貴州省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 彭 磊

關(guān)于低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)的探討

貴州省郵電規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司 彭 磊

現(xiàn)階段，世界各國(guó)對(duì)電力通信產(chǎn)品研發(fā)十分關(guān)注，例如索尼等，研發(fā)出多種電力通信產(chǎn)品，積累了一定成功經(jīng)驗(yàn)，部分技術(shù)已經(jīng)在產(chǎn)品內(nèi)應(yīng)用。我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)在發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，信息化建設(shè)水平建設(shè)提升，電力通信技術(shù)也進(jìn)入到全新發(fā)展階段。本文在對(duì)低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)，重點(diǎn)對(duì)低壓電力線數(shù)據(jù)通信特征進(jìn)行分析，了解低壓電力線數(shù)據(jù)通信標(biāo)準(zhǔn)，了解低壓電力線通信數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)內(nèi)所應(yīng)用到的技術(shù)，希望能夠?yàn)榈蛪弘娏€數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)提供一定幫助。

低壓電力線；載波通信；通信設(shè)計(jì)

前言

低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術(shù)屬于數(shù)據(jù)交換及傳遞內(nèi)所應(yīng)用到的技術(shù)手段，是主要載波方式。低壓電力線數(shù)據(jù)通信技術(shù)在低壓電力線內(nèi)應(yīng)用，具有十分顯著優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而具有良好發(fā)展掐近景。社會(huì)在不斷發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，電力網(wǎng)建設(shè)越加完善成熟，可以滿足人們正常生活對(duì)于電能需求。

1.電力通信技術(shù)概述

電力通信技術(shù)屬于一種傳輸通道，低壓電網(wǎng)為通信信號(hào)。數(shù)字信號(hào)在傳輸內(nèi)，數(shù)字信號(hào)頻率需要調(diào)制處理，進(jìn)而才能夠與低壓電力信號(hào)相耦合。電力通信技術(shù)在落實(shí)內(nèi)，媒介為低壓電信號(hào)，數(shù)字信號(hào)可以精確穩(wěn)定傳輸?shù)接脩?hù)客戶(hù)端，數(shù)字信號(hào)頻率在調(diào)制之后，數(shù)字信號(hào)及電信號(hào)才可以相互分離，完成信號(hào)傳輸工作。

現(xiàn)階段，我國(guó)電網(wǎng)環(huán)境相對(duì)而言較為特殊，電網(wǎng)在傳輸內(nèi)非常容易受到噪聲或者是信號(hào)減弱等因素影響，這樣就會(huì)造成數(shù)據(jù)信息在傳遞內(nèi)，數(shù)據(jù)信息碼出現(xiàn)丟失或者是混亂請(qǐng)款。正常開(kāi)說(shuō)，噪聲主要表示電力線所存在的高音噪聲，電力線出現(xiàn)噪聲具有一定隨機(jī)性。因此，電力通信技術(shù)在控制內(nèi)，關(guān)鍵控制環(huán)節(jié)就是對(duì)電力線噪聲的控制[1]。

2.低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)應(yīng)用

低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)不僅僅是載波通信手段，并且也是通信形式，是電力網(wǎng)穩(wěn)定高效運(yùn)行的基礎(chǔ)技術(shù)類(lèi)別。低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)也是一種無(wú)線技術(shù)，進(jìn)而也就包含無(wú)線技術(shù)所具有的電話線、無(wú)線通道等內(nèi)容。電力線在呈現(xiàn)信息傳遞功能內(nèi)，可以對(duì)十分復(fù)雜的數(shù)據(jù)信息傳遞，特別是電力線信息傳遞經(jīng)濟(jì)成本較為低廉，因此得到了各領(lǐng)域?qū)﹄娏€信息傳遞高度關(guān)注。

