低压电力线载波通信
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低压电力线窄带载波通信标准1. 引言1.1 背景介绍由于低压电力线通信传输带宽较窄,传输数据速率较低,存在数据传输稳定性差、抗干扰能力弱等问题。
为了解决这些问题,窄带载波通信技术被引入到低压电力线通信中。
窄带载波通信技术通过在电力线上叠加高频载波信号,实现了数据的传输和通信功能。
在这样的背景下,为了推广和规范低压电力线窄带载波通信技术,制定了相应的通信标准。
这些标准将有助于提高低压电力线通信的安全性、稳定性和效率,促进电力线通信技术的进一步发展和应用。
【背景介绍】完。
1.2 研究目的研究目的是为了深入探讨低压电力线窄带载波通信标准的制定与应用,从而更好地推动该技术的发展和应用。
通过对现有标准的研究和对比分析,可以发现其中的优势和不足之处,为今后的标准制定提供参考和借鉴。
通过对技术应用案例的分析,可以了解窄带载波通信技术在实际应用中的表现,为未来的研究和开发提供指导和方向。
通过研究低压电力线窄带载波通信标准,可以更好地了解这一技术的特点和优势,为推动其在智能电网、智慧城市等领域的应用打下坚实基础。
研究目的是为了深入探讨低压电力线窄带载波通信标准,为推动该技术的发展和应用提供理论和实践支持。
1.3 研究方法研究方法是指在进行关于低压电力线窄带载波通信标准的研究过程中所采用的方法和步骤。
本研究的方法主要包括以下几个方面:我们将开展文献调研,深入了解低压电力线通信和窄带载波通信的相关理论和技术。
通过查阅国内外相关文献和研究成果,了解目前在低压电力线窄带载波通信领域的最新进展和研究现状,为本研究提供理论基础和技术支持。
我们将进行实地调研和数据采集,以实际案例和应用为基础,深入了解低压电力线窄带载波通信的实际运行情况和技术应用。
通过实地走访和实验验证,获取数据和结果,从而对低压电力线窄带载波通信标准进行分析和评价。
我们将采用实验研究的方法,通过搭建实验平台和模拟测试,对低压电力线窄带载波通信的性能进行评估和验证。
低压电力线路载波通信的不足及应对措施摘要:随着低压电力线载波通信技术的不断进步与发展,低压电力线载波通信有着巨大的市场应用前景。
但是由于我国的低压电力线配置还有待提高会加剧低压电力线载波通信应用的难度。
但是随着我国低压电力线配置的不断升级和研究的深入将会使得低压电力线载波通信的应用更为广泛,终究会为民众提供高速、可靠和安全的通信应用。
因此,本文通过对低压电力线路载波通信的不足及应对措施进行分析具有重要的意义。
关键词:低压电力线路;载波;通信;不足;措施引言低压电力线路载波通信的优化可以有效解决无线公网信号弱或无信号地区的采集终端上线问题,实现用电信息全采集、全覆盖,建立电力公司自主、可控的中压配电线载波传输信道,为配电网自动化系统实时数据传输提供专用信道,以最优投资实现配电网的全面监控。
1低压电力线载波通信的发展历程使用低压电力线来构建载波通信网络这一构想已经发展多年了。
国外在多年以前已经开展了相关的研究。
经过多年的研究与发展,在使用低压电力线进行载波通信的研究上国外研究结构已将低压电力线载波通信的原理和低压电力线载波通信信道特性分析和建模、电力载波调制技术以及相关通信芯片的研制等完成了初步探索和完善,并就低压电力线载波通信的相关标准及商业化的运用进行了构建。
相较于国外对于低压电力线载波通信相关技术所投入的时间和资金,我国在低压电力线载波通信的相关研究起步较晚,但是研究发展速度极为迅速并取得了一定的成果。
在对低压电力线载波通信的前期的研究中主要集中在利用国外已有的固化的低压电力线载波通信调制技术和芯片进行相关的扩展开发,近些年来对于低压电力线载波通信的研究则集中于对国内配电网的信道特性进行调制技术的研究和低压电力线载波通信载波芯片的研制。
但是目前国内在低压电力线载波通信应用中的相关法律法规政策的制定还不完善,需要制定完善。
2电力线信息安全隐患按传统的信息安全认知,为做到网络安全可采取以下措施:①内部网络和涉密单机与互联网实行彻底的物理隔离,与公共信息通道没有任何的交叉点、接入点;②按照相关要求,内部涉密信息网和涉密信息单机采取安全警戒距离、电源设备隔离、电源滤波和电磁泄漏防护等措施。
断器或自动开关,用以切除二次回路的短路故障。
自动调节励磁装置及强行励磁用的电压互感器的二次侧不得装设熔断器,因为熔断器熔断会使她们拒动或误动。
2.若电压互感器二次回路发生故障,由于延迟切断故障时间可能使保护装置和自动装置发生误动作或拒动,因此应装设监视电压回路完好的装置。
此时宜采用自动开关作为短路保护,并利用其辅助触点发出信号。
3.在正常运行时,电压互感器二次开口三角辅助绕组两端无电压,不能监视熔断器是否断开;且熔丝熔断时,若系统发生接地,保护会拒绝动作,因此开口三角绕组出口不应装设熔断器。
4.接至仪表及变送器的电压互感器二次电压分支回路应装设熔断器。
5.电压互感器中性点引出线上,一般不装设熔断器或自动开关。
采用B相接地时,其熔断器或自动开关应装设在电压互感器B相的二次绕组引出端与接地点之间。
三、电压互感器二次回路熔断器的选择1.熔断器的熔件必须保证在二次电压回路内发生短路时,其熔断的时间小于保护装置的动作时间。
