低压电力线载波通信技术应用情况研究与思考
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低压电力载波
低压电力载波是一种在低压电力配电系统中传输数据和控制信
号的技术。
它通过在电力线路上叠加高频载波信号,实现了在电力
线路上进行双向通信的功能。
低压电力载波技术的应用范围广泛,包括智能电网、智能家居、电力监测与控制等领域。
通过低压电力载波技术,可以实现对低压
电网的远程监测和控制,提高电网的可靠性和安全性。
同时,低压
电力载波技术还可以用于智能家居系统,实现对家电设备的远程控
制和监测,提高家居的舒适度和能源利用效率。
在低压电力载波系统中,通信信号通过载波电压叠加在电力线
上进行传输。
为了避免对电力系统的干扰,低压电力载波系统通常
采用频率较高的载波信号,如kHz级别的频率。
此外,为了提高通
信的可靠性和抗干扰性,低压电力载波系统还采用了调制解调技术
和信道编码技术。
在低压电力载波系统中,通信设备通常包括载波通信终端和载
波通信适配器。
载波通信终端用于接收和发送载波信号,实现与用
户设备的通信。
载波通信适配器则用于将载波信号转换为标准的通
信接口,以便与其他设备进行数据交换和远程控制。
总的来说,低压电力载波技术是一种在低压电力配电系统中实
现数据传输和控制的有效手段。
它能够提高电力系统的可靠性和安
全性,同时也为智能家居和智能电网等领域的发展提供了技术支持。
低压电力线载波通信原理及应用分析作者:王津来源:《科技创新与应用》2016年第32期摘要:电力线载波通信主要是通过使用配电电力线路作为通信的载体来进行通信,电力线载波通信这一通信方式在电力系统中应用较多。
相较于传统的通信方式,电力线载波通信所使用的通信线路可以直接使用现成的电力线路,而无需额外的进行线路的架设。
只要有电力线路的地方就兴建主通信线。
此外,由于电力线路的接口较为简单、标准因此电力线载波通信的接入较为简单只需要插入电源插头即可。
但是在电力线载波通信的应用中其会受到电力线路中的杂波的干扰从而影响电力线载波通信的通信质量。
电力线载波通信的通信质量与电力线路中的一次电网有着密切的联系,在电力线载波通信建设中可以与一次电网同步施工,建设速度快、投入较低。
文章将在分析低压电力线载波通信发展历程的基础上对低压电力线载波通信上的信号衰减和干扰特性进行分析阐述。
关键词:低压电力线载波通信;噪声;抗干扰前言低压电力线载波通信主要是通过使用低压配电线作为通信的媒介来实现通信的一种通信方式。
低压电力线网络是现今覆盖范围最广的网络,相较于采用专用通信线路来实现的通信,使用低压电力线来作为载波通信的网络具有取材方便,建造成本较低的特点,具有十分高的开发潜力。
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。
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。
低压电力线路通讯网络技术发展的研究摘要:随着电子信息工程在各种行业中的广泛应用,通信技术也呈现出日新月异的发展态势,技术的更新是通信系统安全平稳运行的重要保障,因此要不断加大通讯网络技术的改进,提高其可操作性和平稳性。
电力线路通信技术是目前发展较快的新型通信技术,具有不宜损坏、与电网同步建设、通讯质量高等优点,对于数据、视频多项任务的承载以及远程监控、远程抄表等具有重要的现实意义。
关键词:通讯网络技术;低压电力线;载波中图分类号:tm73现代社会的发展迫切要求通信网络的大范围覆盖和高质量运行,科学技术的发展以及相关理论建设水平的提升为这种要求提供了强大的技术支持,使通信行业成为近些年发展最快、对人们生产生活影响最为深远的领域之一。
本文基于对通讯网络的深入研究探讨了低压电力线路通信技术的相关问题,以期为我国的通信工程建设以及关联领域的发展提供借鉴。
