摘要：建立配网自动化数字通信网络是实现配网自动化的前提。采用光纤通信与载波通信相结合的方式，在主干网采用光纤通信方式，在分支处采用电力线载波通信方式，既满足配网自动化系统对通信性能的要求，又最大程度的节约了成本。给出了电力线载波通信方案，并针对中压载波技术速率低、频带受限等问题提出了两级载波结构与增加规约转换板等解决方案。
关键词：电力线载波；配电网；自动化
引言
电力线载波（PLC）是电力系统特有的、基本的通信方式，电力线载波通信是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。电力线载波可用来传输电话、电报、远动的数据和保护信号，由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠，路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。所以电力线载波通信系统在电网的扩大和发展中起着重要作用。
1电力线载波的几项新技术
通信系统的建设是配网自动化系统建设的关键，配网自动化系统要借助可靠的通信手段，将控制中心的控制命令下发到各执行机构或远方终端，同时将各远方监控单元（RTU）所采集的各种信息上传至控制中心，因此，通信系统的好坏从很大程度上决定了自动化系统的优劣。
配网自动化对通信系统的要求，取决于配电网的规模和希望实现的通信水平，总体上应综合考虑如下几点：①通信的可靠性；②通信技术的先进性；③可行性和使用维护的方便性；④配电通信的实时性；⑤通信系统的可扩充性。
1.1 正交频分复用技术（OFDM）
采用正交频分复用技术（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM），可以在同一电力线不同带宽的信道上传输数据。其原理是把有效的频谱分成许多小的信道，它们相互重叠，并且在空间上彼此正交。重叠越大，分成的信道数也就越多，每个信道提供一个低的数据速率，所有信道加在一起就可获得较高的数据速率和更有效的频谱利用率。OFDM已广泛用于DSL技术和陆基无线电视发送系统，相对这些技术而言，在电力线通信中，OFDM工作于突发模式而非连续模式。
1.2 扩频（SSC）技术
扩频（SSC）技术的全面研究是从20世纪50年代美国麻省理工学院成功研制的NOMAC系统开始的，它是用伪随机编码将待传送的信息数据进行调制，实现频谱扩展后再传输，在接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理，其基本原理如图1所示。
就低压电力载波通信而言，应用扩频通信的主要优点如下：
a.抗干扰能力强，适合在低压电力线这样的劣通信环境下实现可靠的数据信息传输；
b.可以实现码分多址技术，在低压配电网上现不同用户的同时通信；
c.信号的功率谱密度很低，具有良好的隐性，不易被截获。扩频通信虽然抗干扰能力较强，但受其原理制约，传输速率最高只能达到1Mbit/s左右。
1.3 其他技术
除以上两种主要电力载波技术外，电力线通信还采用了前向纠错、交叉纠错、自动重复请求和TPC编码等技术来保证通信信道的稳定可靠。电力线通信的介质访问控制（MAC）协议采用载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）协议，并增加了支持优先级、公平竞争和延迟控制等功能，因此，可以突破低压电力线通信的许多技术障碍
2电力线载波技术的特点
2.1 电力线载波通信的主要特点
2.1.1 可靠性
a.电力线载波是依靠电力线进行传输的，由于电力线路结构十分牢固，不易受外力破坏；
b.由于高频信号是以电磁波的形式在导线上传播的，即使电力线路的信号传输相发生断线和接地等故障，高频信号仍然可以通过其他耦合信号进行传输，虽然线路衰减有所增加，电力线载波设备的自动增益控制（AGC）系统将会在很大范围内自动进行调节，保持电力线载波电路的畅通。
2.1.2 经济性
a.由于电力线载波通信不需要单独架设传输线路，可节省大量的线路投资及线路维护费用。只要有电力线的地方，就能使用电力线载波通信；