2.熔断器的容量应满足在最大负荷时不熔断,即:(1)熔件的额定电流应大于最大负荷电流(在双母线情况下,应考虑一组母线运行时所有电压回路的负荷全部切换至一组电压互感器上)。
(2)当电压互感器二次侧短路时,不致引起保护的动作,此数值最好由试验确定。
一般对屋内配电装置的电压互感器,熔断器选用R1-10/4A、250V的。
对屋外配电装置的电压互感器,熔断器选用RM10型250V、15/6A的。
为确保电压互感器使用的安全及电压互感器与电气仪表、继电保护、自动装置很好的配合,电压互感器二次回路熔断器应严格按照以上原则配置和选择。
一、引言电力线载波通信是利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级)、中压电力线(指10kV电压等级)或低压配电线(380/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
35kV以上电压等级的高压电力线载波通信主要用于地、市级或以下供电部门构成面向终端变电站及大用户的调度通信、远动及综合自动化;中低压电力线载波的应用目前主要在10kV电力线作为配电网自动化系统的数据传输通道和在380/220V用户电网作为集中远方自动抄表系统的数据传输通道,还有正在开发并取得阶段性成果的电力线上网高速MODEM的应用。
谈低压电力线通信的信号耦合电路摘要:载波通信对于耦合电路的设计来说相当的重要,但要想运用低压电力线完成有效的载波通信,必须考虑一些因素,解决一系列的问题。
关键的难题在于需要大幅度提高载波信号的传送和加载效率以及避免电力网的部分工作频号使载波通信系统的信号受到过度干扰。
然而低压电力线的通信情况非常复杂多变,它的通信十分不平稳而且特别容易遭到破坏。
因此,本文对低压电力线网载波进行了详细地研究,并通过对低压电力线状况的分析,结合了耦合电路相关原理,成功设计了一项利用低压电力线通信的信号耦合电路,使高速率传送拥有了较低的工作衰减和较稳定的阻抗性能。
关键词:电力线载波;耦合电路;低压电力线载波通信是一种独特的、基础的通信途径,早在上个世纪的20年代,电力载波通信已经运用于某些特定的配电网络通信里。
许多新兴起来的数字科技,有效改善了低压电力载波通信的安全性和实用性,这让电力载波通信技术有了更多的市场应用潜力。
低压电力线是一种应用广泛的信号媒介手段,利用相应的科学技术与之相结合,能创造出高效益的经济链,如今受到了世界各国的高度重视。
建立在低压电力线的基础上并结合成熟的耦合技术,设计出一个性能全面的信号耦合电路,对于电力线载波发展十分重要。
1低压电力网载波通信的基本情况分析1.1低压电力线载波通信的基本原理。
电力线载波通信是一项将可利用的电力线运用载波途径将相关频率信号实行高速率传送的科技,其系统里最基础的作用是依据通信信道上的不同挑选出与之相应的的调制办法。
电力线载波通信大范围应用于电力系统之内,跟传统的通信方式相对比,它并不需要其他外部的线路装置。
载波通信机能够接往零线,或者接在相线。
同相传输指的是正在通信的载波通信机与零线相接通,或者与同一根相线连接的情况。
如果想要在两个不一样的变压器中开展通信工作,可利用高压电容将两个电力网相连接在一起,这样能打开两个变压器的低压电力网通道路,以开始信号耦合技术的通信应用。
电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术,即利用现有电网作为信号的传输介质,使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。
目前根据所用频段的不同,低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz),但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性,宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态,而对比一般主要集中在通信速率,噪声干扰和通信距离几个方面。
(1) 通信速率问题。
Shannon 定理指出,在高斯白噪声干扰条件下,通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为:)1(log 2N S B C +=要增加系统的信息传输速率,则要求增加信道容量。
增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ,或增加信噪比S/N 来实现。
其中B 与C 成正比,而C 与S/N 呈对数关系,因此,增加B 比增加S/N 更有效。
当B 增加到一定程度后,信道容量C 不可能无限的增加。
信道容量C 与信号带宽B 成正比,增加B ,势必会增加C ,但当B 增加到一定程度后,C 增加缓慢。
这是由于随着B 的增加,噪声功率N=n0B 也要增加,从而信噪比S/N 要下降,最终影响到C 的增加。
0002244.1lim 44.1)1(log lim )1(log lim lim n S B n S B B n S B N S B C B B B B ==+=+=∞→∞→∞→∞→由此可见,在信号功率S 和噪声功率谱密度n0一定时,信道容量C 是有限的,即极限传输速率Rmax 是有限的。
