摘要：随着电力体制改革的不断深化，电力用户借助分布式发电、储能系统和电动汽车等新兴技术已经具备了参与电力交易的能力，但传统电力系统的运行控制方式却难以适应新时代开放电力市场的需求。电力物联网的应用使得电力行业的整体运行质量得到显著提升。因此，作者结合国家重点科技项目建设和对营销用采系统通信支撑的经验总结、理论结合实际，对低压PLC技术进行应用方面的探讨。
关键词：电力线载波；物联网；PLC技术
在信息及通信技术高速发展的背景下，电力生产和消费变革带来的可再生能源、分布式能源、电动汽车和储能等新问题的推动下，泛在系统架构和物联网得到蓬勃发展。传统的能源供应系统将演变到基于互联网上的优化能源的交互式发展上，使该系统具有在能原应用中各种场景下的广泛应用。目前，中国现有的电力“发、输、变、配、用”系统已经实现了电力生产和关键数据的有效连接，但是，现有的数据连接不会收集或分析大规模用户端数据、电力系统状态数据和新的智能能源技术及其新的业务数据，而互联网技术的应用可实现各种电力系统的大规模数据间连接。因此，创建和发展能源互联网与电力生产的有效连接，创新一种新模式是当前热点话题。
一、物联网概述
从基本定义上出发，物联网是在网络协议下制造一个虚拟空间，然后借助物联网将虚拟空间内的信息资源共享。在整个物联网体系结构中，主要以感知层结构、网络层结构和应用层结构为主。感知层结构的主要功能是负责接收相应功能区域内的各种网络信息资源，同时将网络内部结构相连接，并通过无线网络将所附属的通信设备同时连接到网络结构中，以实现对接收信息的控制与操作。而网络层结构在整体体系中主要起到传输信息的作用，应用层主要针对智能手机、计算机和平板电脑等智能终端设备，所以应用层结构主要是负责应用层与用户之间的信息交换与共享。因此，在物联网系统中，物联网的用户端不仅仅局限于人，而是实现了从人到物的扩大。
二、PLC技术痛点
低压电力线载波通信技术，其技术痛点主要体现在以下几方面：
1.信号衰耗大
低压电力线PLC，是通过用户电缆本身直接为用户进行信息传输的，因此，其主要是受所承载线缆的影响，在其线路传输过程中，由于负荷情况复杂多变，同时各线路的节点对外阻抗也不同，进而导致其信号在运行过程中，经常发生谐振、反射干扰的情况，降低了载波信号质量，最终造成信号失真。
2.噪声干扰
对于低压电缆而言，在信号承载过程中，受其自身性质的影响会产生一定的噪声，主要分为突发噪声、周期噪声、脉冲噪声等。在自身的LCR振动范围内，其产生的频率也对其实际的信号产生一定的影响，并对载波进行抵消，严重的会影响其通信指标。
3.存在不确定性因素
在低压电力线载波传输过程中，直接通过当前的用户线承载，低压电力线与接入的负载构成回路，从而形成共振电路。实际传输的载波信号其经常处在低阻抗区域，由于低阻抗区域出现具有不确定性，使其输入阻抗具有时变效应，难以确定。受多种不同属性负载投入运行的随机性与时变性影响，其传输效果具有不确定性。
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三、低压电力线载波通信技术的应用
1.智能家居化应用
随着人民对高质量生活水平的追求不断提高，智能家居已由概念进入实践，如，现阶段智能家居网络构建，需要一种合适的技术手段，将家居控制器、家用设备等与PC机进行连接组网，构建家居智能网络从而将各种设备进行智能化控制。针对智能家居用户用电设备均是通过低压电力线提供电源，可以在不安装与设置信号线、在家居原有环境下、在不更改原有使用习惯的情况下，通过载波通信利用因特网，实现网络的链接组建，实现智能控制，成为当前人们进行家庭智能构建的主要方式。例如，较为典型的是电力宽带上网系统的应用，利用当前的低压电力线上网时，首先通过其电力调制解调器，将信号进行合理的分析，并通过正交频分复用进行调制，将其调制为特殊电力信号，并将其进行有效的传送，传送至载波设备中，并进行有效的转换，以实现上网的功能。
2.系统运行管理云平台
随着能源改革的不断深入和推动，随机、不稳定性的可再生新能源（如风能和光伏等）的出现和大量接入，保证电力系统安全稳定运行是摆在我们面前的一大挑战。目前，业内正在通过不断提高监测的全面覆盖以及精准预测的能力，来解决在发电、输电、变电和配电四个重要的业务场景中出现的以上问题。监测手段除了传感设备以外，还有无人机、机器人等智能设备。通过对电力系统安全性、经济性要求，以及发、输、变、配系统的智能运行和维护要求，站点和网络，系统的智能自动运维，也是建设实施方向。泛在电力物联网可以通过应用复杂数据运算结果来捕获和监控系统故障，快速显示错误警告，从而智能地诊断故障原因及定位故障点，通过智能优化模型算法创建修复计划。找出的故障点信息与网络拓扑信息相结合，可以快速切换备用网络或设备，为识别错误并执行自动修复赢得时间，以减少经济损失。
3.在电力设备监测中的应用
对于电力设备的监测，集中体现在对电网系统中信息的整合，主要包括信息的收集、传输和分析三大部分。信息收集是整个检测系统实施运转的重要基础环节。物联网对于电力设备的监测使得设备尽可能地处于正常状态下运转，一旦出现故障能够予以及时的维修，同时，智能的监控系统能够使得电力设备根据实际运转情况自行调节，以实现节能降耗。
4.综合通信网络及信息安全技术研究
综合通信网络是综合能源服务及交易平台的“传输媒介”，其可为设备状态信息、电力交易信息和调度控制命令等多种类型的业务提供可靠安全的信息交互通道。综合能源服务平台不仅涉及电力系统中设备运行的状态信息，还需要处理海量的电力客户用能信息，通信网络所覆盖的范围更广、程度更深且形式更复加杂。传统电力系统当中采用的电力线载波和专用光纤通信等“点对点”的有线通信方式存在施工复杂、投资成本高且使用环境受限的弊端，因此泛在电力物联网的通信网络应当根据实际工况和经济成本等因素灵活选择局域网、Zigbee和5G等新兴的各类有线和无线通信方式进行组网。其次，针对不同对象所使用的不同通信方式，为了保证各类设备的高效接入，需要制定泛在电力物联网专用的通信标准，构建具备设备自识别、自动注册和跨平台信息交互的通信协议。
结束语
随着科学技术的不断发展，电力物联网逐步朝着更加现代化和智能化的方向发展，也进一步促使整个电力系统的稳定可靠运行。同时低压电力载波通信技术的发展创新，是科研工作者研究的重点之一，存在广阔的市场空间。所以，泛在电力物联网的实施，可以连接电力系统内外部及产业资源需求，打造“源网荷储”能源互联网平台，推进“互联网+”业务发展新业态。
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论文作者:楼鸿鸣
论文发表刊物:《电力设备》2019年第21期
论文发表时间:2020/3/17
标签：电力论文; 载波论文; 电力线论文; 低压论文; 信息论文; 能源论文; 设备论文; 《电力设备》2019年第21期论文;