1、電力線載波技術特點電力線載波技術特點電力線載波(PLC)是電力系統特有的通信方式，電力線載波通訊是指利用現有電力線，通過載波方式將模擬或數字信號進 行高速傳輸的技術。最大特點是不需要重新架設網絡，只要 有電線，就能進行數據傳遞。但是電力線載波通訊因為有以下缺點，導致PLC主要應用一一“電力上網”未能大規模應用：1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載 波信號只能在一個配電變壓器區域范圍內傳送；2、 三相電力線間有很大信號損失(10 dB -30dB )。通訊距離很近時，不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；3、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同，藕合方式

2、有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕 合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB,但線-地藕合方式不是所有地區電力系統都適用；4、電力線存在本身因有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ,則周期為20ms和16.7ms ,在每一交流周期中，出現兩次峰值，兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾，即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾，干擾時間約 2ms,因定干 擾必須加以處理。 有一種利用波形過 0點的短時間內進行數據傳輸的方法，但由于過 0點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現代通訊數據幀又比較長，所以難以應用；5、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，

3、線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實 際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸到幾公 里。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。雖然技術問題隨著時間的發展，最終都能被解決被克服，但是從目前國內寬帶網建設的情況來看，留給PLC的時間和空間并不寬裕。2000年以來各大運營商大規模推出ADSL光纖、無線網絡等多種寬帶接入業務，留給電力線上網的生存 空間，已經不斷被其他接入方式壓縮。現在，PLC除了在遠程抄表上有所應用外，已沒有了當初的豪言壯語。隨著家庭智能系統這個話題的興起，也給PLC帶來了一個新的舞臺。在目前的家庭智能系統中，以PC機為核心的家庭智能系統是最受人熱捧的。該系統

4、的觀念就是，隨著電腦 的普及，可以將所有家用電器需要處理的數據都交給電腦來 完成。這樣就需要在家電與PC間構建一個數據傳送網絡，現在大家都看好無線，但是在家庭這個環境中，“墻多”這一 特征嚴重影響著無線傳輸的質量，特別是在別墅和躍層式住 宅中這一缺陷更加明顯。如果架設專用有線網絡除了增加成 本，那么家電的位置今后也無法隨意挪動。PLC的最大特點：不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳遞，無疑成為了解決這智能家居數據傳輸的最 佳方案之一。同時因為數據僅在家庭這個范圍中傳輸，束縛 PLC應用的5大困擾將不復存在，遠程對家電的控制我們也能 通過傳統網絡先連接到PC然后再控制家電方式實現，PL

5、C調制解調模塊的成本也遠低于無線模塊。電力線載波Power Line Carrier - PLC通信是利用高壓電力線在電力載波領域通常指 35kV及以上電壓等級中壓電力線指 10kV電壓等級或低壓配電線380/220V用戶線作為信息傳輸媒介 進行語音或數據傳輸的一種特殊通信方式近年來高壓電力線載 波技術突破了僅限于單片機應用的限制已經進入了數字化時代 并且隨著電力線載波技術的不斷發展和社會的需要中/低壓電力載波通信的技術開發及應用亦出現了方興未艾的局面電力線載 波通信這座被國外傳媒喻為未被挖掘的金山正逐漸成為一門電 力通信領域乃至關系到千家萬戶的熱門專業在這種形勢下本文 旨在通過對電力線載波通

6、信技術的發展及所涉及的一些技術問 題的討論闡明電力線載波通信的發展歷程特點及技術關鍵 電力通信網是為了保證電力系統的安全穩定運行而應運而生的 它同電力系統的安全穩定控制系統調度自動化系統被人們合稱 為電力系統安全穩定運行的三大支柱目前它更是電網調度自動 化網絡運營市場化和管理現代化的基礎是確保電網安全穩定經 濟運行的重要手段是電力系統的重要基礎設施由于電力通信網 對通信的可靠性保護控制信息傳送的快速性和準確性具有及嚴格的要求并且電力部門擁有發展通信的特殊資源優勢因此世界 上大多數國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統 專用通信網【1】長期以來電力線載波通信網一直是電力通信網 的基礎網絡

7、目前在長達670000km的35kV以上電壓等級的輸電線 路上多數已開通電力線載波通道【1】形成了龐大的電力線載波 通信網該網絡主要用于地市級或以下供電部門構成面向終端變 電站及大用戶的調度通信遠動及綜合自動化通道使用近年來隨 著光纖通信的發展電力線載波通信已從主導的電力通信方式改 變為輔助通信方式但是由于我國電力通信發展水平的不平衡由 于電力通信規程要求主要變電站必須具有兩條以上不同通信方 式的互為備用的通信信道由于電力線載波技術革新帶來的新的 載波功能以及由于昔日數量龐大的電力線載波機的更新換代都 導致了電力線載波機雖然作為電力通信的輔助通信方式但是在 全國仍然存在較大的市場需求全國共有約

8、20家企業從事高壓電力線載波機的開發和生產中低壓電力線載波的應用目前主要在10kV電力線作為配電網自動化系統的數據傳輸通道和在 380/220V用戶電網作為集中遠方 自動抄表系統的數據傳輸通道還有正在開發并取得階段性成果 的電力線上網高速 MODE啲應用在這些方面10kV上的應用已達 到了實用化成都一家公司開發的擴頻載波數據傳輸裝置（已通過質量檢驗【2】）在四川羅江縣供電局已可靠運行達一年之久從事 這類產品開發生產的企業全國約有幾十家一旦市場全面形成競爭將較為激烈作為自動集抄系統通道的載波應用目前已能夠形 成組網通信完成數據抄收功能但是由于用戶電網的某些時變特 性和突發噪聲對數據傳輸的影響在技