(2) 噪声干扰问题。
低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高,而随着频率的升高,噪声幅度有降低的趋势,但频率继续升高到中频400kHz 以后,降低的趋势将变缓,即100kHz 以下频率区域噪声幅度有时是400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度的50~100倍,而400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度相对于2MHz~20MHz 频率区域噪声幅度一般只有几倍,甚至处于同一水平。
基于低压电力线的通信技术与实现刘 侃 肖 鑫 刘 扬(武汉纺织大学 湖北 武汉 430200)程PL3201芯片采用的就是CDMA技术,其在单相多功能数字电能0 引言表芯片产品中有优异表现。
低压电力线载波通信(Power Line Communication)是3)正交频分复用技术OFDM是将信道分成若干正交子信利用现有的低压电线网络作为载体,进行信息传输。
近年来,道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个随着电力系统的发展,利用现有的电力线网络系统能提供低成子信道上进行传输。
OFDM有很强的抗波间干扰和码间干扰的能本高效益的网络服务。
然而我国电力线组网复杂,干扰强、负力。
同时也有易受载波频偏的影响,峰值平均功率比过大,带荷情况复杂、信号衰减大等因素,严重的影响通信的质量。
因宽利用率不高的缺点。
采用OFDM技术的是深圳力合微电子此,对于低压电力线载波有必要进一步具体分析。
LME2980芯片。
LME2980的瞬时速率可达36kbps,工频过零传输1 国内外发展历程及现状平均速率超过10kbps。
国外对电力线载波的研究已有一百多年。
目前已有多个国4)多载波码分复用技术MC-CDMA。
MC-CDMA是OFDM和际研究机构对高速电力线载波技术进行研究和开发,并取得了CDMA相结合的技术,信息先通过一个扩频码扩频,然后将扩频优秀的成果,产品的传输速率也从初期的1Mbps提高到后的数据分别调制到子载波上进行传输,最后在接收端进行解24Mbps,48Mbps,甚至85Mbps。
与国外相比,国内对电力载波调和解扩,还原出原始信号。
MC-CDMA具有二者的特点,能有通信的研究起步较晚,但发展迅速。
国内研究正由早期利用国效地避免时延扩展所带来的影响,具有抗多径、码间和波间干外的电力载波调制技术和芯片进行研发,向适合我国电网复杂扰能力强、容量大、有效地克服子载波受深衰落的影响和极高的信道特性的调制技术和载波芯片研制转变,并已经取得了一的频带利用率,非常适宜于PLC高速数据传输。
近年来,电力线载波通信(PowerLineCommunication,PLC)技术已经成为通信系统中新的研究热点,它被看成一种未来重要的现场设备总线通信技术。
然而,作为一种具有光明前景的通信方式,电力载波通信由于具有时变性、频率选择性等固有特点,使其在具体应用中还存在很多问题等待解决。
电力载波通信特点1、电力线载波通信技术概况电力线载波通信(PLC)是指利用专用调制解调器对信号进行调制,然后把信号加载到现有电力线中进行通信的技术。
早在20世纪20年代电力载波通信就开始应用到l0kV配电网络线路通信中,利用电力载波机和阻波器,在中高压配电网中传输语音、控制指令和系统状态等信息,并形成了相关国际和国家标准。
对于低压配电网来说,许多新兴的数字技术,例如扩频通信技术、数字信号处理技术和计算机控制技术等,大大提高和改善了低压配电网电力载波通信的可用性和可靠性,使电力载波通信技术具有更加诱人的应用前景。
为此,美国联邦通信委员会FCC规定了电力线频带宽度为100~450kHz;欧洲电气标准委员会(CENELEC)的EN50065—1规定电力载波频带为3~148.5kHz。
这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著贡献。
尽管如此,低压配电网电力线载波通信中的很多问题仍没有得到很好解决。
同时,随着电力载波应用领域的推广和扩大,低压配电网电力载波通信成本问题、协议(标准)问题、安全问题等一系列问题也开始浮出水面。
低压配电网电力线载波通信的实用化还面临着许多考验。
2、电力线载波通信特点就低压配电网来说,电力线载波通信一般具有以下特点:(1)通信信道的时变性对载波信号来说,低压电力线是一根非均匀分布的传输线,各种不同性质的电力负载在低压配电网的任意位置随机地投入和断开,使信道表现出很强的时变性。
(2)通信信道的频率选择性正是由于低压配电网中存在负荷情况非常复杂、负载变化幅度大、噪声种类多且强等特点,各节点阻抗不匹配,信号很容易产生反射、驻波、谐振等现象,使信号的衰减变得极其复杂,造成电力载波通信信道具有很强的频率选择性。
· 69 ·2023年8月25日第40卷第16期电力技术应用DOI:10.19399/ki.tpt.2023.16.021低压电力线载波通信传输特性崔静静(日海恒联通信技术有限公司,河南 郑州 450000)摘要:文章主要研究低压电力线载波通信的传输特性,介绍其基本原理和系统组成,包括控制中心、传输电网以及接收端,并对低压电力线的参数、输入阻抗等进行详细分析。
