PLC電力載波通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)的介紹V10

1、 WORD 9/9PLC電力載波通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)介紹非原創(chuàng)PLC電力載波通信原理介紹電力線通信（Power Line Communication，簡(jiǎn)稱PLC）技術(shù)是指利用電力線傳輸數(shù)據(jù)和媒體信號(hào)的一種通信方式。該技術(shù)是通過(guò)調(diào)制把原有信號(hào)變成高頻信號(hào)加載到電力線進(jìn)行傳輸，在接收端通過(guò)濾波器將調(diào)制信號(hào)取出解調(diào)，得到原有信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信息傳遞。 目標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)主要有：Home-Plug（家庭插電聯(lián)盟），美國(guó)發(fā)起，已逐步成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 OPERA開(kāi)放式PLC歐州研究聯(lián)盟（TheOpenPLCEuropeanResearchAlliance）電力線是一個(gè)極其不穩(wěn)定的高躁聲、強(qiáng)衰減的傳輸通道，要實(shí)現(xiàn)可靠的電力線高速數(shù)據(jù)

2、通信，必須解決低壓配電網(wǎng)上各種因素如：噪聲、阻抗波動(dòng)、配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、電磁兼容性以與線路阻抗和容性負(fù)載引起的信號(hào)衰減等主要因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?。為了解決以上低壓配電網(wǎng)中各因素對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊?，在電力線上傳輸高速數(shù)據(jù)信號(hào)一般采用兩種技術(shù)： 電力線數(shù)字?jǐn)U頻(Spread Spectrum Communication ，SSC)，窄帶PLC技術(shù)正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)，即寬帶PLC技術(shù)窄帶PLC和寬帶PLC比較電力線數(shù)字?jǐn)U頻技術(shù)(Spread Spectrum Communication ，SSC)：用偽隨機(jī)編碼將待傳

3、送的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳輸，在接收端則采用同樣的編碼進(jìn)行解調(diào)與相關(guān)處理。 香農(nóng)公式CWlog2（1SN）（其中：C為信道容量，W為頻帶寬度，SN為信噪比） 主要優(yōu)點(diǎn)如下： 抗干擾能力強(qiáng)，適合在低壓電力線這樣的惡劣通信環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)信息。 可以實(shí)現(xiàn)碼分多址技術(shù)，在低壓配電網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)不同用戶的同時(shí)通信。 信號(hào)的功率譜密度很低，具有良好的隱蔽性，不易被截獲。 缺點(diǎn)： 擴(kuò)頻通信雖然抗干擾能力較強(qiáng)，但受其原理制約，傳輸速率最高只能達(dá)到 1Mbits左右。采用SSC技術(shù)的PLC通常稱為窄帶PLC。正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)： OFDM技術(shù)把所傳輸?shù)母咚贁?shù)據(jù)流分解成若干個(gè)子比特流。每個(gè)

4、子比特流具有低得多的傳輸速率，并且用這些低速數(shù)據(jù)流調(diào)制若干個(gè)子載波。 相比SSC技術(shù)，OFDM具有以下的優(yōu)點(diǎn)：抗衰減能力強(qiáng)。OFDM通過(guò)多個(gè)子載波傳輸用戶信息，對(duì)脈沖噪聲 (ImpulseNoise)和信道快衰落的抵抗力很強(qiáng)。同時(shí)，通過(guò)子載波的聯(lián)合編碼，OFDM實(shí)現(xiàn)了子信道間的頻率分集作用，也增強(qiáng)了對(duì)脈沖噪聲和信道 快衰落的抵抗力。頻率利用率高。OFDM允許重疊的正交子載波作為子信道，而不是傳統(tǒng)上利用保護(hù)頻帶分離子信道的方式，因此提高了頻率利用效率。適合高速數(shù)據(jù)傳輸。OFDM的自適應(yīng)調(diào)制機(jī)制，使不同的子載波可以根據(jù)信道情況和噪音背景的 情況選擇不同的調(diào)制方式。OFDM技術(shù)非常適合高速數(shù)據(jù)傳輸。

