摘要：电力线载波通信根据压力等级的不同也有所区别，高压载波通信通常是电压在35kV以上、中低压的载波通信通常为10kV配电网与400V以下的民用电网。其中高压载波通信网络比较单一，属于内部通信技术范畴，相对比较简单，技术也比较成熟。相比之下，低压电力载波通信由于其用户基数比较庞大，网络繁杂，其通信技术也是相关科技人员不断研究的难点课题。文章针对电力载波通信技术的应用特点，对其技术的发展进行研究论述。
关键词：电力载波；芯片；阻抗
1我国电力载波通信技术的发展历程
50年代在国外开始应用电力线载波通信技术在10kV线路上，其主要是在控制负荷的方面进行应用，数据进行单向传输，速率也比较低，还没有大规模的进行投产应用在实际中。我国在80年代的时候只有个别地方使用调频载波机，大部分还是使用集成电路载波机进行点对点通信。随着我国电力事业的快速发展，至90年代的时候许多载波设备也随之涌现出来，扩频载波通信技术不断开始应用到实际当中。当前，我国10kV电力通信中应用比较广泛的还是窄带调制装置，扩频方式的装置也已经占领了不少市场份额，在技术不断成熟创新的驱动下，扩频载波装置在电力通信技术领域的前景将更加光明。低压电网用户领域的电力线载波技术应用是在90年代兴起的，但仅仅是载波电话机进行短距离的通话，传输一些简单的数据信息。2000年后才开始比较大范围的应用到配电网当中，像自动抄表系统中采用的载波通信方式，就具备窄带调频和扩频。由于窄带调制装置经济性好，成本较低，实际应用也比较多。但是对于速率要求较高的电线上网大多选择扩频通信的方式。正交频分多路复用技术是目前比较成熟的技术，高速率传输和抗干扰能力使其最明显的优势，所以在电力网络中这种通信方式应用最广。
2电力载波技术的特点
2.1线路噪声大
噪声干扰是电力载波通信中的一大缺点，它比电信线路的噪声大很多，尤其是在高压电路中，游离放电和绝缘子放电以及开关的操作都会带来比较大的噪音，同时这种噪音的突发状况还伴随高电平。依据以往的经验数据分析，大概有以下几种噪音类型：①具有平滑功率谱的背景噪声，这种类型噪声的功率谱密度是频率的减函数，如电晕噪声。这种噪声特性可以用带干扰的时变线性滤波模型来描述。②脉冲噪声，由开关操作引起，这种噪声与电站操作活动的关系较大。③电网频率同步的噪声，主要由整流设备产生。④与电网频率无关的窄带干扰，主要由其它电力设备的电磁辐射引起。通常电晕噪声产生的电平为：220kV-25dB；110kV-35dB（带宽为5kHz），在工业区及一些偏远地区的放电电路上，还会有15dB的噪音电平出现。所以，选择大输出功率的电平（37～49dBm）载波机是一个综合的选择，同样噪声的情况下可以得都更好的信噪比。
2.2线路阻抗变化大
300～400Ω的阻抗值通常是高压电力线的正常值范围，在线路上起伏波动的存在。实际应用发现，在1/2波幅附近时，影响载波通道的衰减比较大。而在通道有缺陷或者有容性负载存在时，载波通道的阻抗值变化，甚至导致通信中断。低压用户配电网中载波通道的阻抗变化更大，较大负荷的情况下，线路阻抗甚至不足1Ω，这就对阻抗的输产生了很大的影响。
2.3可靠性要求高
电力线载波机要求具有相对高的可靠性，因为电网调度信息通常比较关键，再就是为了隔离电压保证安全作业的需要，对可靠性才有这样的要求。所以，在载波装置出厂前必须进行一些特殊处理，像高温老化等检验试验。国家对此类装置也进行硬性规定，国家质检总局对此类装置实行强制性的生产许可证管理制度，来实现严格把控。电力通信装置随着科技进步，也出现了许多种类，像高中低压载波机、继电保护收发器和调制解调器等都是国家严格管理的产品范围。
