我國(guó)電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀分析

胡江　樊明哲

摘 要：隨著技術(shù)的不斷提高，電力通信網(wǎng)作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化和管理現(xiàn)代化。高速電力線載波通信技術(shù)進(jìn)入到人們的生活，使用者只需通過低壓電力線即可接入國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。該文通過對(duì)我國(guó)現(xiàn)有電力線載波通信現(xiàn)狀的調(diào)研分析，從電力載波應(yīng)用的角度出發(fā)，分析我國(guó)未來社會(huì)電力線載波通信應(yīng)用的新模式，尋找急需突破的技術(shù)，總結(jié)分析出國(guó)內(nèi)電力載波通信中遇到的問題以及解決的有效途徑。

關(guān)鍵詞：電力線 載波 通信

中圖分類號(hào)：TN916.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）07（a）-0030-02

電力線載波（Power Line Carrier-PLC）通信是利用高壓電力線、中壓電力線或低壓配電線作為媒介進(jìn)行語(yǔ)音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N通信方式。在傳輸過程中通過載波將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行有效調(diào)制實(shí)現(xiàn)高頻信號(hào)在電力線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。隨著科技的不斷進(jìn)步，高壓電力線載波技術(shù)已不在受單片機(jī)應(yīng)用的限制，進(jìn)入了數(shù)字化的信息時(shí)代。

1 我國(guó)電力線載波通信的現(xiàn)狀

電力通信網(wǎng)作為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)化和管理現(xiàn)代化。由于通信過程對(duì)信息的可靠性、傳輸?shù)目焖傩杂袊?yán)格的要求，世界上很多國(guó)家都建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)，以此構(gòu)建穩(wěn)定的傳輸體系。當(dāng)前我國(guó)在35 kV以上電壓等級(jí)的輸電線路上均已開通電力線載波通道，但隨著數(shù)字媒體技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)通信速度的要求越來越高，為了實(shí)現(xiàn)高效的傳輸，電力線載波通信已不再是簡(jiǎn)單地完成電力通信，電網(wǎng)以及數(shù)據(jù)信息的一并傳輸成為現(xiàn)實(shí)。但由于我國(guó)電力通信發(fā)展水平參差不齊，且電力通信規(guī)程中要求變電站必須具有2條以上不同通信方式的互為備用的通信信道，就要求電力載波功能不斷革新，這就使得電力線載波機(jī)在全國(guó)仍然有較大的市場(chǎng)需求。

數(shù)據(jù)分析表明我國(guó)中低壓電力線載波的應(yīng)用主要是在10 kV電力線以及在380/220 V用戶電網(wǎng)的自動(dòng)抄表系統(tǒng)中的應(yīng)用。10 kV以上的應(yīng)用目前已達(dá)到普及應(yīng)用，而作為自動(dòng)集抄系統(tǒng)通道的載波應(yīng)用雖已能夠組網(wǎng)通信，完成數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程抄送，但由于用戶電網(wǎng)的時(shí)變特性和突發(fā)噪聲的影響在技術(shù)上還有待解決。

2 我國(guó)電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用

由于電力載波通信具有穩(wěn)定的使用條件和潛在的巨大市場(chǎng)，也成為世界各大公司及研發(fā)單位攻堅(jiān)開發(fā)的熱點(diǎn)。

（1）解決遠(yuǎn)程三表抄送問題。

遠(yuǎn)程三表抄送就是自動(dòng)采集各種計(jì)量表的讀數(shù)（如電表、水表、氣表），電力線載波抄表系統(tǒng)是以電力線為媒介進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)搜集并傳送，此方法不但降低了電力部門的成本投入，且實(shí)現(xiàn)高效的自動(dòng)抄收。通過計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能可以將抄收的數(shù)據(jù)立即處理形成報(bào)表，且對(duì)用戶實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，對(duì)電參數(shù)、欠費(fèi)斷電等操作可一步到位實(shí)現(xiàn)管控。

（2）解決端到端的線纜接入問題。

在電力線載波通信線路中用戶變壓器的低壓側(cè)安裝電力線路由器，用戶端通過安裝一個(gè)數(shù)字式電力線調(diào)制解調(diào)器，將電纜與個(gè)人電腦相連，讓PC和筆記本電腦的使用者輕松地通過家中供電線路連接上互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，此種通信方式成本低，利用現(xiàn)成的電源線，實(shí)現(xiàn)一線兩用。

（3）解決智能控制問題。

在電網(wǎng)信息控制過程中，智能化載波機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)、數(shù)據(jù)的快速修改、故障檢測(cè)報(bào)告，通過此法有效地實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程維護(hù)以及實(shí)時(shí)監(jiān)控，不但精減了勞力，且電網(wǎng)運(yùn)行更安全、更穩(wěn)定，最終實(shí)現(xiàn)了高效營(yíng)運(yùn)。

