電力線載波技術(shù)特點

電力線載波技術(shù)特點電力線載波是電力系統(tǒng)特有的通信方式，電力線載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線，通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。最大特點是不需要重新架設網(wǎng)絡，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞。但是電力線載波通訊因為有以下缺點，導致主要應用一一“電力上網(wǎng)”未能大規(guī)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(qū)域范圍內(nèi)傳送；2三相電力線間有很大信號損失()。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，但線地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)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和，則周期為和，在每一交流周期中，出現(xiàn)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或脈沖干擾，干擾時間約m因定干擾必須加以處理。有一種利用波形過點的短時間內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?，但由于過點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)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，線路阻抗可達歐姆以下，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?shù)綆坠?。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。雖然技術(shù)問題隨著時間的發(fā)展，最終都能被解決被克服，但是從目前國內(nèi)寬帶網(wǎng)建設的情況來看，留給的時間和空間并不寬裕。年以來各大運營商大規(guī)模推出、光纖、無線網(wǎng)絡等多種寬帶接入業(yè)務，留給電力線上網(wǎng)的生存空間，已經(jīng)不斷被其他接入方式壓縮?，F(xiàn)在，除了在遠程抄表上有所應用外，E沒有了當初的豪言壯語。隨著家庭智能系統(tǒng)這個話題的興起，也給帶來了一個新的舞臺。在目前的家庭智能系統(tǒng)中，以機為核4的家庭智能系統(tǒng)是最受人熱捧的。該系統(tǒng)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(shù)據(jù)都交給電腦來完成。這樣就需要在家電與間構(gòu)建一個數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡，現(xiàn)在大家都看好無線，但是在家庭這個環(huán)境中，“墻多”這一特征嚴重影響著無線傳輸?shù)馁|(zhì)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(wǎng)絡除了增加成本，那么家電的位置今后也無法隨意挪動。的最大特點：不需要重新架設網(wǎng)絡，只要有電線，就能進行數(shù)據(jù)傳遞，無疑成為了解決這智能家居數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴逊桨钢?。同時因為數(shù)據(jù)僅在家庭這個范圍中傳輸，束縛應用的大困擾將不復存在，遠程對家電的控制我們也能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡先連接到然后再控制家電方式實現(xiàn)，調(diào)制解調(diào)模塊的成本也遠低于無線模塊。電力線載波 通信是利用高壓電力線在電力載波領域通常指及以上電壓等級中壓電力線指電壓等級或低壓配電線 用戶線作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式近年來高壓電力線載波技術(shù)突破了僅限于單片機應用的限制已經(jīng)進入了數(shù)字化時代并且隨著電力線載波技術(shù)的不斷發(fā)展和社會的需要中低壓電力載波通信的技術(shù)開發(fā)及應用亦出現(xiàn)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(guān)系到千家萬戶的熱門專業(yè)在這種形勢下本文旨在通過對電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展及所涉及的一些技術(shù)問題的討論闡明電力線載波通信的發(fā)展歷程特點及技術(shù)關(guān)鍵電力通信網(wǎng)是為了保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行而應運而生的它同電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)調(diào)度自動化系統(tǒng)被人們合稱為電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的三大支柱目前它更是電網(wǎng)調(diào)度自動化網(wǎng)絡運營市場化和管理現(xiàn)代化的基礎是確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行的重要手段是電力系統(tǒng)的重要基礎設施由于電力通信網(wǎng)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(fā)展通信的特殊資源優(yōu)勢因此世界上大多數(shù)國家的電力公司都以自建為主的方式建立了電力系統(tǒng)專用通信網(wǎng)【】長期以來電力線載波通信網(wǎng)一直是電力通信網(wǎng)的基礎網(wǎng)絡目前在長達的以上電壓等級的輸電線路上多數(shù)已開通電力線載波通道【】形成了龐大的電力線載波通信網(wǎng)該網(wǎng)絡主要用于地市級或以下供電部門構(gòu)成面向終端變電站及大用戶的調(diào)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(fā)展電力線載波通信已從主導的電力通信方式改變?yōu)檩o助通信方式但是由于我國電力通信發(fā)展水平的不平衡由于電力通信規(guī)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(shù)革新帶來的新的載波功能以及由于昔日數(shù)量龐大的電力線載波機的更新?lián