低压电力线载波通信技术应用

２０１５—０９—３０　陕西广播电视大学学报　ＳＨＡＡＮＸＩ　ＲＴＶＵ　ＪＯＵＲＮＡＬ　Ｓｐｅ．３０，２０１５　Ｖｏ１．１７　Ｎｏ．Ｚ　第ｌ７卷增刊　【教学研究】　低压电力线载波通信技术应用　张克明　（陕西工商职业学院教务处，陕西西安７１０１１９）　［摘要］利用现有的２２０Ｖ低压电力线传输高速数据的ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）技术以其不用布线，覆盖　范围广，连接方便的显著特点而被业内人士看好，有着雄厚的发展基础和广阔市场。低压电力线载波通信技术具有　巨大的应用潜力，成为近年来各国研究的热点。本文综述了该领域有关电力线载波通信的发展现状及应用现状。　［关键词］电力线载波通信低压配电网应用　［中图分类号］ＴＮ９１３．６［文献标识码］　Ａ［文章编号］１００８－４６４９（２０１５）Ｚ一００６１—０４　Ｌｏｗ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｖｌｏｇｙ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｚｈａｎｇ　Ｋｅｍｉｎｇ　（Ｓｈａａｘｉ　Ｒａｄｉｏ　ａｎｄ　ＴＶ　Ｖｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉｈｎ　７１０１１９）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｘｉｓｔｉｎｇ　２２０Ｖ　ｌｏｗ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　ｈｉｇｈ—ｓｐｅｅｄ　ｄａｔａ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａ－　ｔｉｏｎ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗｉｔｈ　ｉｔｓ　ｗｉｒｅｌｅｓｓ，ｗｉｄｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｃｏｖｅｒｉｎｇ，ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｔ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｇａｉｎｓ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｈｉｇｈｌｙ　ｖａｌｕｅｄ　ｒｅｐｕｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｈｏｗｓ　ａ　ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｂｒｏａｄ　ｍａｒｋｅｔ．Ｌｏｗ—　ｖｏｌｔａｇｅ　ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｇｒｅａｔ　ｐｏｔｅｎｔｉｌ　ｔｏ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｈｏｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔａ　ｙｅａｒｓ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｒｅｖｉｅｗｓ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｌｉｎｅ　ｃａｒｒｉｅｒ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｓｐｅｃｔ　ｏｆ　ａｐｐｌｉｃａ－　ｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；Ｃａｒｒｉｅｒ　Ｗａｖｅ；Ｌｏｗ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　Ｎｅｔｗｏｒｋ；Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　一、引言　于电力调度通信、远动信息传输和继电保护的高频　通道等。　从上世纪５０年代开始，这项技术就被广泛应用　于高压输电网中，并已经从最初的模拟传输技术发　展到现在的数字传输技术。电力线载波（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　电力载波通信是利用电力线作为传输通道的载　波通信，是电力系统特有的一种通信方式。它根据　频率搬移、频率分割原理，将原始信号对载波进行调　制，搬移到不同的线路传输频带，送到电力线上进行　传输。由于通信所使用的频率一般在几百ＫＨＺ以　上，因此可以避开５０ＨＺ工频电流的干扰。和其他　通信方式相比，具有投资少、施工期短、设备简单、通　信安全、实时陛好、无中继和通信距离长等一系列优　点【ｌ　。