在实验部分,通过对传输特性的测试,验证理论分析的准确性,并对实验结果进行深入分析。
实验结果表明,低压电力线载波通信的传输效果良好,但存在一定的信号衰减和干扰问题。
根据研究结果提出优化设计建议,提高所研究通信系统的性能和抗干扰能力。
该研究对于电力系统的智能化发展和优化运行具有一定的指导意义。
关键词:低压电力;线载波;通信传输;特性研究Transmission Characteristics of Low-Voltage Power Line Carrier CommunicationCUI Jingjing(Rihai Henglian Communication Technology Co., Ltd., Zhengzhou 450000, China)Abstract: This paper investigates the transmission characteristics of low-voltage power line carrier communication. Firstly, the basic principles and system components, including the control center, power transmission grid, and receiving end, are introduced. Then, a detailed analysis of the parameters and input impedance of low-voltage power lines is conducted. In the experimental section, the accuracy of theoretical analysis is validated through transmission characteristic tests, and the experimental results are thoroughly analyzed. The results demonstrate that the transmission effectiveness of low-voltage power line carrier communication is satisfactory, albeit with some signal attenuation and interference issues. Based on the research findings, suggestions for optimization design are proposed to enhance the performance and anti-interference capability of the studied communication system. This study provides valuable guidance for the intelligent development and optimized operation of power systems.Keywords: low-voltage power; line carrier; communication transmission; characteristic study0 引 言随着电力系统的发展和智能电网的建设,低压电力线载波通信作为一种经济、高效的通信方式受到广泛关注。
断器或自动开关,用以切除二次回路的短路故障。
自动调节励磁装置及强行励磁用的电压互感器的二次侧不得装设熔断器,因为熔断器熔断会使她们拒动或误动。
2.若电压互感器二次回路发生故障,由于延迟切断故障时间可能使保护装置和自动装置发生误动作或拒动,因此应装设监视电压回路完好的装置。
此时宜采用自动开关作为短路保护,并利用其辅助触点发出信号。
3.在正常运行时,电压互感器二次开口三角辅助绕组两端无电压,不能监视熔断器是否断开;且熔丝熔断时,若系统发生接地,保护会拒绝动作,因此开口三角绕组出口不应装设熔断器。
4.接至仪表及变送器的电压互感器二次电压分支回路应装设熔断器。
5.电压互感器中性点引出线上,一般不装设熔断器或自动开关。
采用B 相接地时,其熔断器或自动开关应装设在电压互感器B 相的二次绕组引出端与接地点之间。
三、电压互感器二次回路熔断器的选择1.熔断器的熔件必须保证在二次电压回路内发生短路时,其熔断的时间小于保护装置的动作时间。
2.熔断器的容量应满足在最大负荷时不熔断,即:(1熔件的额定电流应大于最大负荷电流(在双母线情况下,应考虑一组母线运行时所有电压回路的负荷全部切换至一组电压互感器上。
(2当电压互感器二次侧短路时,不致引起保护的动作,此数值最好由试验确定。
一般对屋内配电装置的电压互感器,熔断器选用R1-10/4A 、250V 的。
对屋外配电装置的电压互感器,熔断器选用RM10型250V 、15/6A 的。
为确保电压互感器使用的安全及电压互感器与电气仪表、继电保护、自动装置很好的配合,电压互感器二次回路熔断器应严格按照以上原则配置和选择。
