電力線(xiàn)通信實(shí)現智能電網(wǎng)連接

智能電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò )特性

有許多變量影響智能電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò )的通信特性，其中網(wǎng)絡(luò )拓撲和連接網(wǎng)絡(luò )的負荷也許是兩個(gè)最重要的變量。這種可變性意味著(zhù)沒(méi)有哪兩個(gè)電力線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )具有完全相同的傳輸特性。

通過(guò)電網(wǎng)通信信道實(shí)現增強的數據傳送可靠性要求采用先進(jìn)的通信機制來(lái)解決噪聲問(wèn)題。這樣的機制還需要應付通信過(guò)程中被暫時(shí)或永久閉塞的許多頻率。

為了適應噪聲可變性，PLC設備必須能夠估計帶內噪聲電平以及每個(gè)載頻點(diǎn)的接收信號強度，然后通過(guò)修改通信頻率和調制機制來(lái)確?？赡茏罴训臄祿鬏斝Ч?。通過(guò)測量帶內噪聲和每個(gè)頻率點(diǎn)的接收信號強度可以為通信系統選出最佳頻率。

PLC技術(shù)

低壓(LV)和中壓(MV)網(wǎng)絡(luò )主要采用以下三種窄帶通信技術(shù)中的一種：?jiǎn)屋d波調制，如二元相移鍵控(BPSK)和頻移鍵控(FSK)；正交頻分復用(OFDM)；直接序列擴頻(DSSS)，再加上碼分多址(CDMA)。

應用最為廣泛的窄帶PLC解決方案使用相對簡(jiǎn)單但具有特別高性?xún)r(jià)比的FSK和BPSK調制技術(shù)。這些技術(shù)組成了多種具有互操作性的標準的基礎，其中最著(zhù)名的是Lon和DLMS標準。

Lon在A(yíng)NSI/EIA框架下實(shí)現了標準化，針對介質(zhì)訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層和物理層的標準號分別是EIA-709.1和EIA-702.2。DLMS在國際電子技術(shù)委員會(huì )(IEC)框架下實(shí)現了標準化，標準號是IEC62056和IEC61334。

為了確保在有噪聲的環(huán)境中可靠工作，FSK和BPSK器件必須測量帶內噪聲電平以及每個(gè)頻率點(diǎn)的接收信號強度，然后由軟件為可靠通信選擇最佳頻率。例如，Semitech公司的SM6401PLC收發(fā)器就可以估計帶內噪聲電平和每個(gè)載頻點(diǎn)的接收信號強度，然后由軟件為數據傳輸選擇最優(yōu)頻率。

通信技術(shù)的跨越式發(fā)展促進(jìn)了更先進(jìn)調制技術(shù)的開(kāi)發(fā)和部署。例如，OFDM被證明特別高效，因為它能適應有噪聲的環(huán)境，可以在CENELEC工作頻段上實(shí)現更高魯棒性、更強功能的通信網(wǎng)絡(luò )。OFDM為PRIME聯(lián)盟和G3-PLC等新標準的制訂奠定了堅實(shí)基礎。

Semitech公司開(kāi)發(fā)的SM2200是專(zhuān)門(mén)為支持低壓(100V)和中壓(1kV至33kV)配電網(wǎng)絡(luò )上的應用開(kāi)發(fā)的先進(jìn)OFDM解決方案之一(圖1)。SM2200可以處理速率高達175kbit/s的數據，它將54個(gè)載波組成了18個(gè)獨立的信道。

配電網(wǎng)絡(luò )上的應用開(kāi)發(fā)的先進(jìn)OFDM解決方案之一

OFDM及OFDMA提升智能電網(wǎng)通信質(zhì)量

OFDM在有噪聲的信道(如電網(wǎng))上發(fā)送大量數字化數據。OFDM將信號分成多個(gè)更小的子信號，然后用不同(正交)的頻率同時(shí)發(fā)送出去。每個(gè)更小的數據流再映射到各個(gè)數據子載波，并使用某種形式的相移鍵控(PSK)或正交幅度調制(QAM)(如BPSK或正交相移鍵控(QPSK))進(jìn)行調制。

除了具有很高的頻譜效率外，OFDM系統還能減少信號傳輸中的串擾。另外，OFDM還能高效地克服由多徑效應造成的干擾和選頻衰落。

雖然OFDM可以解決有噪聲的智能電網(wǎng)環(huán)境中的通信問(wèn)題，但與在這些非常惡劣的條件下實(shí)現可靠通信還有點(diǎn)距離。因此，為了提升可靠性，OFDM方法可以與多址機制結合起來(lái)實(shí)現正交頻分多址(OFDMA)。