低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)所產(chǎn)生的脈沖噪聲具有較高能量，并且脈沖噪聲還具有瞬間特征。因此，低壓電力線數(shù)據(jù)載波通信技術(shù)內(nèi)載波信號(hào)在傳輸過(guò)程中，非常容易受到外部環(huán)境因素影響，出現(xiàn)錯(cuò)碼率可能性較高，客戶(hù)終端無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)碼，及時(shí)對(duì)錯(cuò)碼進(jìn)行糾正，與此同時(shí)電力網(wǎng)非常容易出現(xiàn)多徑效應(yīng)現(xiàn)象，造成電力網(wǎng)出現(xiàn)這種情況主要原因是電力網(wǎng)阻抗不匹配。電力線在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)，正常情況下需要同時(shí)應(yīng)用多種調(diào)試方式，例如dmt調(diào)制、qam調(diào)制、振幅鍵控等。

為了能夠有效提升電力網(wǎng)數(shù)據(jù)傳遞效率，電力網(wǎng)還可以應(yīng)用多載波并行傳輸技術(shù)。本文在對(duì)低壓電力線數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)方式了解之后，也對(duì)低壓電力線數(shù)據(jù)傳遞設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了一定了解[2]。

3.低壓電力線載波通信標(biāo)準(zhǔn)

低壓電力線載波通信標(biāo)準(zhǔn)一共有三種，分別為phn標(biāo)準(zhǔn)、cea標(biāo)準(zhǔn)、cebus標(biāo)準(zhǔn)。早在1992年，美國(guó)就正式對(duì)家庭所應(yīng)用的cebus聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了明確規(guī)定，現(xiàn)階段該標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)獲得了國(guó)際認(rèn)證。Cebus聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用內(nèi)，主要在低速數(shù)據(jù)傳遞內(nèi)應(yīng)用。第一個(gè)家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是在2001年制定并且發(fā)布，所應(yīng)用到的技術(shù)為intellon，所應(yīng)用到的調(diào)制技術(shù)為ofdm，數(shù)據(jù)信息在傳輸內(nèi)，傳輸速度超過(guò)14mbps。電力線家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)在應(yīng)用內(nèi)，可以在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用，節(jié)點(diǎn)文件在傳輸內(nèi)可以應(yīng)用家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，流媒體文件在傳輸內(nèi)可以應(yīng)用家庭網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)。早在1988年，消費(fèi)電子協(xié)會(huì)就構(gòu)建了專(zhuān)門(mén)聯(lián)合機(jī)構(gòu)，其中包含多個(gè)技術(shù)公司[3]。

4.高速數(shù)據(jù)通信方法介紹

Intellon技術(shù)在越加完善成熟之后，數(shù)據(jù)信息傳輸速度顯著提升，并且可以在無(wú)線通信內(nèi)應(yīng)用，與擴(kuò)頻通信技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而有效提升數(shù)據(jù)傳輸速度及效率，有效提升數(shù)據(jù)有效性。低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)內(nèi)，還可以應(yīng)用正交頻分復(fù)技術(shù)，該技術(shù)也被稱(chēng)之為ofdm技術(shù)。正交頻分復(fù)技術(shù)在應(yīng)用內(nèi)，數(shù)據(jù)可以在多個(gè)載頻內(nèi)進(jìn)行傳遞，主要原因是由于正交頻分復(fù)技術(shù)內(nèi)應(yīng)用到了多載波傳遞技術(shù)。

傳統(tǒng)低壓電力線數(shù)據(jù)在傳輸內(nèi)，經(jīng)常容易出現(xiàn)多徑衰落問(wèn)題，但是正交頻分復(fù)技術(shù)在應(yīng)用內(nèi)，就可以有效解決低壓電力線數(shù)據(jù)通信所存在的多晶衰落問(wèn)題。低壓電力線數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)信息內(nèi)應(yīng)用，數(shù)據(jù)信息傳輸速度可以顯著提升，正常情況下信息傳輸速度可以超過(guò)100mbps。技術(shù)公司對(duì)低壓電力線數(shù)據(jù)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了多年分析研究，并且研究成果已經(jīng)較為成熟。

