低壓配電網(wǎng)電力線載波通信中繼組網(wǎng)的形式

隆雨利

摘要

伴隨低壓配電技術與電力線載波技術的飛速發(fā)展，具有范圍廣、用戶多等優(yōu)勢的低壓配電網(wǎng)備受人們廣泛關注。本文首先介紹了低壓電力線載波通信的特征，然后針對有關技術進行分類，最后探究了低壓配電網(wǎng)電力線載波通信中繼組網(wǎng)形式。

【關鍵詞】低壓配電網(wǎng) 電力線載波通信 配電技術

目前，PLC技術（電力線載波通信技術）己變成通信領域中的全新探究焦點，其被視為將來現(xiàn)場設施總線通信技術的主要發(fā)展方向。但是，身為一種發(fā)展前景廣闊的通信形式，PLC因為具備頻率選擇性與時變性等特征，讓其在實際運用中存在諸多問題急需完善。

1 低壓電力線載波通信特征

1.1 頻率選擇性

因為低壓配電網(wǎng)中負荷狀況繁雜，負載轉變隨機且較大，噪音類型多，噪音強度高等特征導致信號出現(xiàn)駐波、反射與諧振等問題，讓信號穩(wěn)定性大大降低，從而造成電力載波通信信道兼具顯著的頻率選擇性。

1.2 時變性

因為載波信號在低壓電力線中散布不均衡，而且各種電力負載在低壓配電網(wǎng)的任何位置都能隨意的進入與斷開，讓信道展現(xiàn)出明顯的時變性。

1.3 噪音影響大而信號減弱快

干擾電力現(xiàn)在播通信的噪音有三類，分別為散布在總體通信頻帶的背景噪音、因為脈沖影響所導致的周期性噪音、因為用電設施的隨機投入或斷開而形成的突然性噪音。

2 電力線載波通信技術的分類

電力線載波通信一般分為兩種，分別是窄帶和寬帶電力線載波通信。其中前者帶寬范圍為4-500KHZ，通信速率低于1mbit/s;后者帶寬則為3-30MHZ，速率在大于1mbit/s。

還可依據(jù)頻帶傳輸技術把電力線載波通信區(qū)分成擴頻與傳統(tǒng)的頻帶傳輸。其中前者只要包括OFDM（正交頻分復用）、DSSS（直接序列擴頻）和調頻等等。接下來側重介紹OFDM技術。

OFDM是一種無線氛圍下的高速傳遞技術。其主旨便是在頻域里把既定信道劃分成若干個正交分支信道，在各個分支信道上應用一個分支載波展開調制，而且這些載波并行傳遞。雖然整體信道并不是平整的，具備頻率選擇性，然而各個分支信道卻是平整的，在其中展開分時窄帶傳輸，有關帶寬超過信號帶寬。所以，便能有效去除信號波形間的影響。并且因為信道的互相正交致使頻譜互相低價，不僅避免了分支載波間的互相影響，還提升了頻譜使用率。另外，利用交叉、前向糾錯，信道編碼與自動重發(fā)等技術來確保信息傳遞的安全性與穩(wěn)定性，所以變成電力線上網(wǎng)使用的核心通信形式。

3 低壓配電網(wǎng)電力線載波通信中繼組網(wǎng)形式

因為低壓電力線網(wǎng)繁雜的網(wǎng)絡拓撲構造與物理構造還有就此導致的時變性與未知性讓低壓電力線組網(wǎng)形成較多阻礙。本文嘗試運用一種辦法找出網(wǎng)絡的邏輯拓撲構造，好比在低壓抄表體系中因為電網(wǎng)突發(fā)噪音與時變性導致的抄表死角問題。有關人員在網(wǎng)絡拓撲中要引起注重的是電力線載波通信里的孤點現(xiàn)象，這一節(jié)點在所有中繼措施中都不能和其余節(jié)點銜接，要放在總體拓撲構造外。

此辦法的基本構思立足于主載波，排查有關網(wǎng)絡中的每一個從載波節(jié)點，發(fā)現(xiàn)孤點，進而明確網(wǎng)絡邏輯拓撲構造。假定網(wǎng)絡內一個主載波節(jié)點，N個從載波節(jié)點，建設這一網(wǎng)絡的邏輯拓撲構造可參照以下流程：

