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摘要：随着数字化时代的到来，低压电力线通信方式受到了越来越多的关注。电力线载波通信（PLC）是电力系统特有的、基本的通信方式。对于低压配电网来说，利用电力线来传输用户用电数据，实现及时有效收集和统计，是国内外公认的最佳方案。
关键词：低压、载波、通信技术
为了保证电力系统能够安全稳定运行，利用电力线传递信息的技术即“电力线载波通信”得以产生。电力线载波通信（PowerLineCarrierCommunication）简称PLC，即人们常说的“电力线上网”，是借助于电力线这种介质来进行载波传输信息的一种通信方式，是电力系统特有的、基本的通讯方式。它是建立在电力输送网络基础上的，实现电力线通信网络内部的各个节点之间以及与其他通信网络通信的系统。作为电网调度自动化、管理现代化、运营市场化的核心与电力通信网络的基础，电力线载波通信一直是相关部门研究和发展的重点。
一、低压电力载波通信的基本原理分析
1、扩频载波通信技术
扩频载波通信技术是近年来发展起来的一项新技术，可在民用通信上得到广泛的应用。这项技术是将所发送的信息展宽到一个比信息带宽得多的频带上，然后通过接收端的接收再将其恢复到信息带宽的一项技术。扩频通信技术是利用伪随机编码来调制待传送的信息数据，从而实现对频谱扩散后的传输，然后在接收端采用同样的编码对其进行解调和相关的处理。
根据相关的科学理论，如果将频带的宽度适当地增加，就可以在较低的信噪比情况下，用相同的信息率以任意小的差错概率进行传输信息。这说明，频谱扩展技术可以很好地对信号进行隐蔽，而且还具有很好的抗干扰能力，能够适应低压电力网络中的复杂的各种噪音的干扰。
2、正交频分复用原理
正交频分复用技术主要是利用相互重叠的子信通道和应用并行数据传输技术以及正交频分复用技术来实现对信息的传输，它一种利用多载波的调制技术。这项技术可以将所要传输的信息分为多个子信号，然后利用这多个子信号分别对多个相互正交的子载波进行调制，随后再同时发送，最后在接收端对这些数据进行整合，从而达到提高数据传输效率的目的。并行数据传输可以通过提高多个信号的扩散效率来有效抵抗脉冲干扰噪声的影响。
在具体的发送过程中，首先对所发送的串行数据信号进行串并转换，将串行数据转换为并行数据，然后进行相应的调制，同时在码元之间插入循环前缀，再将之前的并行数据转换为串行数据，经过滤波以后，这些数据被耦合到低压电力线进行信号传播。在接收端，通过对接收到的信号的相应处理，再通过相应的变换就可以恢复到初始传播的信号。
同扩频载波通信技术一样，多载波的正交频分复用调制技术也具有很好的抗干扰能力，另外，还具有较高的带宽利用率，而且它还灵活地将信息分配到不同的载波频宽，因而可以很好地克服窄带干扰和频率选择性衰落，而且它还可以通过与前向纠错码结合来实现对脉冲噪音的干扰。因此，正交频分复用技术是在低压电力配电网上实现高速数字的传输的理想选择，它与信道编码和交织技术的结合能够达到可靠和有效的通信效果。
二、低压电力载波通信的关键技术分析
1、直接序列扩频技术
这种技术就是在发射端利用高速率的扩散序列将信号频谱扩散出去，在接受段用相同的扩频码序列对信号进行扩散，将接收到的信号还原为原来的信号。这种技术的抗干扰能力十分强大，而且不易对其他的信号产生影响，也不易被其他接受装置截获，应用十分可靠。
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2、多载波码分复用技术
