低壓配電網(wǎng)電力線(xiàn)載波通信與新技術(shù)

近年來(lái)，電力線(xiàn)載波通信(PowerLineCommunication，PLC)技術(shù)已經(jīng)成為通信系統中新的研究熱點(diǎn)，它被看成一種未來(lái)重要的現場(chǎng)設備總線(xiàn)通信技術(shù)。然而，作為一種具有光明前景的通信方式，電力載波通信由于具有時(shí)變性、頻率選擇性等固有特點(diǎn)，使其在具體應用中還存在很多問(wèn)題等待解決。

電力載波通信特點(diǎn)

1、電力線(xiàn)載波通信技術(shù)概況

電力線(xiàn)載波通信(PLC)是指利用專(zhuān)用調制解調器對信號進(jìn)行調制，然后把信號加載到現有電力線(xiàn)中進(jìn)行通信的技術(shù)。早在20世紀20年代電力載波通信就開(kāi)始應用到l0kV配電網(wǎng)絡(luò )線(xiàn)路通信中，利用電力載波機和阻波器，在中高壓配電網(wǎng)中傳輸語(yǔ)音、控制指令和系統狀態(tài)等信息，并形成了相關(guān)國際和國家標準。對于低壓配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，許多新興的數字技術(shù)，例如擴頻通信技術(shù)、數字信號處理技術(shù)和計算機控制技術(shù)等，大大提高和改善了低壓配電網(wǎng)電力載波通信的可用性和可靠性，使電力載波通信技術(shù)具有更加誘人的應用前景。為此，美國聯(lián)邦通信委員會(huì )FCC規定了電力線(xiàn)頻帶寬度為100～450kHz;歐洲電氣標準委員會(huì )(CENELEC)的EN50065—1規定電力載波頻帶為3～148.5kHz。這些標準的建立為電力載波技術(shù)的發(fā)展做出了顯著(zhù)貢獻。盡管如此，低壓配電網(wǎng)電力線(xiàn)載波通信中的很多問(wèn)題仍沒(méi)有得到很好解決。同時(shí)，隨著(zhù)電力載波應用領(lǐng)域的推廣和擴大，低壓配電網(wǎng)電力載波通信成本問(wèn)題、協(xié)議(標準)問(wèn)題、安全問(wèn)題等一系列問(wèn)題也開(kāi)始浮出水面。低壓配電網(wǎng)電力線(xiàn)載波通信的實(shí)用化還面臨著(zhù)許多考驗。

2、電力線(xiàn)載波通信特點(diǎn)

就低壓配電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，電力線(xiàn)載波通信一般具有以下特點(diǎn)：

(1)通信信道的時(shí)變性對載波信號來(lái)說(shuō)，低壓電力線(xiàn)是一根非均勻分布的傳輸線(xiàn)，各種不同性質(zhì)的電力負載在低壓配電網(wǎng)的任意位置隨機地投入和斷開(kāi)，使信道表現出很強的時(shí)變性。

(2)通信信道的頻率選擇性正是由于低壓配電網(wǎng)中存在負荷情況非常復雜、負載變化幅度大、噪聲種類(lèi)多且強等特點(diǎn)，各節點(diǎn)阻抗不匹配，信號很容易產(chǎn)生反射、駐波、諧振等現象，使信號的衰減變得極其復雜，造成電力載波通信信道具有很強的頻率選擇性。

(3)噪聲干擾強而信號衰減大一般來(lái)說(shuō)，影響電力通信噪聲主要有以下三種，即背景噪聲、周期性噪聲和突發(fā)性噪聲。背景噪聲一般分布在整個(gè)通信頻帶;周期性噪聲包括周期性的連續干擾和周期性的脈沖干擾;突發(fā)性噪聲一般是由用電設備的髓機投入或斷開(kāi)而產(chǎn)生的。研究表明，脈沖干擾對低壓電力線(xiàn)載波通信的質(zhì)量影響最大，信號衰減可達40dB。正是因為具有上述特點(diǎn)，使得電力載波通信在實(shí)際應用過(guò)程中一直面臨著(zhù)可用性與可靠性的考驗。

電力線(xiàn)載波通信種類(lèi)與新技術(shù)

1、電力線(xiàn)載波通信種類(lèi)

從使用的帶寬角度來(lái)說(shuō)，電力線(xiàn)載波通信分為寬帶電力線(xiàn)載波通信和窄帶電力線(xiàn)載波通信。所謂電力線(xiàn)寬帶(BroadbandoverPowerLine，BPL)通信技術(shù)就是指帶寬限定在2～30MHz之間、通信速率通常在1Mbit/s以上的電力線(xiàn)載波通信技術(shù)，它多采用各種擴頻通信技術(shù)，是目前研究“四網(wǎng)(寬帶數據網(wǎng)、電話(huà)網(wǎng)、有線(xiàn)電視網(wǎng)和低壓配電網(wǎng))融合”的關(guān)鍵技術(shù)之一。所謂窄帶電力線(xiàn)載波通信技術(shù)就是指帶寬限定在3～500kHz、通信速率小于1Mbit/s的電力線(xiàn)載波通信技術(shù)，它多采用普通的PSK技術(shù)、DSSS技術(shù)和線(xiàn)性調頻Chirp技術(shù)等。

從技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，電力線(xiàn)載波通信分為傳統的頻帶傳輸技術(shù)和目前流行的擴頻通信(SpreadSpectrumCommunication，SSC)技術(shù)：所謂頻帶傳輸就是用載波調制的方法將攜帶信息的數字信號的頻譜搬移到較高的載波頻率上。其基本的調制方式分為幅值鍵控(ASK)、頻率鍵控(PSK)和相位鍵控(PSK)以及相關(guān)派生調制技術(shù)。傳統的載波通信原理的最大的弱點(diǎn)就是去噪能力有限;所謂擴展頻譜通信是一種信息傳輸方式，其信號所占有的頻帶寬度遠大于所傳信息必需的最小帶寬，頻帶的展寬是通過(guò)編碼及調制的方法來(lái)實(shí)現的，并與所傳信息數據無(wú)關(guān);在接收端則用相同的擴頻碼進(jìn)行相關(guān)解調來(lái)解擴及恢復所傳信息數據。目前電力線(xiàn)載波通信常用的擴頻技術(shù)主要有：直接序列擴頻(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)、線(xiàn)性調頻(Chirp)和正交頻分復用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)等。此外，跳頻(FrequencyHopping，FH)，跳時(shí)(TimeHopping，TH)以及上述各種方式的組合擴頻技術(shù)也較為常用。