5、抗碼間干擾(ISI)能力強(qiáng)。碼間干擾是數(shù)字通信系統(tǒng)中除噪聲干擾之外最主要的干擾。造成碼間干擾的原因有很多。實(shí)際上，只要傳輸信道的頻帶是有限的，就會(huì)造成一定的碼間干擾。由于OFDM采用了循環(huán)前綴，因此，對(duì)抗碼間干擾的能力很強(qiáng)。華為PLC技術(shù)優(yōu)勢(shì)華為PLC，采用華為海思自主研發(fā)芯片：Hi3911C，載波頻率：212MHz（支持自適應(yīng)調(diào)節(jié)），OFDM調(diào)制，相相耦合，最大發(fā)射功率4W，幅值大約9V。遵從Home-Plug（家庭插電聯(lián)盟）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。技術(shù)特點(diǎn)： 物理層采用OFDM，即“正交頻分復(fù)用”技術(shù)，子載波支持BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM 調(diào)制 載波頻率：212MHz物理層峰值

6、速率14Mbit/s應(yīng)用層峰值速率2.8Mbit/s支持終端個(gè)數(shù)1000 個(gè)華為組串式逆變器，部集成PLC通信模塊PLC STA，通過(guò)交流輸出電力線纜，與安裝于箱變側(cè)的智能子陣控制器Smartlogger進(jìn)行電力載波通信。整個(gè)光伏子陣，采用PLC后再無(wú)須專門(mén)為子陣通信鋪設(shè)RS485通信線纜，可節(jié)省通信線纜與施工量。PLC電力載波與RS485方案對(duì)比電力載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過(guò)載波方式將模擬或數(shù)字信號(hào)進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò)，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。光伏電站中應(yīng)用場(chǎng)景比較多樣，特別是大型電站，通常在偏遠(yuǎn)的荒蕪地區(qū)，傳統(tǒng)的通訊

7、方案需要專門(mén)設(shè)計(jì)通訊線纜部分，埋地的話需要鎧裝線纜或者穿管鋪設(shè)，成本升高，且施工方面需要挖溝，而PLC的最大特點(diǎn)：不需要重新架設(shè)通訊線纜，只要有電線，就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，無(wú)疑成為了智能光伏電站的最佳方案之一。序號(hào)對(duì)比項(xiàng)PLC RS4851 速率 200Kbps9600bps，最大19.2Kbps 2 升級(jí)性能 廣播通道：升級(jí)1MW方陣不超過(guò)30min。（12分鐘/468K 10個(gè)sta節(jié)點(diǎn)） 20臺(tái)逆變器共享9600bps波特率，傳輸速率慢。30臺(tái)逆變器加載1M大小的文件，45小時(shí)左右。3 驅(qū)動(dòng)能力 PLC通過(guò)外置linedrive，最大可以支持1A電流輸出 RS485芯片驅(qū)動(dòng)能力一般為mA級(jí)別

8、 4 數(shù)據(jù)傳輸可靠性 PLC物理層和MAC層有去噪、糾錯(cuò)、數(shù)據(jù)加密、數(shù)據(jù)備份/重傳等多種手段保證數(shù)據(jù)傳輸安全可靠 RS485標(biāo)準(zhǔn)是通用的，物理層和數(shù)據(jù)鏈路層不能修改，只能通過(guò)應(yīng)用層做一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)校驗(yàn)，如超時(shí)重傳等 5 組網(wǎng)功能 主從模式，從節(jié)點(diǎn)支持路由轉(zhuǎn)發(fā)功能主從模式，不支持路由 6 施工和線路可靠性 借用交流線做通道 只要交流不斷，通信就不會(huì)斷 施工復(fù)雜，需挖溝埋線纜工程接線易出錯(cuò) 中間斷鏈影響局部通信 7 可維護(hù)性可維護(hù)性好，僅更換故障單板即可?？删S護(hù)性差，特別是當(dāng)線纜斷線后，需挖溝更換線纜 8成本通信線纜和施工成本降低0.02元/W。03、華為PLC對(duì)潛在影響因數(shù)抑制介紹3.1噪聲抑制

