1、高速電力線通信電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究動(dòng)態(tài)高速電力線通信電磁兼容技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究動(dòng)態(tài) 論文論文關(guān)鍵字：限值 要求 干擾 研究 電力線 標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)備 系統(tǒng) 技術(shù)【關(guān)鍵詞】 電力線 EMC摘要：主要介紹各個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織和部分國(guó)家對(duì)電力線通信（PLC）中電磁兼容技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求，并對(duì)各種規(guī)范中 PLC 設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)限值進(jìn)行了比較；最后總結(jié)了 PLC 標(biāo)準(zhǔn)制定存在的問(wèn)題并展望了發(fā)展方向。1 前言近年來(lái)，電力線通信（Power Line Communications，PLC）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（Orthogonal Frequen

2、cy Division Multiplexing,正交頻分復(fù)用）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 ITUT 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

3、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)。2.1 IEC/CISPR I 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)備特殊的工作模式，其傳導(dǎo)干擾無(wú)法滿足現(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（會(huì)議文件編號(hào)：CISPR/I/44/CD），增加一個(gè)專門針對(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

4、議要求它的傳導(dǎo)干擾既滿足現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)電源端口的限值，也滿足電信端口的限值。這樣多用途端口的干擾測(cè)試就要進(jìn)行兩次：（1）作為電源端口（關(guān)閉它的通信功能），用通常的 V 型網(wǎng)絡(luò)（AMN）進(jìn)行測(cè)試，要求滿足 CISPR22 中表 1 和表 2 的限值。（2）作為電信端口，用新型的 T 型網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，要求滿足 CISPR22 中表3 和表 4 的限值。這種測(cè)試方法基于以下原理：（1）消費(fèi)類產(chǎn)品的電源是非對(duì)稱干擾源，它所產(chǎn)生的干擾用 V 型網(wǎng)絡(luò)（AMN）來(lái)進(jìn)行測(cè)試是非常合適的。（2）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，

5、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（LCL）。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：（1）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。（2）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。（3）有些

6、會(huì)員認(rèn)為這一測(cè)試方法違背了 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。（4）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)特別工作組（PLTTASK FORCE）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。特別組共準(zhǔn)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、 電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，尤其是低壓電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 當(dāng)

7、PLT 系統(tǒng)工作時(shí)，接入終端的傳輸信道就是低壓電力線。對(duì)于既有電力線不可能為了 PLT 系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模改造，因此必須充分了解低壓電力線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，特別是農(nóng)村、市區(qū)，居住環(huán)境、商業(yè)環(huán)境、辦公環(huán)境的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。才能進(jìn)行 PLT 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃設(shè)計(jì)。2、 PLT 接入關(guān)鍵設(shè)備 EMC 特性：電網(wǎng)接入設(shè)備是 PLT 系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵之一。由于傳統(tǒng)高壓、中壓、低壓電網(wǎng)都是針對(duì)工頻電力信號(hào)設(shè)計(jì)，所有設(shè)備的高頻特性研究是十分艱巨的。特別是低壓電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的各種高頻騷擾有可能直接通過(guò)電網(wǎng)與 PLT 通信信號(hào)相互疊加,影響 PLC 網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行。其他技術(shù)文件會(huì)陸續(xù)發(fā)表。2.2 ITUT在 ITU-T 目前發(fā)布的 EMC 建

8、議中，電力線通信網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備應(yīng)符合 K.60電信網(wǎng)絡(luò)電磁干擾限值和測(cè)量方法的要求。K.60 規(guī)定了從 9kHz 到 3GHz 頻段通信網(wǎng)絡(luò)的電磁輻射干擾限值，給出了 9kHz 到 400GHz 頻段的測(cè)量方法，還提供了在通信網(wǎng)絡(luò)中定位和尋找無(wú)線電干擾源的程序和一些解決干擾的措施。目前 ITU-T 第五研究組正在加緊研究關(guān)于針對(duì) PLC 修訂 K.60 的問(wèn)題。歐洲European Broadcasting Union 等機(jī)構(gòu)的代表遞交文稿建議加嚴(yán) K.60 的限值，從而防止 PLC 對(duì)其他廣播和通信業(yè)務(wù)造成干擾，也有代表對(duì)此表示反對(duì)。各國(guó)代表目前正在積極地研究和搜集素材，以便為合理地管制 PLC

