学文网一、电力载波通信技术介绍
电力网络的阻抗特性及衰减制约了信号的传输距离,低压电力线的噪声干扰又制约了信号的传输质量,要想把电力线变成理想的信道,必须进行调制。其调制方式从FSK,PSK,到DSS直接序列FH跳频,CHIRP宽带线性调频,OFDM正交频分等不断演进,其信道的有效频谱利用率和抗突发干扰噪声的能力越来越强。
二、载波技术在电力系统的应用现状
从七十年代开始,模拟制式的电力载波机已经较为成熟。随着技术的发展,到八十年代中期,载波技术开始了单片机和集成化***,一些小型化的多功能载波机开始应用。到九十年代中期,结合了DSP功能的软件调制技术和增益控制技术的数字化载波机开始流行,而全数字化载波机的问世,进一步提高了通信容量和信道可靠度,使得高、中、低压电网上都开始应用载波技术。长久以来,载波技术一直是电力通信网的基础通信网络,在调度、远动、保护等方面发挥了重要作用。随着电网规模的增大,其对管理和技术提出更高的要求,电力线载波通信由于其固有的弱点:通道干扰大,容易产生反射、驻波、谐振等现象,传送信息量小,管理维护造成的故障率高等,已经不适应现代电网对通信多方面、多功能的要求。随着光纤通信的发展,载波通信已经慢慢变成辅助通信方式。由于我国电力通信发展水平的不平衡,在一些不发达省份,载波通信技术在高压电力线路属于主用或备用通信方式,在中低压电网仍然是主要通信方式。而在一些发达省份或地区,主要的站点和线路的通信方式早已升级为可以传送大信息量且可靠性高的光纤通信。可以预见,随着经济和技术水平的提高,高压线路的载波通信必将被更加可靠的光纤通信取代,而中压线路和站点的通信方式将由其是否属于骨干线路来决定是否淘汰载波设备,唯一无法取代载波通信技术的的就是低压配电线路。低压配电线路由于其复杂的接线和居民住宅分布的多样性,无法将通信光缆敷设到每个居民住宅,而且在投资收益比率上,这种光缆到户的方法也无法接受。而如果采用载波通信的方式,利用现有的电力线路,则可以在增加极少投资的情况下建设一张覆盖全用户的载波通信网。现有的低压电力载波抄表系统就是利用10kV电力线和380/220V用户端电网作为集中抄表系统的载波通道传送数据,但是由于用户电网的某些时变特征和突发噪声对数据传输的影响在技术尚未得到根本解决,因此还存在着抄表盲区的现象。已经有公司采用中低压配电网进行两路数字载波通信,成功的将已有的水表、燃气表、电能表连接起来,提供水、天然气、电能的自动抄表功能。
三、未来载波技术应用方向
1电力通信
在35KV及以上的高压电力线路中,载波设备的升级或者淘汰将不可避免,但是偏远地区的变电站,通信光缆难以敷设的地区,载波技术仍会继续发挥作用。而且随着载波技术的不断升级,除了提供电话,保护等功能外,计量、生产管理、营销管理等功能也将被应用到载波技术上,在光缆无法到达的地区,这种载波通信方式将仍然是主流通信通道。同时,由于电力通信规程规定,站点的通信必须有两条不同物理路径的路由,这就表示,在升级单一光缆通信的同时,载波通道仍会作为一种备用的通信通道保留下来。智能电网的兴起,使得配电网负荷实时统计控制和智能化调度切换显得尤为重要,而配电网通信末端的载波设备由于其明显的成本优势和地理优势,如果作为“最后一千米”的接入网来考虑,其在智能电网的建设中会发挥更加重要的作用。另外,微型电网技术在近年来得到迅速发展,因为其规模灵活,移动性强,地域限制小等优点,带来了与主网通信上的不便,这使得以往由调度中心统一判断、调度的集中式控制方法难以有效运行,而通过电力线通信的载波技术无疑是这种新型电网通信的最佳解决方案之一。
2智能家居
智能家居是指利用综合布线技术,网络通信技术,安防和自动控制技术等将家居生活有关的设备集成控制的一套系统。由于现有家居很多不具备联网通信功能,需要一种具备载波通信功能的智能插座,利用家用220V电力线作为家用设备的载波通信通道,通过嵌入式系统感应,自动控制家用设备的电源,既可以达到人走断电的节电效果,又可以检测配电网负荷情况,并利用户外配电线路与配电调度主端进行通信,智能收集负荷,方便调度。同时,使用扩频通信技术将配网电力线作为上网通信路由已经得到实现,德国已经研制出“电网***”技术,通过公共电网的电力线来代替传统的电话网络实现数据传输,只需要一台专用的调制解调器插入电源插座,即可实现上网。按照致力于制定家用电力线网络通信技术标准的“家庭插电联盟(HPA:HomePlugPowerlineAlliance)”推出标准的描述,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,其传输速率可达14Mbit/s,未来仍有很大提升空间,发展潜力巨大。
四、结论
可以看出,载波通信技术虽然在中高压电力网中应用在逐渐减少,但是由于其便利的架设条件,这一技术在低压配电网中的应用开发才刚刚兴起,随着信息技术的发展和智能电网的建设普及,多样化的通信技术得到长足发展,而载波技术作为一种成本低廉而又开发潜力巨大的通信方式,必将会在未来发挥更加重要的作用。
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