9、3.1.1 逆變器交流線路上噪聲主要有以下幾種情況：1) 逆變器的開(kāi)關(guān)噪聲，基本比較穩(wěn)定，逆變器正常工作時(shí)基本不會(huì)影響PLC通信。2）交流諧波噪聲，來(lái)源于逆變器交流輸出。逆變器輸出諧波控制不好，會(huì)導(dǎo)致交流線上噪聲過(guò)大，從而影響PLC的信噪比，可能會(huì)導(dǎo)致通信失敗。 3.1.2華為PLC關(guān)于逆變器交流線路上噪聲抑制方案如下：1）大多數(shù)交流噪聲頻率都在2MHz以下，而華為PLC芯片載波頻率在212MHz，所以不會(huì)影響PLC通信。對(duì)于逆變器的開(kāi)關(guān)噪聲，大約15KHz，基本比較穩(wěn)定。此種噪聲進(jìn)入到PLC通信板后，會(huì)被硬件帶通濾波器濾除，不會(huì)影響通信。2）交流諧波噪聲過(guò)大，會(huì)影響PLC的信噪比，可能會(huì)導(dǎo)致

10、通信失敗。針對(duì)這一種噪聲，華為PLC芯片物理層支持 FEC（Forward Error Correction）和CRC（Cyclic Redundancy Check）功能，具備強(qiáng)大的去噪和糾錯(cuò)能力。同時(shí)有專門(mén)的自動(dòng)增益調(diào)整技術(shù)和特定的噪聲濾波算法，可以很好的提升噪聲耐受能力。3）PLC芯片物理層還支持?jǐn)?shù)據(jù)分段和重組，數(shù)據(jù)重傳機(jī)制；應(yīng)用層也有超時(shí)重傳機(jī)制。對(duì)于在某一時(shí)候受到干擾的情況，可以在下一次數(shù)據(jù)傳輸時(shí)繼續(xù)傳輸正確的數(shù)據(jù)。 3.2抗信號(hào)衰減和反射抑制3.2.1 PLC信號(hào)在交流線路上衰減會(huì)導(dǎo)致傳輸距離變短，主要因素有：1）匯流箱到箱變的傳輸線路過(guò)長(zhǎng)，受到線纜本身阻抗以與分布電容的影響，PL

11、C信號(hào)會(huì)被衰減。2）線路上由于阻抗不匹配帶來(lái)的信號(hào)反射以與多徑反射，會(huì)造成信號(hào)衰減和失真。 信號(hào)衰減的簡(jiǎn)單模型如下： 信號(hào)從逆變器（PLC-STA）出來(lái)后進(jìn)入?yún)R流箱（這一段線纜為L(zhǎng)1），經(jīng)過(guò)長(zhǎng)距離傳輸?shù)较渥儯ㄟ@一段線纜為L(zhǎng)2），再經(jīng)過(guò)箱變母排到PLC-CCO （這一段線纜為L(zhǎng)3）。L1、L2和L3之間由于阻抗不匹配導(dǎo)致信號(hào)反射，線纜由于本身阻抗導(dǎo)致會(huì)有線纜衰減。 3.2.2華為PLC對(duì)衰減的解決措施 1)傳輸線阻抗匹配： 對(duì)于兩段不同的線纜，如果要求傳輸距離遠(yuǎn)，需要做到阻抗匹配。由于涉與到工程安裝，如果不能做到阻抗匹配，盡量選擇高頻阻抗低的線纜。 2)信號(hào)反射的抑制： PLC信號(hào)使用OFDM進(jìn)