1 电力线路通讯网络技术概述通信技术是目前衡量国家信息技术发展程度的重要标志,也是各个国家竭力发展的内容。
通信技术可以有效克服空间上的阻隔,实现一定时间内大规模信息的传输。
由于现今电子技术的日益精进,集成度越来越高,功能也越来越强大,使通信设备的开发效率大幅度提升,很多具有现实意义的通信技术已经形成了规模化生产和应用。
通信网络技术与电力系统相结合是通信领域内的一次大的飞跃,在实现形式上,低压载波、超窄带载波、扩频技术等均在电力载波通信中得到了广泛的应用。
所谓低压线路通讯网络技术既是指通过目前已经架设完成的低压输电线作为传输通道实现信息的交换和数据的有效传送。
其技术原理是将电力工频电流和高频的通信信号在同一电力网络中实现不同频段的传播。
通信方式共有两种,即有线通信和无线通信,虽然目前无线通信技术已经发展的相当成熟,但是从基础设施建设以及商业运营来看,无线通信仍属于一种相对宝贵的资源,远不能满足大众的通信需求。
有线通信是最传统同时也是普及率最高的通信方式,在现今的技术环境下,光纤、双绞线、同轴电缆等是有线通信常用的介质,能够最大程度地保证信道的稳定和高质量的信息传输。
低压电力线载波通信技术嘿,咱今儿个就来唠唠低压电力线载波通信技术。
你说这玩意儿神奇不神奇?就好像是在那错综复杂的电力线里藏了无数条信息高速公路!想象一下,家里的电线不再仅仅只是传输电能的通道,还能同时传输各种数据和信息。
这就好比是本来只能走马车的小道,一下子变成了能跑各种豪车的大马路!以前咱得专门拉各种通信线,现在可好,直接利用现成的电力线,多省事啊!这低压电力线载波通信技术啊,就像是一个默默无闻的大功臣。
它悄咪咪地在幕后工作,让我们的生活变得更加智能和便捷。
比如说,家里的智能电表,不就是通过它来传递数据的嘛!你都不用人工去抄表了,它自动就把数据给传上去了,多厉害呀!而且哦,它的应用可广着呢!在智能家居领域,它能让各种设备之间轻松沟通,实现各种联动。
你想想,你还没到家呢,就能提前让家里的空调打开,等你一进门,哇,那叫一个凉爽!这不比你到家再开空调舒服多啦?这都是低压电力线载波通信技术的功劳呀!再看看那些工厂、企业,有了它,各种设备的监测和控制也变得更加简单高效。
不用再拉一堆乱七八糟的线了,直接利用电力线就行,这得省多少事儿啊!它就像是一个神奇的魔法,让原本普通的电力线变得充满了无限可能。
这技术是不是很牛?咱就说,要是没有它,咱的生活得失去多少便利呀!你说它怎么就能这么厉害呢?其实啊,这都是科技人员们努力钻研的结果。
他们就像一群勤劳的小蜜蜂,不断地探索、尝试,才让这低压电力线载波通信技术变得越来越好。
咱可不能小瞧了这技术,它虽然不声不响的,但却在默默地为我们的生活添砖加瓦呢!以后啊,说不定它还能给我们带来更多的惊喜和便利。
咱就好好享受这科技带来的福利吧,哈哈!你说是不是这么个理儿呢?反正我觉得这低压电力线载波通信技术真的是太了不起啦!。
在低压电力用户用电信息采集系统中,主要采用电力线载波和短距离(微功率)无线通信方式,并以低压电力线窄带载波通信方式为主。
然而受低压配电网信道环境中传输衰减、噪声干扰和阻抗变化等因素的影响,电力线载波通信的可靠性难以得到保证,严重影响系统的稳定运行。
也就是说,电力线载波通信设备的通信性能将直接影响到用电信息采集系统的整体性能。
目前,载波通信技术有多种实现方案,载波信号调制方式、中心频点、路由协议和信号祸合方式等各不相同。
尽管每种技术都有其独特的优越性,但也有其不利因素。
就国内产品而言,已进入多元化时代,主要应用的就有鼎信、东软、晓程、力合微、瑞斯康、盛吉高科和弥亚微等厂家。
各厂家的载波通信模块的性能均有所差异,厂家提供的抄表产品性能指标通常都符合标准。
但由于测试装备有限,测试手段有一定局限性,无法对载波通信产品的通信功能进行合理验证,致使产品性能的检验与应用需求脱节,所以有必要进行相关的测试和评估,为选用合适的载波设备提供技术支持和依据。