b.工作站均在发电厂或变电站的生产或生活区内，不需要进行征地和修筑公路，节省投资；
c.电力线载波机具有复用功能，可同时传送电话、远动和保护信号，所需电路的数量大大减少，降低了工程投资；
d.电力线载波设备的价格相对较低。
2.2 电力线载波通信的局限
电力线载波通信的局限性主要表现如下：。
a.质量方面。受线路噪声影响较大，电路信噪比指标较低；
b.容量方面。受可使用的电力线载波传输频率的限制，很难实现多路传输。因此，电力线载波机通常为单路；
c.制式方面。由于受电力线通道质量的限制，只能采用模拟传输，但为了适应数字通信发展的需要，电力线载波端机可逐步向数字化方向发展。
3电力线载波技术的应用
作为通讯技术的一个新兴应用领域，电力线载波通讯技术以其诱人的前景及潜在的巨大市场而为全世界所关注，成为世界各大公司及研究单位争相研究的热点，并已开发出相对应的器件和产品，如：Intellon，Thomson，Atmel等。国内许多企业也紧随国际步伐研究利用电力线传输信息，在远程抄表系统方面已逐步形成应用研究的热点。
3.1 智能小区中的应用
所谓智能化住宅小区，是指通过综合配置住宅区内的各功能子系统，以综合布线为基础，以计算机网络为平台的区内各种设备自动化管理的新型住宅小区。作为智能化小区的后备网络，采用电力线载波通讯有其无可比拟的优越性，因而在智能大厦、智能小区底层通讯方式的选取上，各公司不约而同的把电力线载波通讯作为首选。
3.2 在自动抄表系统中的应用
供电部门的抄电表工作是一项繁琐、困难的工作。随着城市住宅建设日益发展，居民户数和独立电能表数迅速膨胀，加上多种电价制度的推行，抄表计量日趋复杂，传统的人工抄表方式已难以适应新的变化。而采用电力线载波技术，只需在电表里安装一个火柴盒大小的电脑远程终端即可获得下列效果：
a.不用抄表员，用户的用电情况便能快速准确地反映到供电局的计算机中心；
b.供电局直接和银行联网，用户只要在银行办一张资金卡，就不必定时定期到供电部门交电费；
c.通过系统随意呼叫，各用户当前的用电量值、最大平均功率出现的时间，甚至整幢楼每小时、日、月、年的用电量和最大平均功率及其出现的时间，停电时间和次数，日、月的线损量和线损率都能清晰地显示；
d.准确地对各类不同用户的不同用电负荷进行记录；
e.系统自动运算各环节电量，及时发现不明的电量损失，杜绝盗窃用电。电力线载波抄表系统能够利用现有的电力线为媒介进行数据收集，不但能有效降低系统的成本，同时可以方便快捷地实现自动化抄收。利用计算机的强大功能，抄收的数据可以立即处理形成报表，由于是双工通讯，所以很容易做到监控用户用电参数、欠费断电等其他系统难以实现的功能。
3.3 其它领域的应用
在其他领域里，电力线载波通讯也显示出其巨大潜力，比如在一些干扰大、布线困难的工业自动化控制系统和家居智能化系统等，采用电力线载波通讯方式都能达到事半功倍的效果。电力线在现代生活中无处不在，只要是在能满足通讯要求，而又不便布线的地方，电力线载波通讯技术都有着无比的优越性，可以得到充分的应用。
结语
电力线载波具有巨大的技术开发潜力和广阔的应用前景，在新世纪如何利用电力线载波技术更好地为配电网自动化系统服务，利用先进的数字载波技术开发电力线路网络的巨大潜能，在电力市场化的改革中为用户提供更好、更快、更多的服务内容，是电力企业急需解决的一个重要问题。
参考文献：
[1]刘尧，黄玉辉，潘华明.配电网电缆屏蔽层宽带载波通信技术[J].华东电力，2007，35（12）：60-62.
[2]汤效军.“十一五”期间电力线载波通信的发展对策[J].电力系统通信，2006，27（168）：75-79.
[3]毛昕蓉.基于GPRS技术的配电自动化系统通信解决方案[J].通信技术，2008，41（5）：164-166.
论文作者:李富华
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/17
标签：电力线论文; 载波论文; 通信论文; 技术论文; 通讯论文; 信道论文; 信号论文; 《电力设备》2018年第17期论文;