9、 的電磁干擾提供依據(jù)。K.60 并沒(méi)有規(guī)定電源端口傳導(dǎo)干擾方面的限值，因此對(duì)于 PLC 網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備，符合 K.60 要求并不困難，只要在設(shè)計(jì)制造時(shí)適當(dāng)采取控制電磁輻射干擾的措施即可。2.3 CENELECCENELEC 的 TC205/SC205A/WG10（家用及建筑物電子系統(tǒng)技術(shù)委員會(huì)/電源信號(hào)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)分委員會(huì)/高頻發(fā)射與抗干擾工作組）和 TC210/SC210A（通用 EMC標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)/信息技術(shù)設(shè)備 EMC 標(biāo)準(zhǔn)分委員會(huì)）負(fù)責(zé) PLC 電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)研究工作。其中，SC205A 研究物理和 MAC 層。該工作組的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)考慮接入網(wǎng)絡(luò)和室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)共存的情況時(shí)，OSI 的傳統(tǒng)分層結(jié)構(gòu)將不

10、能滿足需求。特別值得關(guān)注的是，CENELEC 和 ETSI 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化組織 5 個(gè)專業(yè)機(jī)構(gòu)聯(lián)合組成了電信網(wǎng)絡(luò) EMC 標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)合工作組（CLC/ETSI JWG）。2.4 ETSIETSI 專門成立了 PLC 研究工作組 EP PLC，從 2000 年開(kāi)始陸續(xù)公開(kāi)了兩個(gè)PLC 技術(shù)規(guī)范和 9 個(gè)技術(shù)報(bào)告。EP PLC 主要致力于制定 PLC 產(chǎn)品和系統(tǒng)的技術(shù)規(guī)范，已列入 ETSI 工作計(jì)劃且與電磁兼容相關(guān)的共有如下幾項(xiàng)：TR 102 258（2003-09）LCL 回顧與統(tǒng)計(jì)分析；TR 102 259（2003-09）EMI 回顧與統(tǒng)計(jì)分析；TR 102 270（2003-12）基本低壓分布網(wǎng)絡(luò)

11、（LVDN）測(cè)量數(shù)據(jù)；TR 102 324（2004-05）電力線通信系統(tǒng)輻射發(fā)射特性與測(cè)量方法技術(shù)水平；TR 102 370（2004-11）3MHz100MHz LVDN 基礎(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)。3 3各國(guó)對(duì)各國(guó)對(duì) PLCPLC 標(biāo)準(zhǔn)的研究標(biāo)準(zhǔn)的研究目前定義了 130MHz 范圍內(nèi)電信網(wǎng)絡(luò)輻射干擾限值的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共有 4 個(gè)：德國(guó)的 NB30、英國(guó)的 MPTl570、美國(guó)的 FCC Part15 以及國(guó)際電信聯(lián)盟于 2003年 7 月推出的 ITU-T K.60。其中，由各個(gè)國(guó)家制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)如下。3.1 美國(guó) FCC高速 PLC 系統(tǒng)符合 FCC part 15 定義的載波電流系統(tǒng)。PLC 系統(tǒng)通過(guò)

12、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 47CFR15.205 的要求對(duì) PLC 不適用。通常來(lái)講滿足輻射限值的系統(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， FCC 認(rèn)為一致性檢驗(yàn)過(guò)程的制定也同樣重要。FCC part15 規(guī)定的PLC 輻射限值見(jiàn)表 1。表 1FCC part15 規(guī)定的 PLC 輻射限值用途頻率(MHz)場(chǎng)強(qiáng)(dBV/m)測(cè)量距離(m)測(cè)量帶寬(kHz)檢波器載波電流系統(tǒng)1.705-30.0 29.5309Quasi-peakClass A30-8839.110120Quasi-pe

13、akClass B30-88403120Quasi-peak3.2德國(guó) RegTP德國(guó) RegTP(The Regulating Administration for Telecommunicationsand Posts of Germany)于 1999 年 1 月制定了 NB30 標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定了 9kHz3GHz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) (dBV/m)測(cè)量距離 ()測(cè)量帶寬檢波器1 3040 8.8 * lg10f(MHz)39 kHzPeak30 1000

14、273待定Peak3.3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 9kHz1.6MHz 磁場(chǎng)輻射限值，見(jiàn)表 3。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用滿足 IEC CISPR16-1 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) (dBA/m)測(cè)量距離 ()測(cè)量帶寬檢波器9150kHz49-20lgf(kHz)3200 HzPeak150kHz1.6MHz -1.5-20lgf(MHz)19 kHzPeak3.4.其他國(guó)家技術(shù)要求部分其他國(guó)家技術(shù)要求見(jiàn)表 4。表 4部分其他國(guó)家技術(shù)要求澳大利亞ACA 不對(duì) 525 kHz 以上頻段進(jìn)行要求奧地利政府部門已經(jīng)停止 PLC 試驗(yàn)計(jì)劃,結(jié)論表明 PLC 在 230 MHz 時(shí)引起的干擾不能減小到可接受的程度芬蘭FICORA 年報(bào)（2001）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 F