鉴于以上原因,国内外相关机构正在从测试方法、测试设备、测试平台以及评价机制等方面对载波设备的通信性能测试进行积极地研究和探索。
本文介绍了一种信道参数可控的载波通信测试设备,并就进一步的性能测试应用中存在的问题进行一些探讨。
一、一种载波通信性能测试设备的研制1、总体研制思路电力线载波通信性能测试设备的研制,主要考虑3个方面的因素作为设计指导原则。
一是实验室环境下模拟低压配电网电力线传输信道特点;二是参考电力行业以及国家相关标准要求的测试项目;三是以测试主机为交互中心,以传输信道参数可程控调节为手段,建立自动化的载波通信性能测试装置。
近年来,针对电能采集标准相关的政策法规相继出台,并在测试项目和可操作性方面不断完善。
诸如DL/T698-2010《电能信息采集与管理系统标准》、Q/GDW1373-2013《电力用户用电信息采集系统功能规范》、Q/GDW1374-2013《电力用户用电信息采集系统技术规范》和Q/GDW1379-2013《电力用户用电信息采集系统检验技术规范》等。
基于低压电力线的通信技术与应用低压电力线通信(Low Voltage Power Line Communication,简称PLC)是一种利用低压电力线路进行数据传输和通信的技术。
随着信息化和智能化的发展,PLC技术在能源管理、智能家居、智能电网等领域得到广泛应用。
基于低压电力线的通信技术主要有两种方式:载波通信和电力线载波通信。
载波通信是利用电力线路自带的载波传输功能进行通信。
在低压电力线路上,通过添加载波通信模块(如载波通信模块、载波适配器等),可以将数据信号通过电力线传输。
通过载波通信技术,可以实现低压电力线的数据采集、遥控、遥测、遥信等功能,满足电网远程监控和管理的需求。
载波通信还可以用于室内电力线通信,实现室内电力线的数据传输和通信。
基于低压电力线的通信技术在能源管理领域有着重要的应用价值。
通过在低压电力线路上添加通信设备,可以实现电网的远程监控和管理,实时获取电力信息和设备状态,提高能源利用效率。
基于低压电力线的通信技术还可以实现电力负荷的智能调度和优化,减少能源浪费。
在智能家居系统中,基于低压电力线的通信技术可以实现家庭电器的远程控制和调度。
通过在低压电力线路上添加通信设备,可以实现智能家居设备的互联互通,实现家庭电器的智能控制和调度。
通过手机App或智能终端设备,可以实现对灯光、温度、窗帘等设备的远程控制,提高生活的便捷性和舒适度。
基于低压电力线的通信技术在能源管理、智能家居、智能电网等领域具有广泛的应用前景。
通过利用现有的低压电力线路进行数据传输和通信,可以提高设备的互联互通能力,实现智能化和自动化的目标,促进社会信息化的发展。
载波通信在电力系统中的应用前景摘要:载波通信具有无需布线,覆盖范围广泛,链接方便等显著的特点,在目前有很大的应用前景。
基于此,本文笔者将简述低压载波通信技术,并进一步探讨其在社会生活中的应用,最后笔者将浅谈低压载波通信技术的未来发展和应用方向。
关键词:载波通信;电力系统;应用;前景Abstract: The carrier communication without wiring covers a wide range of links and convenient features, has a great application prospects in the current. Based on this, this article author will be brief introduct the low-voltage carrier communication technology, and to further explore its application in social life, at the last the author will be talking about the future development and direction of the low-voltage carrier communication technology.Key Words: carrier communication; power system; application; prospects低压电力线载波通信是指通过低压配电线作为信息传输的媒介,对数据或者语音等进行传输的一种特殊的通信方式。
