电力线通信技术应用现状及前景分析
- 2018/4/12 9:39:31 37022
- 来源：环球表计
关于电力线通信技术
常规的电力线通信技术是在已有的电力线路上，加载经过调制的高频载波信号进行通信。因此，电力线通信通常称之为电力线载波通信(PowerLineCarrier-PLC)。其原理与普通无线电通信的原理类似，只是载波信号传输的通道是电力线路，如下图所示：
关于低压电力线通信技术
从所使用的载波信号频率、频带宽度和数据传输速率角度划分，低压电力线通信技术分为窄带电力线通信技术与宽带电力线通信技术。
低压电力线窄带载波通信技术
低压电力线窄带载波通信技术用于采集系统，应用时间较早，规模大。近年来，随着低压电力线载波通信技术逐步完善，国内有十余家(东软、鼎信、晓程、弥亚微、瑞斯康、力合微等)企业专注于技术开发和应用，采用的技术主要有扩频加窄带频移键控(FSK)、扩频加窄带相移键控(PSK)、正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，OFDM)等，在用电信息采集、智能家居能源管理、楼宇监视和路灯控制等领域均有大规模的应用。
目前低压电力线窄带载波通信是国家电网公司采集系统中主要的本地通信方式，所占比例高达70%以上。
低压电力线宽带载波通信技术
因为国外电力线宽带载波芯片研究较早，而且主要是基于互联网接入，智能家居等应用，因此芯片的传输速率较大，有 224Mbps、200Mbps 等。但是缺点也很明显，就是芯片的功耗比较大。因此早期的宽带电力线载波有几个特点制约了它的推广，就是国外芯片的价格较高，第二是应用场景的不同致使它在国内用电信息采集应用中只能采用半载波的方式，传输节点增加了一环，而且 485 线的铺设在工程实施上更为复杂。几个特点致使早期的宽带载波推广仅进行了几十万用户的建设。
近几年，低压电力线宽带通信技术得到了发展，在电力线宽带接入和基于电力线宽带的用电信息采集等方面都有了较为成熟的应用。
关于低压电力线通信技术
应用方式
按照在采集系统中的应用方式主要划分为全载波方式、半载波方式和混合方式等3种方式。
(1)全载波方式由集中器、载波电能表组成。
这种方式下，在台区变压器供电范围内，集中器与电能表之间直接通过电力线载波方式进行通信。无需采集终端，不需要再敷设专用通信线路，不需要勘测、调整网络拓扑结构。
一般工作流程：集中器通过自动组网方式(包括主从式和分布式)与此集中器范围内的载波电能表建立完整的路由关系。每日集中器定时发出抄收数据命令，通过低压电力线按照当前的路由表与此集中器范围内的载波电能表通信，获取电能表的各项数据。当有点抄任务时，集中器根据主站点抄命令与指定电能表按照当前路由表进行通信，获取电能表的相应数据。
适用范围：适用于大部分情况。
(2)半载波方式由集中器、采集器和485电能表组成。
半载波方式下，集中器和采集器(载波型采集终端)通过载波方式通信，采集器和电能表之间通过RS485连接，需要额外敷设RS485专用通信线路。
一般工作流程：集中器通过自动组网方式(包括主从式和分布式)与此集中器范围内的采集器(采集终端)建立完整的路由关系。每日集中器定时发出抄收数据命令，通过低压电力线按照当前的路由表与此集中器范围内采集器通信，然后采集器通过RS485总线与485电能表进行通信，获取线上电能表的各项数据。当有点抄任务时，集中器根据主站点抄命令按照当前路由表与指定采集器进行通信，然后采集器与指定电能表通过RS485专线进行通信，获取电能表的相应数据。
适用范围：由于系统需要敷设RS485通讯线路，所以适用于那些电能表集中安装、容易或允许敷设RS485的新建或规范的住宅小区。
(3)混合方式一部分电能表通过全载波方式与集中器进行通信，另有一部分电能表通过半载波方式与集中器进行通信。
混合方式根据现场实际情况不同，对于集中安装的电能表，表箱旁边安装载波型采集器(采集终端)，采集器与电能表之间通过RS485总线方式进行连接;对于用户电能表分散安装，或因楼宇之间不允许安装RS485通信线等情况的电能表，直接安装载波电能表;组网后的一般工作流程与上述两种基本方式类似。
(4)三种方式的比较：
1)全载波方式的优势是无需布线、易安装、易维护，但成本相对高一些;
2)半载波方式的优势是安装设备量少，成本相对较低，但需专门布线，安装施工难度和维护工作量多一些;
3)混合方式的优势是应用灵活，能够解决全载和半载混合模式的台区，但施工难度相对较大，管理起来复杂得多。
应用情况
载波通信方式成为低压集抄系统建设的，在国网采集系统中得到了广泛应用，按照统计情况分析，载波通信方式在部分地区日抄表成功率未达到95%。在实际应用中还有如下总体特点：
1)不受金属箱体屏蔽的影响;
2)不受钢混建筑物的影响;
3)不同变压器供电范围之间基本不受影响;
4)不需要人工干预，例如具备自动路由、自恢复等功能;
5)系统运维量少。
目前除了采集系统，电力线载波通信技术涉及到的其他应用领域还有：
(1)路灯控制系统：实现实时控制、故障监测、节能控制等;
(2)智能家居：家用电器只需接上电源就可以实现网上控制和互联;
(3)楼宇控制和智能化小区：通过电力线载波通信方式对高层楼宇用电、小区公共照明等进行远程智能化管理;
(4)光伏能源接入：利用电力线载波通信进行分布式光伏发电逆变控制和管理等;
(5)停车场管理系统、公共信息显示系统、安全防盗及消防报警系统等应用。
发展展望：
目前国家电网公司采集系统中主要的本地通信方式是低压电力线载波通信技术，也有部分地区使用微功率无线，从发展形势看，低压电力线载波通讯很可能长期占据主要本地通信方式。当然，随着用电信息采集系统业务应用不断深化和多专业功能支撑的拓展，可能在通信速率、稳定性方面提出更高的要求，很多行业人士看好高速的低压电力线载波通信技术！
（原标题：电力线通信技术应用现状及前景分析）
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