電力線載波通信作為電力通信網(wǎng)中關(guān)鍵的方式，在電網(wǎng)調(diào)度通信、復(fù)用遠(yuǎn)動(dòng)、高頻保護(hù)和遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)等方面應(yīng)用較多，而未來的電網(wǎng)應(yīng)用是智能電網(wǎng)的天下，但三相/單相載波電能表、載波抄表集中器等仍會(huì)是市場(chǎng)的主體；但隨著新興技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電網(wǎng)的應(yīng)用將會(huì)朝著以“三表合一”、智能家居應(yīng)用、井下安全操作、智能路燈控制、精細(xì)農(nóng)業(yè)、污染檢測(cè)等領(lǐng)域擴(kuò)展。

隨著人們對(duì)通信技術(shù)要求的不斷提高，通信會(huì)越來越被人們重視，而作為電力部門獨(dú)有的通信資源，電力線載波通信的地位在通信界是不可撼動(dòng)的，特別是在抵御臺(tái)風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害方面，電力線特有的機(jī)械特性以及不易受外力破壞的特點(diǎn)，是其他通信媒介無法比擬的。

3 我國(guó)電力線載波通信的需求分析

3.1 通信架線的優(yōu)勢(shì)

高壓電力線路的走向是從終端站到樞紐站，再到調(diào)度所，整個(gè)過程只需考慮投入設(shè)備的情況無須考慮線路投資，特別是在邊遠(yuǎn)且地形復(fù)雜的地區(qū)，這種優(yōu)勢(shì)及其明顯，只需充分分析出電力線載波信道的容量，對(duì)電力設(shè)備加以投放，載波通信的優(yōu)勢(shì)就會(huì)顯現(xiàn)出來。

3.2 通信可靠性的要求

在電力系統(tǒng)中考慮到傳輸重要調(diào)度信息的問題以及人身安全的考量，則會(huì)要求電力線載波機(jī)具有較高的可靠性，以實(shí)現(xiàn)通信的可靠傳輸，作為電力線載波通信過程中的核心設(shè)備，電力線載波機(jī)必須具備高效的性能。根據(jù)我國(guó)目前對(duì)電網(wǎng)通信體系數(shù)據(jù)的要求，各種電壓等級(jí)的載波機(jī)、繼電保護(hù)收發(fā)信機(jī)、載波數(shù)據(jù)傳輸裝置和電線上網(wǎng)調(diào)制解調(diào)器等必須滿足質(zhì)量要求。

3.3 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的要求

隨著通信新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，現(xiàn)代通信對(duì)電力線載波的使用不再是單獨(dú)的通道應(yīng)用，而是轉(zhuǎn)向構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的應(yīng)該。電力線載波機(jī)應(yīng)用的初期主要靠自動(dòng)盤和音轉(zhuǎn)接口實(shí)現(xiàn)小范圍的聯(lián)網(wǎng)，而現(xiàn)在更多考慮的是如何實(shí)現(xiàn)載波機(jī)與調(diào)度機(jī)協(xié)同工作，將變電站調(diào)度機(jī)的組網(wǎng)應(yīng)用與通信網(wǎng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口的數(shù)據(jù)采集進(jìn)行有效的結(jié)合。由于電力線載波在中、低壓線路上的初期應(yīng)用就是構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，因此，如何大力發(fā)展電力線載波通信過程中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用就顯得尤為重要。

綜合分析傳統(tǒng)的電力線載波發(fā)現(xiàn)，其存在通道干擾大、信息量小、頻率擁擠等弱勢(shì)，再加上設(shè)備水平、維護(hù)管理等方面的原因，傳統(tǒng)電力線載波已越來越不能適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)提出的高速度、寬頻帶、大容量的通信要求。特別是新興通信技術(shù)如微波通信、衛(wèi)星通信、擴(kuò)頻通信、光纖通信、程控交換等在電力系統(tǒng)中不斷引入，并得到了較好的應(yīng)用，因此，電力線載波通信的改革勢(shì)在必行。

4 急需突破的技術(shù)問題

信道容量長(zhǎng)期以來一直是電力線載波通信過程中重點(diǎn)關(guān)注的問題，多路的電力線載波通信是解決的有效技術(shù)，而如何實(shí)現(xiàn)這一過程，也將成為社會(huì)發(fā)展中不容忽視的問題。目前我國(guó)通過采用數(shù)字復(fù)接技術(shù)進(jìn)行了頻域擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)4 kHz帶寬的信道容量，其傳輸速度達(dá)到28.8 kbits/s，在這一研究過程中發(fā)現(xiàn)，線路頻率的回波抵消可有效提升信道容量，這將會(huì)是未來我國(guó)在電力線載波通信中的又一研究方向。

5 結(jié)語(yǔ)

應(yīng)用電力線連接互聯(lián)網(wǎng)是國(guó)人一直不斷研究的課題，如今已得到認(rèn)可并投入使用，而且價(jià)格不高，被大眾接受。隨著技術(shù)的不斷提高，高速電力線載波也將會(huì)進(jìn)入到人們的生活，使用者只需通過低壓電力線即可接入國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用。在未來社會(huì)，我們相信隨著科學(xué)技術(shù)的不斷提升，新興技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，通過電力線載波通信人員的不斷努力，國(guó)家電信改革的深化、管理水平的不斷提升，電力線載波通信在我國(guó)現(xiàn)代化電網(wǎng)的發(fā)展進(jìn)程中的作用會(huì)越來越突顯，也會(huì)越來越被國(guó)家重視。

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