由于这种低压载波通信方式能够沿着电力线将数据和信息传输给电力系统的各个环节,但又不需要设立专门的线路,因而目前已经被有效的应用到电力系统中。
1、低压载波通信的优缺点低压载波通信具有线路覆盖范围广泛,便捷经济,利用电力载波就能够实现数据的传递和信息的交换,在目前得到广泛的青睐。
电力线载波通信技术论文电力线载波通信技术(PLC)是一种在配电网及电力线路上利用载波信号进行数据传输的通信技术。
PLC技术已经被广泛应用于国内外的电力系统中,为电力系统的安全、可靠运行提供了有力保障。
本文将介绍PLC技术的基本原理、优点及应用现状,以及未来的发展趋势。
一、PLC技术的基本原理PLC技术利用电力线路本身作为传输介质,将数据信号通过载波的形式传输到接收端,实现数据传输的目的。
在实际应用中,通信方式主要分为三种:单向通信、半双工通信和全双工通信。
单向通信只能由发射端向接收端发送数据,而接收端无法给发射端发送响应信息;半双工通信可以实现发送端和接收端之间的数据传输,但是只能单向传输;全双工通信可以实现两端之间的双向通信,发送端和接收端都可以发送数据和接收响应信息。
PLC技术的实现主要依靠载波的传输特性和信号的数字化,其主要包括以下过程:1. 载波产生:在电力线路上,通过电容和电感实现高频信号的正弦波形式,并注入到电力线路中。
2. 载波传输:通过电力线路,载波信号向目标接收端传输。
当信号到达接收端后,可以通过解调电路将信号还原成原始数字信号。
3. 抗干扰性:因为在实际应用中,电力线路会受到多种干扰信号的影响,PLC技术需要具备强大的抗干扰能力,以确保数据传输的可靠性。
二、PLC技术的优点1. 易于实施:PLC技术可以利用现有的电力线路进行通信,因此不需要新建专用的通信设施,从而节省了成本,并且实现简单。
2. 传输速度快:由于电力线路的传输带宽大,使得PLC技术可以实现高速传输,较传统通信方式的速度更快。
3. 具有灵活性:PLC技术具有良好的灵活性,能够适应不同的应用环境和需求,因此市场需求广泛。
4. 可靠性好:PLC技术在实际应用中可以实现数据传输的可靠性,不会因为天气等外部因素而影响传输效果。
三、PLC技术的应用现状PLC技术已经被广泛应用于电力系统的各个领域,其主要包括以下应用场景:1. 电能计量:PLC技术可以实现电表与上位机之间的数据传输,从而实现电能的计量。
电力线载波通信技术的应用摘要:电力线载波电流通信可以在现有电力线的基础上,为良好的通信,不需要设置通信线,覆盖范围很广,只需少花钱,维护方便,已经在许多领域得到了有效的应用,并且使用效果逐步加强,更加优化和完善改善。
关键词:电力线载波;通信技术;应用效果1引言在当前形势下,经济环境不断变化,在此基础上,通信技术已经成为人们日常生活的重要组成部分。
高效快速的通信技术充分满足了人们的日常通信需求。
有线通信在稳定性和可靠性方面具有显著的优势。
因此,在电力线上使用载波通信技术可以有效地控制资源成本,提高信息传输速度。
2电力载波通信技术的发展与现状电力线载波通信技术经过多年的发展。
随着时代的发展,这项技术得到了有效的创新,功能更加多样化[1]。
特别是近年来,我国输电线路建设速度不断提高,为电力线载波技术的发展提供了稳定的前提。
相关产品已经开发,传输速度更加高效,全国多个居民区开始覆盖,电力线宽带用户逐渐增多。