9、術上并未得到根本解決因 此還存在著抄表盲區的問題這一問題目前一直阻礙電力載波通 信技術在自動集抄系統應用的主要癥結所在從事這類產品開發 生產的企業全國至少有200家以上并且大多數都存在技術開發和 工程并行的狀況真正取得良好經濟效益的只是少數企業在市場 還未全面認同這種方式的可靠性的狀況下其市場競爭已達到了 白熱化的程度這一現象應當引起有關單位的重視關于電力線上 網的電力載波技術應用目前以中電飛華公司為代表已在北京開 通了 5個以上的實驗小區取得了大量的第一手工程資料這是一個 非常好的開端至于何時能夠進入商業化生產和運營還需綜合考 慮技術性能成本核算和符合國家有關環境政策等方面的問題 電力線載波

10、通信技術的發展在歷史上經歷了從模擬到數字的發 展過程電力線載波通信技術出現于本世紀二十年代初期【3】它以電力線路為傳輸通道具有可靠性高投資少見效快與電網建設 同步等得天獨厚的優點在我國四十年代時已有日本生產的載波 機在東北運行做為長距離電力調度的通信手段五六十年代我國 開始研制自己的ZDD-1型電力線載波機未能實現產品化后經過不 斷改進形成了具有中國特色的 ZDD-5型電力線載波機該設備為四 用戶兩級調幅具有 AGC自動增益控制控制電路和音頻轉接接口 呼叫方式采用脈沖制式經改進后的ZDD-5A型機也能夠復用遠動信號在我國六十年代到七十年代時期該機所代表的模擬制式電 力線載波機得到了廣泛應用七十

11、年代時期我國模擬電力線載波機技術已趨成熟當時以 ZDD-12ZJ-5ZBD-3機型為代表在技術指標上得到了較大地提高并成為我國應用時間最長的主流機型我們 可將在此之前的載波機稱為第一代載波機八十年代中期電力線載波技術開始了單片機和集成化的革命產生了小型化多功能的 載波機如S-2載波機等在這一階段主要的技術進步為單片機自動盤代替了三極管或布線邏輯的自動盤集成電路的調制器壓擴器濾波器和AGC放大器代替了笨重多故障的模擬電路CMOSVMOS頻大功率管在功放電路中的應用等這一階段的載波機可稱之為 第二代載波機到了九十年代中期以 SNC-5電力線載波機為代表在 國內首次采用了 DSP數字信號處理技術將載

12、波機音頻至中頻部 分的信號處理使用 DSP器件來完成實現了軟件調制濾波限幅和 自動增益控制這類載波機可稱之為數字化電力線載波機劃為第 三代由此開始電力線載波業界進入了載波機的數字化革命階段 許多企業紛紛投入力量著力于數字電力線載波機的技術研究工 作到了九十年代末期采用新西蘭生產的M34（數據復接器目前國內已有自主知識產權的同類產品結合電力線載波機的高頻部分 為一體的全數字多路復接的載波機問世這一成果提高了載波機 的通信容量從根本上初步解決了載波機通信容量小的技術瓶頸 問題從而為電力線載波市場帶來了空前的機遇從市場上來看數 字化和全數字載波機已占據了高壓電力線載波機產品的大部分 市場模擬制式的電

13、力線載波機銷售量已開始萎縮除了特殊的應 用場合外將趨于淘汰電力線載波在10kV線路上的應用國外自50年代開始主要應用在 中壓電網的負荷控制領域大多為單向數據傳輸速率低有時小于 10bit/s甚至更低并沒有形成大規模的電力線載波通信服務產業 國內在八十年代后期多數是直接使用小型化的集成電路農電載 波機實現點對點通信也有個別采用窄帶調頻載波機的使用范圍 很受限制隨著10kV線路通信需求的增長到了九十年代末出現了 多種載波通信設備這些設備可采用不同的線路耦合方式如電容 耦合變壓器耦合低壓耦合陶瓷電真空耦合及天線耦合等調制方 式也在原來的FSK調制PSK調制音頻注入工頻調制過零點檢測等 方式的基礎上開

14、發了先進的擴頻調制方式如DSS直接序列擴頻FH跳頻TH跳時交叉混合擴頻 CHIRP寬帶線性調頻 OFDM正交頻 分多路復用等目前在國內使用的10kV電力線數據傳輸設備中使 用最多的還是窄帶調制設備主要是多信道PSK及 FSK調制采用擴頻方式的設備也已開始嶄露頭角隨著市場的發展和技術的成熟 擴頻載波設備必將在電力線載波中壓應用方面占有越來越重要 的地位電力線載波在380/220V用戶配電網上的應用在九十年代后期之 前只限于采用調幅或調頻制式的載波電話機實現近距離的撥號 通話也有采用專用的芯片實現近距離數據傳輸的我國大規模地 開展用戶配電網載波應用技術的研究是在2000年左右目前在自動集抄系統中采用的載波通信方式有擴頻窄帶調頻或調相在使 用的設備中以窄帶調制類型的設備為多數其主要原因可能是其 成本低廉而電線上網的應用由