一、引言电力线载波通信是利用高压电力线(在电力载波领域通常指35kV 及以上电压等级、中压电力线(指10kV 电压等级或低压配电线(380/220V 用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
35kV 以上电压等级的高压电力线载波通信主要用于地、市级或以下供电部门构成面向终端变电站及大用户的调度通信、远动及综合自动化;中低压电力线载波的应用目前主要在10kV 电力线作为配电网自动化系统的数据传输通道和在380/220V 用户电网作为集中远方自动抄表系统的数据传输通道,还有正在开发并取得阶段性成果的电力线上网高速MODEM 的应用。
中国仪器仪表行业协会团体标准《低压电力线载波通信故障诊断与处置方法》编制说明(送审稿)20230905一、工作简况1、任务来源本团体标准于2022年7月20日据中国仪器仪表行业协会下发的中仪协[2022]10号文件取得立项批复,项目名称为:《低压电力线载波通信现场故障诊断及检测技术规范》,项目编号为:T/CIMA0098,由中国仪器仪表行业协会提出,由中国仪器仪表行业协会归口。
2、目的和意义低压电力线载波通信通过低压配电线作为通信媒介实现通信,随着科技进步和需求增加,低压电力线载波通信传输速率提高、通信距离延长、通信功能也得到了扩展,可以传输更多类型的数据和信号。
随着智能电网的发展,它成为智能电网中能源管理、故障诊断远程监控等功能的重要手段,低压电力线网络是现今覆盖范围最广的网络,确保其稳定运行至关重要。
在低压电力线载波通信系统中,由于各种因素的影响(如线路老化、设备损坏、外界干扰等),可能会导致通信故障的发生,一旦发生故障,及时准确地诊断并采取有效的处置措施对于恢复通信系统的正常运行至关重要。
由于故障诊断标准尚未完善,制定具体的通信故障诊断与处置方法标准对维护电力线通信系统的稳定具有重要意义。
标准的制定可以统一低压电力线载波通信故障诊断与处置的方法和准则,确保不同厂家和机构快速定位和解决故障,有效降低故障诊断与处置的成本以及故障对系统运行的影响,对于增强通信系统的稳定性和可靠性具有重要意义。
本文件规定了低压电力线载波通信故障诊断与处置方法的术语和定义、技术要求、试验要求、故障类型、故障诊断与判定处置。
3、主要工作过程2022年5月:申请立项并上报标准的草案稿和项目建议书,制定立项计划。
2022年7月:中国仪器仪表行业协会下达了“关于《静止式电能表动态误差同步测试方法》等16项团体标准立项的批复”。
由国网湖南省电力有限公司供电服务中心(计量中心)牵头,组织成立“低压电力线载波通信现场故障诊断及检测技术规范”起草工作组。
低压电网电力载波通信技术及应用研究摘要:随着社会经济的发展,通信技术也在不断提高,低压电力线载波通信是以低压配电线作为信息传输媒介进行数据或语音等传输的一种特殊通信方式,本文将通过对低压电网电力载波通信技术的特点、技术分析等等尽心研究,希望可以在应用方面提供一些可靠策略,为我国电力行业的发展提供些须参考。
关键词:低压电网;电力载波;通信技术1.引言我国的低压电力线载波通信技术到目前为止取得了一些成就,相较于国外发达国家还是存在一定的差距,同时我国也在积极加大对于低压电网电力载波通信技术研究的投入,电力线作为一种通信介质,具有负载多、噪音干扰强、信道衰减大、信道延时等特征,本文将从低压电力线载波通信技术的特点出现进行技术分析,并根据笔者的从业经验,提出低压电网电力载波通信技术在抄表系统方面的应用。
2.低压电力线载波通信的特点电力载波通信是一种以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信,由于输电线路具备十分牢固的支撑结构,并架设 3条以上的导体,一般有三相良导体及一或两根架空地线,所以输电线输送工频电流的同时,用之传送载波信号,既经济又十分可靠。
这种综合利用早已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段,而低压电力线载波通信技术与高压电力线的载波通信有明显差异,一部分特点会导致通信的情况变得更加复杂,下面就对低电压电力线载波通信技术的一些特点进行列举。
2.1首先是噪声干扰较强,通常来说噪声是干扰数据进行优质传输的罪魁祸首之一,能够影响电力通信正常传输的噪声有三种类型,背景噪声分布在整个通信频带上,周期性噪声则对数据产生连续干扰以及周期性的脉冲干扰,突发性的噪声在会设备断开和连接时产生,其中脉冲干扰对数据传输的影响最大,甚至会让正常通信无法进行,接收端无法识别发送的信号。
2.2信号衰减是电力线传输中一直难以解决的问题之一,并且由于低压配电网直接面向用户,所遇到的负荷情况不容易预测,各节点之间的阻抗不匹配,进而导致信号发生反射、谐振等情况发生,让信号的衰减情况变的不好琢磨难以控制,综合来讲,信号的衰减通常是随着传输距离的增加而增加,并且与信号传输的频率有所关联,一些特殊情况是由于反射谐振的影响,信号会突然出现衰减的情况。
国内外低压电⼒线载波通信应⽤现状分析国内外低压电⼒线载波通信应⽤现状分析1.概述电⼒线载波通信(PLC)是电⼒系统特有的、基本的通信⽅式。