12、行調(diào)制解調(diào)，通過(guò)信號(hào)備份來(lái)消除反射的影響。 載波頻段分為幾個(gè)備份的傳輸頻段，每個(gè)傳輸頻段又分為若干個(gè)子載波，每個(gè)子載波上面調(diào)制的幅度，就是有用信號(hào)的頻域信息。 4、應(yīng)用案例某農(nóng)光互補(bǔ)30MW電站中，2014年11月并網(wǎng)。電站全部采用SUN2000-40KTL組串逆變器，每個(gè)子陣約1.6MW，48臺(tái)組串逆變器，各子陣的逆變器之間采用PLC通信。電站運(yùn)行至今，逆變器運(yùn)行穩(wěn)定，PLC未發(fā)現(xiàn)通訊質(zhì)量問(wèn)題。2015年5月隨機(jī)對(duì)一個(gè)子陣進(jìn)行PLC對(duì)電能質(zhì)量的影響現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，與PLC通信質(zhì)量一周通信丟包率分析，測(cè)試結(jié)果顯示，采用PLC通信后的電網(wǎng)諧波，與未采用PLC通信的子陣的電網(wǎng)諧波，幾乎一樣，PLC載波通

13、信，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量產(chǎn)生影響。通過(guò)一周的通信日志分析，丟包率在0.05%，穩(wěn)定性非常好，通信可靠性高。4.1、PLC對(duì)電網(wǎng)諧波影響分析100%Pn諧波差異不采用PLC（采用RS485）采用PLC通信ABCA#B#C#1.5649931.5397791.6030811.5529621.5297671.589043-0.77%-0.65%-0.88%0.5596710.3872210.589550.549850.3824080.57141-1.79%-1.26%-3.17%0.0913890.0871070.0717580.0912250.0823570.07496-0.18%-5.77%4.27%

14、0.0258860.1229660.1039190.0251390.1185440.103008-2.97%-3.73%-0.88%0.4082890.4060740.4117990.3994320.3955090.398928-2.22%-2.67%-3.23%0.0356240.0368390.0330940.0359790.035630.0327320.99%-3.39%-1.11%0.2246040.219510.2283890.2163430.2215950.228088-3.82%0.94%-0.13%0.0298790.0298520.0546170.0294020.029874

15、0.053694-1.62%0.07%-1.72%0.0149660.0458320.0302750.0146970.0424050.029483-1.83%-8.08%-2.69%0.0411340.0322350.0344230.039710.0302870.034743-3.59%-6.43%0.92%0.6209730.6001410.6192550.6338420.6351820.6394992.03%5.52%3.17%0.0369260.0204230.0257920.0346940.0213970.026665-6.43%4.55%3.27%0.5397920.5619060.

16、5670.540150.5606840.562150.07%-0.22%-0.86%0.024470.0277320.0201280.0238150.0300350.019416-2.75%7.67%-3.67%0.0342950.0130270.0356910.0350720.0136860.0337022.22%4.82%-5.90%0.6079460.6134630.6102890.6096060.6173270.6169330.27%0.63%1.08%0.0506110.0309930.0260670.0491310.0293350.025346-3.01%-5.65%-2.84%0

17、.5519930.5869130.5785440.5546780.5786570.5808260.48%-1.43%0.39%0.0420940.0189130.0398790.042370.0204320.0380080.65%7.43%-4.92%0.0308390.0973690.100530.028330.0982870.099429-8.86%0.93%-1.11%0.0341070.0124560.0324090.0333460.0132390.032681-2.28%5.91%0.83%0.4846240.5041540.4816240.4809760.4976510.48345

18、6-0.76%-1.31%0.38%0.0518050.0251210.0288590.0468610.0242870.026861-10.55%-3.43%-7.44%0.3976380.3922150.4037320.396780.3938150.402115-0.22%0.41%-0.40%0.0339530.0237920.0234360.0325040.0233430.022831-4.46%-1.92%-2.65%0.0154160.0378050.0249870.0158790.0353380.0240192.92%-6.98%-4.03%0.0227380.014490.0205230.0207320.0151530.01908-9.68%4.38%-7.56%0.2571070.2685030.2644630.2548390.2676110.26107-0.89%-0.33%-1.30%0.0343760.022430.0158790.0315010.0208450