【摘 要】當前，電力載波通信作為一種高效、便捷的數(shù)據(jù)傳輸方式，已經(jīng)在我國電網(wǎng)建設(shè)中得到普遍應(yīng)用。本文以SC1128電力載波芯片為基礎(chǔ)，提出了一種電力載波通信線路設(shè)計方案，并介紹了相應(yīng)的電路設(shè)計圖，利用低壓線傳輸信號，有覆蓋范圍廣、節(jié)省成本的顯著優(yōu)點，這一技術(shù)在電力信號傳輸、智能電網(wǎng)監(jiān)測、智能小區(qū)監(jiān)測等方面的應(yīng)用較為廣泛。

【關(guān)鍵詞】電力載波 線路設(shè)計 方案

近些年來，我國電網(wǎng)建設(shè)取得了巨大成就，通信技術(shù)也在穩(wěn)步提高，通信線路、通信設(shè)備的管理問題日益突出，在通信線路管理中的出現(xiàn)的問題，多數(shù)是由線路設(shè)計不合理導(dǎo)致的。電力載波通信技術(shù)能夠有效保證通信質(zhì)量，是解決電力信號傳輸問題的有效途徑之一。利用SC1128電力載波芯片設(shè)計的通信線路，具有連接便捷，布線時間短等優(yōu)勢，能夠有效保障信號的穩(wěn)定性與安全性。

一、電力載波通信技術(shù)概述

電力載波通信技術(shù)是利用特定型號的調(diào)制解調(diào)器處理傳輸信號，使之形成特定的載波信號，再把設(shè)置好的信號發(fā)送到電力線上，以實現(xiàn)信號的傳輸與數(shù)據(jù)交換的通信傳輸方式。電力載波通信技術(shù)是建立在配電網(wǎng)基礎(chǔ)上的，它能夠?qū)崿F(xiàn)通信網(wǎng)內(nèi)部以及各通信網(wǎng)絡(luò)之間的通信，它利用電力線作為傳輸信號的介質(zhì)，有效避免了新通信網(wǎng)的投資與建設(shè)。當前，隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，光纖等寬帶通信方式有取代電力載波通信技術(shù)的趨勢，但電力載波通信技術(shù)仍具有成本低廉、可靠性強、覆蓋范圍廣、速度快、移動性強等優(yōu)勢，在電網(wǎng)的自動抄表系統(tǒng)、智能電網(wǎng)控制、家居智能化等方面有廣泛的應(yīng)用前景，提高電力線載波通信設(shè)計技術(shù)已經(jīng)是電力載波通信技術(shù)發(fā)展的必然要求，電力線載波芯片SC1128是一種專門為工業(yè)領(lǐng)域電力網(wǎng)絡(luò)通信傳輸與家庭通信而設(shè)計的調(diào)制解調(diào)器，具有安全性能高、處理速度快、穩(wěn)定性強的優(yōu)勢，能夠保障信號傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

二、電力載波通信的硬件設(shè)計

電路的硬件設(shè)計原理比較復(fù)雜，一般通信部分采用串口通信，大體的設(shè)計流程如下圖所示：

當前，比較常用的電力載波通信芯片有：XR2210套片、ST7538、PLT-21、SC1128等，SC1128芯片有比較強的抗干擾性能，并且SC1128芯片里集中了擴頻與解擴、D/A與A/D雙向轉(zhuǎn)換、電子計算器、輸入驅(qū)動、輸出信號轉(zhuǎn)碼、芯片電壓檢測以及串口通信等功能。

（一）電路耦合設(shè)計。電路的耦合設(shè)計是指電力載波信號的輸入與輸出通路的設(shè)計，在電路設(shè)計過程中，要考慮220V電路的傳輸損耗，信號接收后的耦合轉(zhuǎn)化裝置。在變壓器分壓后，220V線路在變壓器中繞3-8匝就能滿足信號傳輸要求，在輸入通道要連接一個電阻，以控制電力輸送過程中的不穩(wěn)定電壓。