早在20世纪20年代,电⼒载波通信就开始应⽤到10KV配电⽹络线路通信中,并形成了相关的国际标准和国家标准。
对于低压配电⽹来说,许多新兴的数字技术,例如扩频通信技术,数字信号处理技术和计算机控制技术等,⼤⼤提⾼和改善了低压配电⽹电⼒载波通信的可⽤性和可靠性,使得电⼒载波通信技术具有更加诱⼈的应⽤前景。
为此,美国联邦通信委员会FCC规定了电⼒线频带宽度为100~450kHZ;欧洲电⽓标准委员会的EN50065-1规定电⼒载波频带为3~148.5kHZ。
这些标准的建⽴为电⼒载波技术的发展做出了显著的贡献。
利⽤低压电⼒线来传输⽤户⽤电数据,实现及时有效收集和统计,是⽬前国内外公认的⼀个最佳⽅案。
低压电⼒线是最为⼴泛的⼀种通讯媒介⽹络,采⽤合适的技术充分⽤好这⼀现成的媒介,所产⽣的经济效益和⽣产效率是显⽽易见的。
在20世纪90年代,⼀些欧洲公司进⾏涉及电⼒线数据传输的试验,虽然最初实验效果好坏参半,通信技术的不断进步与互联⽹业务的蓬勃发展带动了电⼒线通信的显著增长。
在美国,弗吉尼亚州马纳萨斯市⾸次开始⼤范围部署PLC的服务,提供抄表、上⽹等业务,速率达到了10Mbps,费⽤为30美元/每⽉,在该地区已覆盖3.5万城市居民⽤户。
⽬前,摩托罗拉公司正在进⾏Powerline MU计划,该技术提⾼到⼀个新系统,摩托罗拉的系统只使⽤居民住宅⽅⾯的低压电⼒线传输,以减少天线效应。
摩托罗拉公司邀请美国⽆线电中继联盟参加与这些测试,甚⾄摩托罗拉在其总部安装了系统,初步结果⾮常乐观的展⽰了抗⼲扰特性。
该PLC技术仅⽤于最后电⽹分⽀向室内的⼀段进⾏数据传输,⽽信号通过⽆线电获取传到配电⽹节点,这就限制了从最后这⼀段到室内的信号对周围地区的⼲扰,实现了居民⽤户的电能数据采集。
在埃及,综合项⽬⼯程办公室(EOIP)部署了⼴泛的PLC技术应⽤在亚历⼭德⾥亚、法耶德和坦塔。
低压电力线载波通信技术应用情况分析与思考电力线载波通信技术,英文简称PLC(Power Line Communication>, 是指利用己有的配电网作为传输媒介,实现数据传递和信息交换的一种技术。
在低压配电网进行PLC1信,已经成功用于远程抄表、家居自动化和智能小区等领域。
随着网络技术和信息技术迅猛发展,国内外利用低压电力线传输速率在1Mbp以上信息的高速电力线载波技术研究不断取得重要进展,该技术在现有电力线上可以实现数据、语音和视频等多业务的承载,未来可以传输数据、语音、视频和电力为一线的“四网合一”,是极富诱惑力、也充满了时代挑战的一种新技术。
低压电力线载波通信目前正处于发展的重要时期,随着关键技术问题的逐步解决以及各种标准规范的建立完善,必然会得到大规模的发展和广泛的推广应用,对此,我们必须高度重视。
一、密切关注低压电力线载波通信应用与发展情况电力线载波通信技术组网简单、成本低、抗毁性强、易于实现,近几年发展很快。
可以乐观地预见,低压电力线载波通信技术必将成为未来几年数字通信领域的研究热点,引起IT 行业的广泛关注。
<一)技术不断进步载波通信技术加快发展。
低压电力线载波通信的核心问题是载波信号的调制vModulate)与解调vDemodulate),也即电力载波调制与解调芯片vModem)。
随着低压电力线载波通信技术的发展进步,电力线载波通信的速率、传送数据量、抗干扰能力都得到了很大的提高,为电力线载波通信市场化奠定了重要的物质基础。
传输可靠性明显提高。
对于低压配电网来说,许多新兴的数字技术,例如扩频通信技术、数字信号处理技术和计算机控制技术等得到了综合应用,有效提高和改善了低压配电网电力线载波通信的可用性和可靠性,使电力线载波通信技术具有更为广阔的应用前景。
行业标准逐步制定。
美国联邦通信委员会FCC 规定了电力线频带宽度为100〜450kHz ;欧洲电气标准委员会vCENELEC )的EN50065- 1 规定电力载波频带为3〜148.5kHz ;我国国家能源局DL/T698.1 规定电力行业载波频带为3〜500kHz 。
低压电力线载波通信技术及应用低压电力线载波通信技术是将数据信号转化为高频载波信号,并通过低压电力线进行传输。
在发送端,使用调制解调器将数据信号转化为高频载波信号,并通过电力线发送出去。
在接收端,使用调制解调器将高频载波信号还原成数据信号。
智能家居:智能家居系统可以利用低压电力线载波通信技术,实现家中各种设备的互联互通,如智能灯光、智能插座等。
智能楼宇:智能楼宇系统可以利用低压电力线载波通信技术,实现楼宇设备的智能化控制,如监控系统、照明系统等。
工业自动化:工业自动化系统可以利用低压电力线载波通信技术,实现生产设备的远程监控和自动化控制,提高生产效率。
智慧城市:智慧城市系统可以利用低压电力线载波通信技术,实现城市照明、交通、公共安全等各个领域的智能化管理。
无需额外布线:低压电力线载波通信技术利用现有的电力线作为传输媒介,无需额外布线,降低了成本。
高可靠性:由于电力线是已经存在的传输媒介,避免了无线通信中信号干扰和衰减的问题,提高了通信的可靠性。
高传输速率:低压电力线载波通信技术可以使用较高的传输速率,能够满足大数据量传输的需求。
随着智能化时代的到来,电力线通信技术正在飞速发展,其中低压电力线载波通信技术以其无需额外线路、高带宽等优势受到广泛。
本文将就低压电力线载波通信技术的研究现状、最新进展以及未来发展方向进行综述。