这项技术的就是将正交频分复用技术直接应用于载波码分复用技术上。它是首先将每个信号进行扩频，再将扩频后的每个芯片调制到一个载波上，再通过信道进行传输。而在接收以后，需要进行正交频分复用的解调、解扩以及进行并行和串行之间的变换，从而实现对原始信号的检测和恢复。多载波码分复用技术的抗干扰能力也相当强大，而且还具有极高的频带利用率，能够有效将由于时延扩展而出现的负作用避免，与正交频分复用技术相比较，其克服子载波的衰落作用更加明显。
另外，链码自适用调制技术可以保证对信息的发送成功，因为在信息发送不成功的情况下，利用该技术可以尝试重新发送，直到发送成功为止。自动中继技术可以有效提高中继信号的质量，降低误码率。
三、低压电力线载波通信技术在国内的应用
低压电力线载波通信技术无需占用无线频道资源、无需布线、省工省钱、维护简单的优点。随着社会的发展和电力网络的开放，低压电力载波通信技术在我国的应用越来越广。目前其典型的应用包括家居智能化领域、自动抄表领域以及新型智能化小区领域等等。
在现代社会，随着城镇居民数量不断增多，各个居民小区的数量也不断增加。为实现小区管理自动化、通信自动化和安全自动化，因此利用低压电力载波通信技术无可比拟的优越性，设计出各种系统，如水、电、气的远程抄表及供应管理系统、停车场管理系统、公共信息显示系统、室外监控系统等等。
设备监控或报警系统和自动抄表系统很相似，唯一的区别在于系统的核心设备是电力载波模块，而且该系统能实现实时的双向通信。在上行通信时，电力载波模块负责监视各个终端设备（如传感器、控制器等），并将其状态信号进行调制处理后耦合到低压电力线上。在远处的接收端，同样有一个载波模块，负责接收来自下面各个载波模块的信号并分别对其进行解调等处理后上传至主控计算机中。如果发生异常或紧急情况，主控计算机会立即发出控制信号，通过相同的路径向下传输，最终实现对终端设备的控制或报警功能。
其实，对于各种商用大厦、办公大厦、酒店和宾馆等，低压电力载波通信技术同样具有广泛应用前景。
四、低压电力载波通讯技术未来发展方向
对于低压电力线载波通讯技术未来的发展方向，尽管各厂家目前所采用的技术方案不尽相同，但针对各载波厂家产品更新换代情况以及国家智能电网建设中的进一步要求，有以下几方面仍是有迹可循的：
进一步提高电力线载波通讯速率，满足数据采集及远程拉合闸的实时性要求，满足电网公司在远程预付费方面的应用。降低载波发射功率，采用过零发送等手段避免连续发送对电网造成的干扰，防止出现因载波应用导致用户继电保护开关误动作事件。部分用电现场载波干扰源的存在以及长距离架空线路、地埋线路对载波通讯的影响，载波抄表的瓶颈依然存在。通过电力线载波通讯技术与微功率无线通讯技术的融合，电力线载波通信技术与光纤通讯技术的融合成为载波厂商需要考虑的内容。鉴于目前窄带调制方式FSK,PSK的中心频率高于欧洲标准以及宽带电力线载波通讯技术的发展，OFDM方案仍是下一步的研究重点，同时会进一步加强对G3标准的研究。集中式路由是目前路由算法的核心，但分布式路由以及盲中继路由方案的研究仍将继续开展支持采集器无地址方式的应用，具备表号搜索、事件主动上报功能会成为以后国网及各省市招标的强制要求，将成为各载波方案的必备功能。
五、结束语
电力线载波最大的优势就是可以利用无所不在的配电网络作为通信媒介，它是世界上分布范围最为广泛的、最为现成的通信资源。随着电力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集成电路在电力载波通信中将发挥巨大作用。
参考文献
[1]魏春娟.低压电力线载波通信的应用与发展[J].低压电器,2011,(9).
[2]杨润芳，李海曦，王蓉.浅谈电力线载波通信技术[J].企业技术开发，2012，31（31）：48-50.
论文作者:卢顺
论文发表刊物:《基层建设》2016年16期
论文发表时间:2016/11/10
标签：载波论文; 电力线论文; 技术论文; 低压论文; 信号论文; 通信论文; 正交论文; 《基层建设》2016年16期论文;