（1）由一個主載波節(jié)點向其他N個從載波節(jié)點傳送檢測輪詢包。假設有M（N≥M）個從載波節(jié)點收取到此包且回復，那么便找出了首層可直接與主載波節(jié)點實現(xiàn)通信的從載波節(jié)點。如果N等于M，那么輪詢進程完結。

（2）在首層載波節(jié)點1-M順次向其余 （N-M）個從載波節(jié)點輸送檢測輪詢包。假定有Z【（N-M）≥Z】個主從載波節(jié)點收取且回復，那么便找出了次層能和首層中繼相銜接的從載波節(jié)點。

如果Z等于。，代表剩余的節(jié)點不但無法直接和主載波節(jié)點銜接，還無法和首層從載波節(jié)點中繼相銜接，那么認定其是孤點，輪詢完成。

如果（N-M）>Z>0，則依據(jù)這一辦法接著向次層傳送檢測輪詢包，直至輪詢完結，依據(jù)得到的結果建設網(wǎng)絡邏輯拓撲構造。

（3）根據(jù)相關算法獲得一組網(wǎng)絡節(jié)點的邏輯拓撲構造。通過研究可發(fā)現(xiàn)，其物理拓撲構造與邏輯拓撲構造間有所差異。即使邏輯拓撲構造同樣選用樹的構造，然而其所展現(xiàn)的并非一種穩(wěn)定的拓撲構造，屬于一種中繼對策。其不是唯一的通信渠道。雖然有別于物理拓撲構造，一些節(jié)點被分布在各個層中，但在邏輯拓撲構造中卻處于相同層。

4 仿真試驗和結果剖析

為檢驗本文提供的邏輯拓撲構造算法的實用性與合理性，經(jīng)過在試驗室運用載波機建設測試網(wǎng)絡，人工轉變節(jié)點數(shù)量、中繼節(jié)點、分支節(jié)點位置和網(wǎng)絡層數(shù)等，明確出各種狀況下輪詢的頻次和創(chuàng)建完邏輯拓撲構造使用的時間。應用載波機實現(xiàn)一次性點對點輪詢花費的時間是0.5秒，從而獲得試驗結果。

通過試驗結果可知，利用本文提供的算法創(chuàng)建邏輯拓撲構造，對所用時間影響最多的是需要中繼分支節(jié)點的地點。針對具備四十個分支節(jié)點的網(wǎng)絡來講，時間最長消耗165.9秒;對時效性要求較低的低壓載波通信而言，是可承受的;擁有十個分支載波節(jié)點的網(wǎng)絡其中繼數(shù)與節(jié)點數(shù)和普通的中壓電力線相同，可在中亞載波組網(wǎng)里應用這一辦法。

電力線載波技術成本投入少、分布范圍廣、接入便捷，其核心技術OFDM的發(fā)展空間較大，為電力線載波通信實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供有利條件。自動集抄體系通道的載波運用現(xiàn)階段己變成自動組網(wǎng)，然而卻依然有抄表死角等問題，但在低壓配電網(wǎng)電力線載波卻能輕松解決這一難題。然而這場所的網(wǎng)絡較為繁雜，難以找出物理方面的網(wǎng)絡拓撲構造。

5 結論

綜上所述，電力線載波通信網(wǎng)始終是供電體系的重點基礎網(wǎng)絡。伴隨光纖技術的應用，電力線載波現(xiàn)己從主導電力通信形式變成輔助位置。然而鑒于電力通信發(fā)展水平不平均其依然有較大發(fā)展前景，因此探究低壓配電網(wǎng)電力線載波通信中繼組網(wǎng)形式有著重大意義。

參考文獻

[1]黃銀龍，王東旭，劉開培.環(huán)網(wǎng)下電力線載波通信信道特性的影響因素分析[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2013，41（17）：135-139.

[2]朱金大，蔣媛媛，潘正成.基于PRIME標準的低壓電力線載波通信組網(wǎng)方案[J].電力系統(tǒng)自動化，2014，38（24）：73-79.