低压电力线载波通信技术是一种利用低压电力线作为传输媒介的通信技术。
通过特定的调制解调技术,将数据信号转化为高频信号,并在低压电力线上进行传输。
该技术具有无需额外线路、可以利用现有电力基础设施、高带宽等优势,在智能家居、智能城市等领域具有广泛的应用前景。
近年来,低压电力线载波通信技术的研究和应用取得了显著的进展。
在调制解调技术方面,研究者们不断探索更高效的调制方案,以提高数据传输速率和稳定性。
例如,正交频分复用(OFDM)技术因其高效率、抗干扰能力强等特点,已被广泛应用于低压电力线载波通信系统。
低压电力线载波通讯技术浅析电力线载波通信是电力系统特有的一种通信方式,利用电力系统天然的网络资源,实现数据通讯,经济、便利,也有利于电力部门资产管理,具有投资少见效快,与电网建设同步等优点。
1.低压电力线信道特点低压配电网是为50Hz电能传输设计的,有许多不利于载波信号传输的因素,其中比较突出的是:●高衰减。
低压电力线上两个通信节点间距离越远,中间所连用电负载越多,信号衰减就越大。
用电负载的连接和断开也会导致信号衰减。
●大动态变化线路阻抗。
低压电力线上的输入阻抗与所传输的信号频率密切相关。
总体上,阻抗随着频率增加而增加,但某些局部会出现所谓的阻抗低谷区。
其原因是电力线连接的感性负载和容性负载与电力线组合成许多谐振回路,在谐振频率及其附近频率上形成低阻抗区,在局部频率段内阻抗随着频率增加而减小的现象,造成线路阻抗不连续。
这使电力线信道具有多径信道的特征,造成信号的多径传播。
电力线阻抗特性的变化加剧了载波信号的畸变和衰减。
●噪声。
低压电力线上的噪声种类很多,大致可归纳为:周期性脉冲噪声(由开关电源、可控硅整流器件等造成)、随机脉冲噪声、窄带噪声和有色背景噪声等,他们不是单纯的加性高斯白噪声,特别是前两类噪声的时变性强,当出现这些噪声时,功率谱密度会突然上升,对载波数据传输造成很大的误差。
另外还有诸如:三相电力线间信号损失较大(10~30dB);不同信号耦合方式对电力载波信号损失不同等现象。
2.低压电力线通讯技术由于低压电力线信道时变的特殊性,同时低压电力线载波信号对配电网/无线通讯网络也是一种噪声,其谐波系数不能高于相关的规定,这对电力线载波通信的调制、解调技术提出了更高的要求。
结合行业应用需求侧的要求,目前比较有实用价值的技术为:窄带过零正交扩频技术和高速OFDM技术。
窄带过零正交扩频技术特点:(1)利用低压电力线在过零的区间里,电网噪声相对最弱,网上干扰最小,阻抗一致性强的特点进行数据传输,大大提高了通信的稳定性和可靠性。
PL2102--功能特征
PL2000A/B 是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器,是PL2000 的升级产品。
它仅由单一的 +5V 电源供电,以及一个外部的接口电路与电力线耦合。
PL2000A/B 除具备原有系统基本的通讯控制功能外,还内置了四种常用的功能电路:32 Bytes SRAM,电压监测,看门狗定时器及复位电路,它们通过标准的 I2C接口与外部的微处理器相联。
PL2000B内建高灵敏度放大器及四象限模拟乘法器,进一步提高了集成度(无需外部模拟混频器)。
PL2000A/B 是特别针对中国电力网恶劣的信道环境所研制开发的低压电力线载波通信芯片,低信噪比数据传输性能比 PL2000 有了大幅度的提高,同时将数据传输速率提升一倍。
由于采用了直接序列扩频、数字信号处理、直接数字频率合成等新技术,以及大规模数字 /模拟混合 0.5um CMOS 工艺制作,所以在抗干扰、抗衰落性能以及国内外同类产品性能价格比等方面有着更加出众的表现。
■0.35um CMOS 数摸混合集成电路
■直序扩频半双工异步调制解调器
■二相相移键控,120KHz载频,带宽15KHz,传输速率500 bps
■接收灵敏度:100μVRMS
■15位伪码长度,可编程同步捕获门限
■I2C串行通信接口
■32Bytes SRAM (电池维护)
■可编程实时钟(秒/分/时/日/月/星期/年) (电池维护),支持数字频率校正
■上电复位/电压监测电路及看门狗定时器
■单+5V供电,I/O 口带 2500V ESD 保护
■工业级温度标准: -40ºC ~ +85ºC
■SOP20 / SOP24 / SOP28 封装
典型应用图:
基于PL2101的单片机低压电力线载波通信接口扩展
发布:2011-09-05 | 作者: | 来源: menglongfei | 查看:328次 | 用户关注:
本文介绍了低压电力线通信接口芯片PL2101与MSP430F149的接口。
早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差,且多为国外产品,性价比低,因此,单片机系统较少采用低压电力线载波通信。
随着通信技术的发展,新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点,使得单片机系统采用低压电
力线载波通信变得简单易用。
PL2101简介PL2101采用二相相移键控,载波频率120KHz,带宽15KHz,传输速率500bps。
它由单一的+5V电源
本文介绍了低压电力线通信接口芯片PL2101与MSP430F149的接口。