通过电力线路进行信息的传输是电力企业　通用的一种信息传输手段，传统的电力线载波　（Ｐｏｗｅｒ　Ｌｉｎｅ　Ｃａｒｒｉｅｒ）技术在电力系统中广泛地应用　［收稿日期］２０１５—０６—２６　［作者简介］张克明（１９６０一Ｃａｒｒｉｅｒ，ＰＬＣ）通信是利用高压电力线（在电力载波　领域通常指３５ｋＶ及以上电压等级）、中压电力线　（指１０ｋＶ电压等级）或低压配电线（３８０Ｖ／２２０Ｖ用　户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一　种特殊通信方式。随着现代通信技术、网络技术及　相关的数字信号处理技术的快速发展，使得低压电　力线载波设备的成本降低，且技术日趋成熟，并已进　入商业化试验和推广阶段。　），陕西省蒲城县人，陕西工商职业学院教务处，教授级高级工程师，工学学士。　６１　张克明．低压电力线载波通信技术应用［Ｊ］．陕西广播电视大学学报，２０１５，（ｚ）　二、国内外低压电力线载波通信的发展现状　１．国外低压电力线载波通信的发展现状　家电串联成家庭网络。　２．国内低压电力线载波通信的发展现状　国内的低压电力线载波通信经历了以下４个阶　段的发展：　国外利用电力线传输信号已经有一百多年的历　史。如早在１８３８年，埃德华戴维就提出了用遥控电　第一阶段：２０世纪８０年代末至９０年代中，国　表来监测伦敦利物浦无人地点的电压等级。直到　２０世纪２Ｏ年代，国外一些著名的公司和研究机构　才开始对低压电力载波通信技术进行研究，开始应　用到１０ＫＶ配电网络线路通信中，并形成了相关的　内部分科研单位和生产厂商进行了大量的集中抄表　系统组网方式、电力线载波通信技术的研究和试验　工作。这一阶段电力线载波通信质量较差，能连贯　传输数据的系统很少。　第二阶段：从２０世纪９０年代中到２００１年，市　场和技术创新相互推动了电了式电能表的快速发　展。电了式电能表的出现为集中抄表系统抄表数据　国际标准和国家标准。如：美国联邦通信委员会　ＦＣＣ规定了电力线频带宽度为１００—４５０ｋＨｚ；欧洲　电气标准委员会（ＣＥＮＥＬＥＣ）的ＥＮ５００６５一ｌ规定　电力载波频带为３～１４８．５ｋＨｚ；目前国外低压电力　载波通信技术的研究主要有欧洲和美国两大阵营。　欧洲的科研机构（开放电力线通信联盟ＯＰＥＲＡ）和　厂商主要研究Ｉｎｔｅｍｅｔ高速接入（即电力线上网）的　的准确性提供了可靠的保证，但电力线载波传输的　可靠性问题仍是本阶段的技术难点。　第三阶段：白２００３年开始，电力线载波抄表的　应用进入到快速增长的阶段。随着电力线载波通信　物理层调制／解调与纠错技术的不断发展以及半导　应用。德国最大的电力设备生产商ＲＷＥ承诺，用　电线上网要比ＩＳＤＮ拔号上网快３０多倍，而且价格　比以前的宽带有线电视还便宜。德国ＭＶＶ公司在　体集成规模的不断扩大，采用复杂数字信号处理技　术的超大规模电力线载波通信集成电路所能达到的　抗干扰能力与前儿代产品相比，有了极大提高。通　德国西南部城市曼海姆为３０００名使用者安装这种　电线，对２００户住家进行的试验计划已经结束，结果　十分顺利。　美国主要研究精力放在智能小区建设以及智能　过信道频带白适应技术，维持相邻通信节点问的可　靠传输在技术上已经可以达到。但由于通信还是基　于物理层的技术改进，针对复杂多变的电力线网络，　家电领域。２０００年３月，由思科、英特尔、惠普、松　下和夏普等１３家公司组成的“家庭插电联盟　（ＨＰＡ）”成立，致力于创造共同的家用电力线网络　还是存在一定缺陷。　第四阶段：从２００５年开始，国内儿家大的供应　商开始了以网络神经元芯片［Ａ］为核心技术的第三　代载波通信产品的研发。第三代芯片从物理层、网　络层、链路层等各个方面都有了较为突破性的提高，　本阶段应主要解决的关键问题是，任意相邻节点的　通信技术标准。ＨＰＡ已经发布了其标准的第１个　版本，按照这一标准的描述，只需要在事先安装好的　插座上插入电源插头即可构筑起电力线家庭局域　网。由于使用的是室内的插座，所以省去了布线工　程，具有成本低、安装和连接容易等优点。　Ｗｉ—Ｆｉ联盟２０１０年１１月１９日与家庭插电联　物理层通信保障能力与具有帧中继控制的网络传输　协议。部分企业开始采用先进的数字信号处理与信　道编码技术，对通信频带做白适应选择的窄带调制／　解调方式，芯片内部嵌人微处理器来进行网络传输　与信息安全控制等方式提高电力线载波通信芯片的　质量，应用效果有待现场验证。　１９９７年，中国电力科学院开始研究低压电力线　盟已达成协议，双方将共同促进并推动家庭插电联　盟的电力线技术和Ｗｉ—Ｆｉ网络技术在智能电网应　用中的普及。国际电信联盟（ＩＴｕ）正在制定采用家　庭同轴电缆、电话线和电力线等三种有线介质联网　的统一标准。　美国Ｅｃｈｅｌｏｎ（埃施朗）公司和法国ｓＴ公司推　载波技术。自２００３年开始，，一些高等院校也对针　对我国特色的电力载波通讯进行理论研究，如华中　出了自己的电力线载波芯片，专家预期，未来数年，　随着高速上网愈来愈普及，新技术将把电线、无线和　电话线这三种技术合而为一，让使用者通过高速网　络连线，轻松将计算机、各种电子装置、安全系统和　科技大学电力系对时变信道的信号均衡取得了一定　的进展。此外，一些企业也在对电力载波通讯进　行研究，如深圳国电有限公司、福建电力公司、中　电飞华公司等都引进国外芯片进行电力载波通讯研　６２