随着电力线载波通信实验室的不断发展,智能电力线通信设备的研究成为研究的热点。
到目前为止,我国的传输线和线载波通信技术已经更加完善和优化。
由于低压配电网结构相对特殊,线路众多,在载波通信技术的应用过程中还存在许多困难。
3电力线载波通信技术的优缺点3.1电力线载波通信的优势电力系统输电线路运行环境十分严格,可靠性强。
它可以快速响应和处理,可以同时用于多个领域。
无需架设专用线路,避免人力和资金的投入,也无繁琐的维护步骤,相对方便,使传输线载波通信技术具有其他通信技术无可比拟的优势。
3.1.1高覆盖率电力系统中不同压力、不同等级的输电线路可以在全国的家庭中使用。
这些线路为利用载波通信技术传输信号提供了重要的方便。
由于无线通信技术在人口密集地区有时会影响信号,导致信号被屏蔽,无法准确连接。
3.1.2可靠经济运行在电力传输中,会用到大量的输电线路,这对环境有着非常严格的要求。
要保证在各种环境条件下都能很好地使用,减少外界因素对线路的影响,并能长期使用[2]。
基于低压电力线的通信技术与应用
低压电力线通信是一种利用低压电力线进行通信的技术,它是一种通过在低压电力线
上传输信息的方式,将电力线变成了一种信息传输的媒介,实现了电力线的多功能化应用,为人们提供了更多的便利。
低压电力线通信技术主要包括通信模块、通信协议、调制技术以及信道等方面。
通信
模块是实现低压电力线通信的核心部分,它主要包括低压电力线通信芯片、解调器、发射
机和接收机等,通过这些组成的系统,可以实现在低压电力线上进行数据的传输和收发。
通信协议则是实现低压电力线数据传输的规则,它对于保证通信的质量和安全具有非常重
要的作用。
调制技术则是将原始信号通过编码和调制的方式变成数字信号的过程,以便在
低压电力线上传输。
信道是指低压电力线信号传输的路径,通信的质量和稳定性也与信道
的状况密切相关。
低压电力线通信技术具有很多的应用场景。
在工业生产方面,可以利用低压电力线通
信技术实现设备的远程监控和控制,提高生产效率和安全性。
在智能家居领域,可以采用
低压电力线通信技术实现家庭设备的联网,让设备之间实现互联,从而实现生活的智能化。
在城市化进程中,低压电力线通信技术也可以用来实现城市能源的监控和管理,提升城市
智能化的水平。
尽管低压电力线通信技术具有广泛的应用前景,但它也存在一些限制和挑战。
比如,
由于低压电力线的网格结构和噪声干扰等因素,会对通信的稳定性和质量造成一定的影响。
因此,在实际应用中需要通过合理的设计和优化,针对不同的环境和场景,选择不同的低
压电力线通信技术和方案,以达到最佳的通信效果。
低压电力线载波通信行业分析报告目录一、低压电力线载波通信产品概述 (5)1、载波通信芯片下游产品载波电能表、集中器、采集器的关系 (7)2、载波通信产品在用电信息采集系统、智能电网中的地位、功能、发挥的实际作用 (8)二、行业主管部门及监管体制 (10)三、行业主要法规政策 (10)1、促进产业发展方面 (10)2、环保节能方面 (12)四、低压电力线载波通信行业发展现状 (13)1、低压电力线载波通信行业发展历程 (13)2、电网公司用电信息采集系统发展历程 (14)3、低压电力线载波通信行业发展背景分析 (15)(1)产品需求动因分析 (15)①实现计量、抄表、结算自动化,消除人工抄表的弊端 (16)②有利于电网公司提前预测电力需求情况从而及时调节电力供需平衡 (16)③实现计量装置实时在线监测,改变电网公司原有运行管理模式 (16)④提高电网公司反窃电方面的管理水平 (17)⑤便于电网公司加强线损日常管理,杜绝跑、冒、滴、漏电 (17)⑥便于全面推行阶梯电价需求,实现节能减排 (17)(2)实现方式对比分析 (18)①窄带电力线载波通信采集 (18)②RS485专线信息采集 (18)③宽带电力线载波通信采集 (19)④微功率无线通信采集 (19)⑤有线电视电缆采集 (19)4、低压电力线载波通信行业市场规模及需求状况 (20)(1)智能电网建设进展 (20)(2)国内载波电能表销售状况 (23)(3)国内的用电信息采集系统覆盖率相对较低,低压电力线载波通信产品未来市场空间广阔 (24)(4)低压电力线载波通信产品市场容量论证 (25)(5)低压电力线载波通信产品应用领域的拓宽,推动市场容量进一步增长 (26)5、低压电力线载波通信行业竞争格局和发展趋势 (26)(1)行业竞争格局及现状 (26)①市场集中度较高,优势品牌市场地位突出 (26)②市场需求扩大,新进入者越来越多 (27)(2)未来发展趋势 (27)6、进入本行业的主要障碍 (27)(1)技术壁垒 (28)(2)人才壁垒 (28)(3)品牌与客户资源壁垒 (28)(4)售后服务壁垒 (29)7、行业利润率变动趋势 (29)四、低压电力线载波通信行业基本特征 (30)1、行业技术水平及技术特点 (30)(1)行业技术水平 (30)(2)行业技术特点 (30)2、行业经营模式 (31)(1)盈利模式 (31)(2)电网公司招投标模式 (32)①电网公司招标采购电能表模式变化情况说明 (32)②电网公司对载波通信芯片销售的影响 (33)3、行业的周期性、季节性特点 (33)五、影响行业发展的有利和不利因素 (33)1、有利因素 (33)(1)智能电网建设带来巨大产品市场空间 (33)(2)国家政策支持 (34)(3)我国节能减排的发展战略促进本行业的发展 (35)(4)针对智能电表的企业标准已经出台 (35)2、不利因素 (36)(1)人才需求缺口巨大 (36)(2)跨国企业冲击 (36)六、本行业与上下游行业之间的关联性 (36)1、与上游行业的关联性 (37)2、与下游行业的关联性 (37)七、行业主要企业简况 (38)1、北京福星晓程电子科技股份有限公司 (38)2、瑞斯康微电子(深圳)有限公司 (38)3、上海弥亚微电子有限公司 (38)4、深圳力合微电子有限公司 (38)5、青岛东软载波科技股份有限公司 (39)一、低压电力线载波通信产品概述低压电力线载波通信产品包括载波通信芯片、集中器等。
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PLC通信,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1Mbps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。 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
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。这些标准的建立为电力载波技术的发展做出了显著贡献。
一是技术问题没有全面解决。目前,电力线载波通信技术仍然没有得到大规模的使用,这与自身技术不完善有很大的关系。众所周知,现有的电力线主要是用来传输电能的。在线路上电压高、电流大、噪声杂、负载种类多,要在电力线上传输信号,就是对技术设备抗干扰性和稳定性提出的挑战。电力线信道噪声是电力线通信发展的主要障碍,如何解决这个问题成为电力线载波通信发展的关键。 二是标准、协议等不够完善。随着电力线载波通信应用领域的推广和扩大,低压配电网电力线载波通信标准问题、协议问题、安全问题等一系列问题还需要不断研究、实验确定。客观地说,这些问题的存在,一定程度上制约了电力线载波通信市场的快速增长,延缓了不同用户对低压电力线载波通信技术的认同和接受。 三是施工、组网和运营模式等不够规范。到目前为止,还没有制定完善的PLC通信工程设计、建设、测试和运营管理等法律法规文件;还没有配套形成在不同配电网结构中,PLC产品的施工方法、耦合方式和组网模式;还没有建立健全行业规范,对不同产品进行测试,验证不同制式设备的兼容性和稳定性。 