早期的低压电力线载波通信芯片的接口电路相对复杂、抗干扰能力差,且多为国外产品,性价比低,因此,单片机系统较少采用低压电力线载波通信。
随着通信技术的发展,新型低压电力线载波通信接口芯片解决了以上缺点,使得单片机系统采用低压电力线载波通信变得简单易用。
PL2101简介
PL2101 采用二相相移键控,载波频率120KHz,带宽15KHz,传输速率500bps。
它由单一的+5V电源供电,与单片机的接口简单,外围模拟发射/接收电路也较简单,工作时无需外接模拟混频器。
PL2101内置有5种实用的功能电路:时钟电路、32 Bytes SRAM、电压监测、看门狗定时器及复位电路。
其中,时钟与SRAM 在主电源掉电后可由3V备用电池供电继续工作。
采用PL2101扩展单片机低压电力线载波通信接口
硬件电路设计
PL2101 的半双工收发控制端、HEAD(数据同步端)、RXD_TXD (半双工数据收发、数据输入/输出端)引脚用于与单片机、DSP处理器收发数据,实现低压电力线载波通信功能;PL2101内部的寄存器采用标准I2C接口(由SCL、SDA引脚组成进行操作;另外,PL2101的 WDI(看门狗计数器清零输入端)、 RESET(上电及看门狗计数器溢出复位输出端)和PFo(电源掉电指示端)用于单片机对PL2101的工作状态监测。
采用PL2101为 MSP430单片机扩展低压电力线载波通信接口的原理如图1所示。
图中只画出了PL2101和MSP430F149的接口部分,PL2101的外围模拟发射/接收电路可参考芯片手册的典型电路。
使用MSP430F149的P1口与PL2101的8个引脚连接。
使用MSP430F149具有中断功能的 P1口的引脚P1.6连接HEAD,以实现在中断方式下发送/接收PL2101的数据;由于MSP430F149未集成I2C总线接口,因此, MSP430F149通过P1.2、P1.3引脚软件模拟I2C时序来访问PL2101的内部寄存器;另外,由于MSP430F149采用3.3V逻辑电平,PL2101采用5V COMS
逻辑电平,因此不能直接连接引脚,需要进行电平转换。
数据收发软件设计
MSP430F149只需对P1口操作就可以通过PL2101进行数据收发,实现与其它单片机的低压电力线载波通信。
单片机对PL2101的发送/接收数据工作时序如图2所示。
当PL2101相对单片机处于发射态时,PL2101由 HEAD的上升沿对内部解调的数据进行锁存输出,外部
单片机可在HEAD的下降沿后读取PL2101从电力线接收到的数据。
而当PL2101处于接收态时,PL2101在 HEAD的上升沿对RXD_TXD的数据进行锁存,可让外部单片机在 HEAD的下降沿后将数据置于RXD_TXD引脚,由PL2101发送到电力线上。
MSP430F149接收数据流程如图3所示。
程序采用子程序形式,采用中断方式接收数据。
MSP430F149发送数据流程与接收流程相似,可以看出,通过PL2101发送/接收数据的软件设计比较简单。
PL2101配置及监控软件设计
PL2101 的配置通过对其内部寄存器的操作来实现。
PL2101上电复位后,除写保护寄存器外,其它寄存器均处于写保护状态。
单片机系统对PL2101上电复位后,应先向PL2101的写保护寄存器写1xxx xxxx B以打开写保护,再按电网特性向捕获门限寄存器写入相关数据来配置PL2101。
外部单片机读写PL2101内部寄存器时,先产生起始位启动I2C总线,根据芯片要求,外部单片机须发出器件代码(1011000,高7位)和读写控制位(0,表示写,最低位),当数据正确时,PL2101将发出第1个确认位,外部单片机读出后再发出读写地址,然后外部单片机等待PL2101发送第2个确认位。
外部单片机读出PL2101发出的第2个确认位后,如果要向PL2101内部寄存器写一个字节时,则可直接发出数据,当PL2101接收完发出第3个确认位后,外部单片机则应发出停止位结束写操作。
MSP430F149写PL2101内部寄存器操作流程如图4所示。
也采用子程序形式。
I2C 总线时序请参考有关资料,本文不作讨论。
外部单片机读出PL2101发出的第2个确认位后,若要读PL2101内部寄存器的一个字节,必须再次发出一个总线起始位、发出一次器件代码和读写控制位 (1表示读),PL2101收到后将在发出第3个确认位后接着发送8位数据,由外部单片机接收。
外部单片机接收完后,可发出一个不确认位和结束位结束读操作;如果外部单片机发出确认位,则PL2101将发送下一个地址的寄存器数据,直至外部单片机发出一个不确认位和结束位结束读操作。
PL2101监控部分的软件设计比较简单,只需定时清PL2101的WDI引脚和扫描PFo 引脚就可实现,对RST操作可使PL2101恢复正常工作状态。
结语
对于单片机系统的通信,除广泛应用的RS-232、485等方式外,采用基于新型接口芯片的低压电力线载波通信也是一个不错的选择。
参考文献
1魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及系统设计实例.北京:北京航空航天大学
出版社,2002.
2 北京福星晓程电子科技股份有限公司.PL2101芯片手册.。