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3我国电力线载波通信技术的应用
由于电力载波通信具有稳定的使用条件和潜在的巨大市场，也成为世界各大公司及研发单位攻坚开发的热点。
3.1解决远程三表抄送问题
远程三表抄送就是自动采集各种计量表的读数（如电表、水表、气表），电力线载波抄表系统是以电力线为媒介进行远程数据搜集并传送，此方法不但降低了电力部门的成本投入，且实现高效的自动抄收。通过计算机的强大功能可以将抄收的数据立即处理形成报表，且对用户实现监控，对电参数、欠费断电等操作可一步到位实现管控。
3.2解决端到端的线缆接入问题
在电力线载波通信线路中用户变压器的低压侧安装电力线路由器，用户端通过安装一个数字式电力线调制解调器，将电缆与个人电脑相连，让PC和笔记本电脑的使用者轻松地通过家中供电线路连接上互联网络，此种通信方式成本低，利用现成的电源线，实现一线两用。
3.3解决智能控制问题
在电网信息控制过程中，智能化载波机实现了对系统运行状态的检测、数据的快速修改、故障检测报告，通过此法有效地实现了远程维护以及实时监控，不但精减了劳力，且电网运行更安全、更稳定，最终实现了高效营运。电力线载波通信作为电力通信网中关键的方式，在电网调度通信、复用远动、高频保护和远方跳闸信号等方面应用较多，而未来的电网应用是智能电网的天下，但三相/单相载波电能表、载波抄表集中器等仍会是市场的主体；但随着新兴技术的不断发展，智能电网的应用将会朝着以“三表合一”、智能家居应用、井下安全操作、智能路灯控制、精细农业、污染检测等领域扩展。随着人们对通信技术要求的不断提高，通信会越来越被人们重视，而作为电力部门独有的通信资源，电力线载波通信的地位在通信界是不可撼动的，特别是在抵御台风、洪涝等自然灾害方面，电力线特有的机械特性以及不易受外力破坏的特点，是其他通信媒介无法比拟的。
4当今电力载波技术的研究发展方向
民用低压电网根据自身的特点是其通信技术的实现也产生了不少难度，像不规范的网络形式、干扰源比较多和其它一些问题，都导致低压电网的通信有许多不确定性的情况发生。在通信技术的实现上带来了很大的困难，也是许多研究人员重点关注的关键难题。近些年来，我国也引进了不少国外的专家对这方面的技术进行课题攻关，为的就是实现更加可靠的民用低压电力载波通信。虽然现在有些机构和企业已经有了一些研究成果，在超标率的提高上取得了比较好的效果，但是对技术成熟的应用阶段来说，还比较遥远。正像前文所说的国产芯片，其技术在世界上也具有一定的地位，但距离大范围的推广应用还尚有些时日。一些案例也说明，依靠国外的进口产品，也解决不了我国复杂的电力载波通信技术问题，必须依靠自己的技术创新，生产出适合自身的电力载波通信设备。
5结语
在光纤通信快速发展的今天，电力载波通信的地位有所削弱，这也是由于电力载波技术的发展较慢而被动造成的。由于电力通信规程规定主要变电站必须要有两条以上不同通信方式的通信通道互为备用，所以电力载波通信技术还是具有一定的应用领域，在加上我国电网的不平衡发展，各地区载波设备的需求仍然比较大，且在全国还存在较大的市场需求，电力线载波机研制与开发远没有满足社会和市场的需求。
参考文献：
[1]许建安.电力系统通信技术[M].中国水利水电出版社，2007-9.
[2]钟西炎.电力系统通信与网络技术[M].中国电力出版社，2011-8.
[3]邢道清，王浩.电力通信[M].机械工业出版社，2008-12.
论文作者:张传涛,夏勇
论文发表刊物:《电力设备》2018年第10期
论文发表时间:2018/8/6
标签：载波论文; 电力线论文; 通信论文; 电网论文; 通信技术论文; 噪声论文; 电力论文; 《电力设备》2018年第10期论文;