（二）濾波電路設(shè)計。在電力載波通信設(shè)計方案中，濾波電路設(shè)計是相當復(fù)雜的，設(shè)計人員要根據(jù)SC1128芯片的初始化設(shè)置要求設(shè)計，同時要考慮阻抗是否匹配的問題。筆者建議在濾波器的設(shè)計過程中使用四級濾波，四級濾波的性能穩(wěn)定，安全系數(shù)高，具體的設(shè)計參數(shù)有載波頻率、帶通濾波器的中心頻率、頻率波動范圍等參數(shù)可以根據(jù)芯片設(shè)計公司的使用說明書進行設(shè)置，設(shè)計完成后可以才用專業(yè)軟件進行模擬仿真來評估芯片內(nèi)電容的具體參數(shù)。

（三）放大電路設(shè)計。通信線路的放大設(shè)計要根據(jù)電路信號的輸出功率確定，方案設(shè)計要以SC1128芯片的輸出方波為基礎(chǔ)，實現(xiàn)電子芯片功率放大用1-6個三極管即可實現(xiàn)，電路設(shè)計放大的目的在于將濾波后的傳輸信號放大80倍以上，以達到增大信號傳輸?shù)哪康?，信號放大要特別注意信號失真的問題，方案設(shè)計人員可以采用增加三極管、提高輸出功率的措施，保證信號放大后，其通話質(zhì)量、抗干擾性都要維持在合理的水平內(nèi)。

三、電力載波通信技術(shù)

（一）中繼技術(shù)。電力線通常處于復(fù)雜的通信環(huán)境中，設(shè)計人員要提高通信的可靠性、信號傳輸?shù)陌踩?，通過加大信號傳輸頻率、控制輸出阻抗等來是實現(xiàn)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，其作用是有限的，比較有成效的措施是采用中繼技術(shù)、擴頻技術(shù)。

自適應(yīng)中繼協(xié)同技術(shù)是一種優(yōu)秀的傳輸技術(shù)，它可以較大幅度的提高電力載波通信系統(tǒng)的通信質(zhì)量，而且在技術(shù)上也是可靠的，設(shè)計人員一般采用靜態(tài)中繼的方法，其主要設(shè)計思路是：主集中器與各分站的采集器通過較為發(fā)達的電力線相連，在電路進行安裝設(shè)計時，各分站采集器要對全網(wǎng)進行定期監(jiān)測，從而得到與子站相聯(lián)系的地址，同時將信號傳輸給主基站，主站根據(jù)子站的信號生成能與各分站地址相同的通信地址。在程序運行過程中，如果主集中器和各分站的通信地質(zhì)匹配失敗時，主站要通過控制中心存儲的通信地址，逐個使用能與其通信的分站進行調(diào)配，直到主站與各分站通信暢通為止。

中繼技術(shù)可以充分利用主站與分站的有效調(diào)節(jié)發(fā)送有效信息，還可以在信號通道空閑時維持低水平的的數(shù)據(jù)速率，能夠有效提高電力線載波的安全性、可靠性以及線路的抗噪聲的能力。

（二）擴頻技術(shù)。電力線載波通信主要擴頻方式是直接序列擴頻，直接序列擴頻是指設(shè)計人員利用高頻度的擴頻碼序列去擴展信號的頻譜，在通信的終端利用相同的擴頻碼序列進行解碼，將擴寬的信號轉(zhuǎn)化為初始的傳輸信號。為保證通信線路的質(zhì)量，一般采用PSK調(diào)制。擴頻技術(shù)具有隱蔽性強、通話質(zhì)量高、抗干擾性能好、兼容性強的優(yōu)勢。在一般電力載波通信線路的設(shè)計過程中，擴頻技術(shù)是必不可少的。

四、結(jié)語

隨著我國電力技術(shù)的迅速發(fā)展，電力載波通信技術(shù)越來越受電力工作者的重視，電力載波通信線路的設(shè)計關(guān)系著線路的安全性與傳輸信號的穩(wěn)定性，在其設(shè)計過程中，設(shè)計人員要采用質(zhì)量高的傳輸芯片，采用先進的電力載波通信技術(shù)，爭取實現(xiàn)信號傳輸?shù)姆€(wěn)定性與安全性。

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