)Q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家企業(yè)從事高壓電力線載波機的開發(fā)和生產(chǎn)中低壓電力線載波的應用目前主要在電力線作為配電網(wǎng)自動化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道和在用戶電網(wǎng)作為集中遠方自動抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道還有正在開發(fā)并取得階段性成果的電力線上網(wǎng)高速的應用在這些方面上的應用已達到了實用化成都一家公司開發(fā)的擴頻載波數(shù)據(jù)傳輸裝置已通過質(zhì)量檢驗【】在四川羅江縣供電局已可靠運行達一年之久從事這類產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)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(tǒng)通道的載波應用目前已能夠形成組網(wǎng)通信完成數(shù)據(jù)抄收功能但是由于用戶電網(wǎng)的某些時變特性和突發(fā)噪聲對數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠绊懺诩夹g(shù)上并未得到根本解決因此還存在著抄表盲區(qū)的問題這一問題目前一直阻礙電力載波通信技術(shù)在自動集抄系統(tǒng)應用的主要癥結(jié)所在從事這類產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)的企業(yè)全國至少有家以上并且大多數(shù)都存在技術(shù)開發(fā)和工程并行的狀況真正取得良好經(jīng)濟效益的只是少數(shù)企業(yè)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(xiàn)象應當引起有關(guān)單位的重視關(guān)于電力線上網(wǎng)的電力載波技術(shù)應用目前以中電飛華公司為代表已在北京開通了個以上的實驗小區(qū)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(yè)化生產(chǎn)和運營還需綜合考慮技術(shù)性能成本核算和符合國家有關(guān)環(huán)境政策等方面的問題電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展在歷史上經(jīng)歷了從模擬到數(shù)字的發(fā)展過程電力線載波通信技術(shù)出現(xiàn)于本世紀二十年代初期【】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(wǎng)建設同步等得天獨厚的優(yōu)點在我國四十年代時已有日本生產(chǎn)的載波機在東北運行做為長距離電力調(diào)度的通信手段五六十年代我國開始研制自己的 型電力線載波機未能實現(xiàn)產(chǎn)品化后經(jīng)過不斷改進形成了具有中國特色的 型電力線載波機該設備為四用戶兩級調(diào)幅具有 自動增益控制控制電路和音頻轉(zhuǎn)接接口呼叫方式采用脈沖制式經(jīng)改進后的 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年代時期我國模擬電力線載波機技術(shù)已趨成熟當時以機型為代表在技術(shù)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(shù)開始了單片機和集成化的革命產(chǎn)生了小型化多功能的載波機如載波機等在這一階段主要的技術(shù)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(diào)制器壓擴器濾波器和放大器代替了笨重多故障的模擬電路高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電力線載波機為代表在國內(nèi)首次采用了數(shù)字信號處理技術(shù)將載波機音頻至中頻部分的信號處理使用器件來完成實現(xiàn)了軟件調(diào)制濾波限幅和自動增益控制這類載波機可稱之為數(shù)字化電力線載波機劃為第三代由此開始電力線載波業(yè)界進入了載波機的數(shù)字化革命階段許多企業(yè)紛紛投入力量著力于數(shù)字電力線載波機的技術(shù)研究工作到了九十年代末期采用新西蘭生產(chǎn)的數(shù)據(jù)復接器目前國內(nèi)已有自主知識產(chǎn)權(quán)的同類產(chǎn)品結(jié)合電力線載波機的高頻部分為一體的全數(shù)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(shù)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(shù)字化和全數(shù)字載波機已占據(jù)了高壓電力線載波機產(chǎn)品的大部分市場模擬制式的電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線路上的應用國外自年代開始主要應用在中壓電網(wǎng)的負荷控制領域大多為單向數(shù)據(jù)傳輸速率低有時小于甚至更低并沒有形成大規(guī)模的電力線載波通信服務產(chǎn)業(yè)國內(nèi)在八十年代后期多數(shù)是直接使用小型化的集成電路農(nóng)電載波機實現(xiàn)點對點通信也有個別采用窄帶調(diào)頻載波機的使用范圍很受限制隨著線路通信需求的增長到了九十年代末出現(xiàn)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(diào)制方式也在原來的調(diào)制調(diào)制音頻注入工頻調(diào)制過零點檢測等方式的基礎上開發(fā)了先進的擴頻調(diào)制方式如直接序列擴頻跳頻跳時交叉混合擴頻寬帶線性調(diào)頻正交頻分多路復用等目前在國內(nèi)使用的電力線數(shù)據(jù)傳輸設備中使用最多的還是窄帶調(diào)制設備主要是多信道及調(diào)制采用擴頻方式的設備也已開始嶄露頭角隨著市場的發(fā)展和技術(shù)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用戶配電網(wǎng)上的應用在九十年代后期之前只限于采用調(diào)幅或調(diào)頻制式的載波電話機實現(xiàn)近距離的撥號通話也有采用專用的芯片實現(xiàn)近距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈覈笠?guī)模地開展用戶配電網(wǎng)載波應用技術(shù)的研究是在年左右目前在自動集抄系統(tǒng)中采用的載波通信