進(jìn)行兩次：作為電源端口，用通常的V型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，要求滿(mǎn)足CISPR22中表1和表2的限值。作為電信端口，用新型的T型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，要求滿(mǎn)足CISPR22中表3和表4的限值。這種測(cè)試方法基于以下原理：消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品的電源是非對(duì)稱(chēng)干擾源，它所產(chǎn)生的干擾用V型網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行測(cè)試是非常合適的。

　　與之相反，采用共模信號(hào)進(jìn)行通信的電信端口，它所產(chǎn)生的干擾要比差模信號(hào)所產(chǎn)生的干擾小得多。T型網(wǎng)絡(luò)很適合用于共模干擾的測(cè)量，因?yàn)檫m當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)參數(shù)可以提供從差模信號(hào)到共模信號(hào)轉(zhuǎn)換所需要的縱向轉(zhuǎn)換損耗。針對(duì)以上的理論，該文件建議對(duì)CISPR22 進(jìn)行較大的修改，增加大量有關(guān)多用途端口的內(nèi)容，以及相關(guān)的測(cè)試設(shè)備要求、試驗(yàn)布置要求和測(cè)試方法等。但是，這項(xiàng)建議沒(méi)能獲得最終的通過(guò)。參加會(huì)議的各個(gè)會(huì)員對(duì)這項(xiàng)建議的意見(jiàn)分歧很大，主要有：一部分CISPR會(huì)員認(rèn)為PLC的相關(guān)內(nèi)容應(yīng)該轉(zhuǎn)由CISPR/A分會(huì)負(fù)責(zé)，一部分會(huì)員對(duì)此表示反對(duì)，認(rèn)為PLC 的研究還是應(yīng)該留在I分會(huì)中。有些會(huì)員對(duì)CISPR/I/44/CD提出的測(cè)試方法能否徹底避免PLC設(shè)備對(duì)其他設(shè)備造成的不良影響表示懷疑。有些會(huì)員認(rèn)為這一測(cè)試方法違反了CISPR22中“被測(cè)設(shè)備應(yīng)該工作在最大發(fā)射狀態(tài)下”的原則。有些會(huì)員認(rèn)為世界各地的電網(wǎng)狀況不盡相同，確定一個(gè)合適的LCL值是很困難的。隨后，在2005年的CISPR會(huì)議上，CISPR/I成立了一個(gè)非凡工作組來(lái)負(fù)責(zé)PLC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究工作。該工作組將負(fù)責(zé)繼續(xù)研究對(duì) CISPR22的相關(guān)修改，包括定義、限值、測(cè)試條件和測(cè)試方法等內(nèi)容。

　　非凡組共預(yù)備發(fā)表7份相關(guān)技術(shù)文件。2006年3月該組織發(fā)表了第一份文件，介紹安裝PLT設(shè)備的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。主要闡述如下內(nèi)容：

　　1、PLC系統(tǒng)符合FCCpart15定義的載波電流系統(tǒng)。PLC系統(tǒng)通過(guò)電力線以傳導(dǎo)的方式傳輸信號(hào)，可認(rèn)為是無(wú)意發(fā)射源，因此47CFR§15.205的要求對(duì)PLC不適用。

　　通常來(lái)講滿(mǎn)足輻射限值的系統(tǒng)可以保護(hù)正常工作的系統(tǒng)不受干擾。但是FCC不僅僅強(qiáng)調(diào)輻射限值的制定，考慮到不同的測(cè)量方法和測(cè)量過(guò)程存在測(cè)量不確定度，F(xiàn)CC認(rèn)為一致性檢驗(yàn)過(guò)程的制定也同樣重要。FCCpart15規(guī)定的PLC輻射限值見(jiàn)表1。

　　表1FCCpart15規(guī)定的PLC輻射限值

　　用途頻率(MHz)場(chǎng)強(qiáng)

　　(dBµV/m)

　　測(cè)量距離

　　(m)

　　測(cè)量帶寬(kHz)檢波器載波電流系統(tǒng)1.705-30.029.5309Quasi- peakClassA30-8839.110120Quasi-peakClassB30-88403120Quasi-peak

　　3.2德國(guó)RegTP

　　德國(guó) RegTP(TheRegulatingAdministrationforTelecommunicationsandPostsofGermany) 于1999年1月制定了NB30標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了9kHz～3GHz通信系統(tǒng)輻射干擾限值，包括有線電視、xDSL、PLC等系統(tǒng)。NB30標(biāo)準(zhǔn)的輻射限值見(jiàn)表2。

　　表2德國(guó)NB30標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的輻射限值

　　頻率范圍(MHz)場(chǎng)強(qiáng)(dBµV/m)測(cè)量距離(m)測(cè)量帶寬檢波器>1～3040–8.8lg10f(MHz)39kHzPeak>30～1000273待定Peak

　　3.3英國(guó)

　　英國(guó)于2003年1月針對(duì)PLC系統(tǒng)制定了MPT1570規(guī)范，規(guī)定了9kHz～1.6MHz磁場(chǎng)輻射限值，見(jiàn)表3。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用滿(mǎn)足IECCISPR16-1的環(huán)天線和接收機(jī)進(jìn)行測(cè)量。主要目的是保護(hù)廣泛使用的廣播接收機(jī)。

　　表3英國(guó)MPT1570規(guī)范規(guī)定的輻射限值

　　頻率范圍場(chǎng)強(qiáng)(dBµA/m)測(cè)量距離(m)測(cè)量帶寬檢波器 9～150kHz49-20lgf(kHz)3200HzPeak150kHz～1.6MHz-1.5-20lgf(MHz)19kHzPeak

　　3.4.其他國(guó)家技術(shù)要求

　　澳大利亞ACA不對(duì)525kHz以上頻段進(jìn)行要求奧地利政府部門(mén)已經(jīng)停止PLC試驗(yàn)計(jì)劃，結(jié)論表明 PLC在2～30MHz時(shí)引起的干擾不能減小到可接受的程度芬蘭FICORA年報(bào)根據(jù)測(cè)量結(jié)果，決定只有在PLC技術(shù)解決干擾和安全問(wèn)題后才能商用。在歐洲標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)前，采用NB30限值日本MPHPT決定不給PLC系統(tǒng)增配許可頻率。建議繼續(xù)進(jìn)行研究如何減小干擾問(wèn)題

　　由于FCC對(duì)PLC輻射限值制定較松，從而使PLC系統(tǒng)在美國(guó)得到迅速發(fā)展;歐盟一些國(guó)家持謹(jǐn)慎發(fā)展態(tài)度，歐洲各國(guó)正在等待歐盟標(biāo)準(zhǔn)的最終制定;BBC等傳統(tǒng)廣播通信系統(tǒng)出于自我保護(hù)的考慮，對(duì)PLC系統(tǒng)提出較苛刻的限制要求。

　　4結(jié)論

　　PLC技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化工作至今仍在緩步進(jìn)行，對(duì)傳導(dǎo)干擾進(jìn)行定義及限值制定等問(wèn)題至今很難達(dá)成一致熟悉，但是作為一種資源廣泛的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，電力線通信的市場(chǎng)需求仍然存在，只有各方共同努力，才能使PLC系統(tǒng)更好地服務(wù)于廣大用戶(hù)。