作为电力部门特有的通信资源,电力传输线路具有机械强度高、不易受外力破坏的特点,它在电力生产中所发挥的强大而独特作用是不可替代的,尤其在抵御台风、洪涝等自然灾害方面,电力线载波通信的优越性和有效性是其它通信手段无可比拟的。电力线载波作为电力通信网中一种强有力的手段,有其适应的生存和发展的环境和空间,有着雄厚的发展基础和广阔市场。每一种通信手段都有其适用范围和环境。低压电力线载波通信就目前技术条件情况看,比较适合于电力电表抄收、配电网运行控制、智能家居、小区安全监控和电器遥控等信息需求量较小的应用领域,以及在其它埸合作为可靠的备用通信手段。在覆盖范围大而通信容量需求有限的情况下,电力线载波比使用其它任何传输介质费用都要低,而且不需专门施工布线,便于实现。 电力线载波通信同其它通信技术一样,也是不断发展和完善的。对于其固有的弱点和不足,科研工作者一直在不断研究出新的技术方法去改进提高。科学的发展无止境,电力线载波通信技术作为一门科学也必将会更加完善、实用。事实上从出现到现在,电力线载波通信技术也是一直在不断发展进步的。 随着技术的不断突破和应用的深入发展,电力线载波通信在满足现代电力系统运行控制、保护信息传输的实时性、快速性和可靠性,以及满足大容量信息传输等方面,将会取得长足的进步,以适应全球通信发展的大趋势,使电力线载波通信向高速率、宽频带、大容量方向发展,成为一种十分重要和先进的通信手段。
二、 深入研究与其它通信的关系问题 在现代社会中,对于任何一个通信系统来说,是不可能孤立存在的,必然会和其它通信系统有着千丝万缕的联系和影响,就PLC通信而言,今后一段时间最重要的是与互联网和物联网的联系,它们将相互渗透,相得益彰,共同发展,推动世界通信事业不断迈向新的高地。 广阔的舞台。 勿容置疑,电力网是提供经济社会发展的最大能源动脉,互联网是遍布全球连接千家万户的最大通信网路,它们几乎在世界上无所不在,和人们的工作生活息息相关。电力网除了供电以外,却又是一种重要的通信资源。依托电力网的PLC可以非常简单地构建通信网络,同时,由于受到电力网物理环境等的制约,PLC的通信能力总是有限的,最重要的就是通信速率有限,这和信息社会信息传输量的大幅度上升需求是矛盾的,就传输能力来说,它永远代替不了互联网。 互联网是目前最为有效而广泛的通信手段,由于大规模采用光纤传输技术,其通信容量和性能是有充分保证的,特别是在发达或较发达地区推广光纤入户以后,可以很方便地实现话音、数据和视频“三网合一”,服务质量有了大幅提升,但是,因为必须先专门投资(布线或建基站等>,才能开通通信,互联网不可能到达社会家庭的每一个角落,所以,就传输范围来说,它也永远代替不了PLC。 由此可见,未来PLC和互联网必将长期共存,PLC可以作为互联网的延伸,到达城市和乡村,到达家庭的每一个角落;互联网可以为PLC提供远程传输服务,将PLC特有的对信息末端的监测和控制功能扩展到世界的任何地方。电力网是全球最大、覆盖范围最广泛的网络资源,电力网上加载的终端数量远远超过无线和有线的终端。洗衣机、电视机、空调、冰箱等电力网的终端都可以通过PLC纳入互联网,实现信息的交换、通信和控制管理。 带来无限的空间。 物联网是由自我标识、感知和智能的物理实体基于通信技术相互连接形成的网络,这些物理设备可以在无需人工干预的条件下实现协同和互动,为人们提供智慧和集约的服务。物联网的核心在于互联,是在互联网的基础上进行包括物体与物体之间的信息交换和通信,目前主要是采用无线传感网或铺设专线以及无线射频标识来进行信息传输。传感网是指各种感知能力,如摄像头、GPS、传感器和M2M终端,传感器网络、传感器网关等等,用来采集和捕获包括交通、气象、电力、家居、农业、水利、环境等实际场景所产生的信息。无线射频标识不少盲点,由于无线的覆盖密度、组网方式会受到建筑密度的影响,随着障碍物的增加,铺设的成本也会越来越高。而对于专线,由于专线是低电压,所以信号可能比较弱,不方便进行数据控制,要进行控制,就需要在终端进行加压处理,从而增加了成本。 显而易见,有物联网终端的地方,电力网无所不在,PLC通信可以很方便地作为无线传感网的补充,或者可以直接代替后者,完成物联网现场信息的传输交换。只需在现有电路上采用智能嫁接技术,省去专线架设的麻烦和开销,将无线传感网和PLC进行融合,与互联网实现远程连接,通过物联网综合处理平台与行业、专业应用结合,就可以对世界上最多的终端进行监测和控制。 总之,PLC技术的不断完善进步,为物联网的全面市场化提供了重要的通信支撑,而物联网的兴起也为PLC的发展提供了无限空间。
三、积极跟踪关键技术发展动态 实现低压配电网电力线载波可靠通信,需要很多新技术来支撑,以下是笔者认为较为重要的几项技术。
正交频分复用带数字调制技术,采用一组相互正交的子载波构成信道来传输数据流,这些载波在频率上等间隔地分布,载波间隔一般取码元周期的倒数。它采用并行调制技术、长码元周期、FFT/ IFFT调制与解调技术,使OFDM具有频带利用率高、抗噪声干扰能力强、抗信道衰落好、易实现等一系列优点;由于OFDM通过动态选择子载波,可以减少窄带干扰和频率谷点的影响;即便是在配电网受到严重干扰的情况下,OFDM也可提供高带宽并且保证带宽传输效率,而且通过适当的纠错技术可以确保数据可靠传输。OFDM是目前电力载波宽带通信的首选技术。尽管OFDM具有很多优点,但是,它也存在一定的缺点:①对频偏和相位噪声比较敏感,1%的频偏会使信噪比下降30dB。②功率峰值与均值I:L
同时对瞬间干扰敏感。此外,对于电力线载波通信的安全性方面没有任何措施。
跳频号的载波频率按照预定规律化,通信中使用的载波频率受伪随机码的控制而随机跳变。从通信技术的实现方式来说,跳频是一种用码序列进行多频频移键控的通信方式;从时域上来看,跳频信号是一个多频率的频移键控信号;从频域上来看,跳频信号是一个在很宽频带上以不等间隔随机跳变的信号。因此,跳频通信在某一特定频点上仍为普通调制技术。 跳频通信在电力载波通信中应用具有很强的适用性:一是适应电力线的强干扰环境。低压配电网噪声干扰强,并且噪声不是分布在所有频段内,可用信道是变化的,跳频技术恰好可以满足这一需要。二是适应低压配电网频率选择性衰减。低压配电网负载复杂,且具有时变性,各种干扰和信道特性均无法“长期”预测。跳频系统则可以根据预设跳频图案,自动切换载波频率,避开干扰源频点,同时也可以根据信道估计的结果,通过自适应跳频,选择适宜信道,实现可靠通信。 跳频技术在低压配电网电力线载波通信中的应用不仅是新的技术增长点,而且在网络安全日益重要的今天,该技术将起到不可替代的作用。
条件高度敏感中蕴含着有序”的道理。由于初始值间任意小的差别在迭代中将被指数放大,使得混沌序列具有很强的多址性能。同时,混沌的长期行为还表现出明显的随机性和不可预测性,它的引入为改善跳频通信系统性能提供了一个新的途径。由于混沌系统对初始条件和混沌参数非常敏感,能够产生大量、非相关、类随机但为确定性和可再生的非周期性信号等特点,使其非常适合用作抗干扰和保密通信的伪随机码序列。此外,混沌同步驱动也将大大改进通信的安全性。目前混沌序列是保密通信中的研究热点。
且逻辑拓扑随信道质量而变化,因此,电力载波通信在多点组成网络时,具有与无线移动通信相类似的特征。自组能够实现自治运行的无线多跳网络。在无线Ad—Hoe网中,每个节点既是主机或终端,又可以是路由器。因此,在低压配电网电力线载波通信中采用网络自组与重构技术,具有独特的优点:一是可以根据电力线信道质量变化,自动侦测可通信逻辑节点,动态调整路由配置,在网络链路层保持可靠连接。二是可以自动探测最佳中继节点,动态配置中继信息,自动识别节点投入或切除。可见,采用这种网络自组与重构技术,可以实现低压配电网中点到点、点到多点的可靠通信。