近幾年，擴(kuò)頻通信技術(shù)與正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)在越加完善成熟情況下，應(yīng)用范圍更加廣泛，取得了良好應(yīng)用成果，這兩個(gè)技術(shù)在低壓電力線數(shù)據(jù)通信內(nèi)應(yīng)用，都可以有效解決傳統(tǒng)低壓電力線數(shù)據(jù)通信所存在的多晶衰落問(wèn)題，同時(shí)提升低壓電力線數(shù)據(jù)通信抗干擾性能可以顯著提升，屬于良好通信技術(shù)，在低壓電力線數(shù)據(jù)通信內(nèi)應(yīng)用具有良好效果。擴(kuò)頻通信技術(shù)與鄭嬌品調(diào)制技術(shù)相比較，正交頻分復(fù)用調(diào)制技術(shù)調(diào)制效率更高，擴(kuò)頻通信功能可以有效降低。因此，低壓電力線數(shù)據(jù)通信速度需要超過(guò)10mbps，可以應(yīng)用正交頻分復(fù)用形式，在其他地點(diǎn)內(nèi)可以應(yīng)用擴(kuò)頻通信技術(shù)[4]。

5.正交頻分復(fù)用技術(shù)設(shè)計(jì)方案

低壓電力線通信技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了較長(zhǎng)時(shí)間，因此低壓電力線通信技術(shù)已經(jīng)較為完善成熟，傳輸速率相對(duì)較低，進(jìn)而可以在遠(yuǎn)程抄表內(nèi)應(yīng)用?？茖W(xué)技術(shù)水平在不斷提升過(guò)程中，低壓電力線在數(shù)據(jù)傳輸上速度可以顯著提升，逐漸在電力網(wǎng)內(nèi)廣泛應(yīng)用。正交頻分用技術(shù)低壓電力線數(shù)據(jù)通信內(nèi)應(yīng)用，數(shù)據(jù)在傳輸內(nèi)可以高效分析，將數(shù)據(jù)劃分為多個(gè)子信息流，采取低速數(shù)據(jù)流形式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而構(gòu)成多個(gè)子載波，進(jìn)而對(duì)子載波進(jìn)行轉(zhuǎn)換調(diào)制。

正交頻分復(fù)用技術(shù)在應(yīng)用內(nèi)，可以有效縮短子載波之間間距，并且將間距縮短到最小范圍內(nèi)，不同子載波之間并不需要設(shè)置警戒頻率。正交頻分復(fù)用技術(shù)在應(yīng)用內(nèi)，具有良好噪聲抵抗性能，并且還具有良好抗干擾能力，可以有效防治電力線出現(xiàn)多徑效應(yīng)。但是正交頻分復(fù)用技術(shù)在應(yīng)用內(nèi)也存在一定局限性，主要為峰值功率相對(duì)較高，在今后研究?jī)?nèi)還需要進(jìn)一步分析[5]。

6.結(jié)論

低壓電力線作為電力系統(tǒng)內(nèi)主要技術(shù)，可以有效提升電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量。正交頻分復(fù)用技術(shù)與擴(kuò)展頻譜技術(shù)都較為完善成熟，已經(jīng)能夠在低壓電力線數(shù)據(jù)通信內(nèi)應(yīng)用，電力線數(shù)據(jù)通信傳輸效率顯著提升。低壓電力線數(shù)據(jù)通信設(shè)計(jì)雖然已經(jīng)相對(duì)較為成熟，但是在實(shí)踐應(yīng)用內(nèi)還需要進(jìn)一步完善。

[1]高強(qiáng),王艷陽(yáng),楊紅葉,劉娜．基于多進(jìn)制擴(kuò)頻的低壓電力線抄表技術(shù)的研究[J]．電力系統(tǒng)保護(hù)與控制,2014,05:136-141．

[2]肖勇,張捷,黨三磊,劉?。悄苡?jì)量設(shè)備電力線載波通信測(cè)試系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．電測(cè)與儀表,2014,13:14-20．

[3]姜鳳嬌,趙曉鳳,趙樹(shù)平．基于RISE3201的低壓電力線載波通信方法研究[J]．微型機(jī)與應(yīng)用,2010,08:59-61+65．

[4]李剛．芻議電力載波通信“瓶頸”因素[J]．經(jīng)營(yíng)管理者,2010,21:146．

[5]徐鑫,戴明川,徐焜耀,張俊佳．低壓電力線載波通信結(jié)合濾波器設(shè)計(jì)[J]．現(xiàn)代電子技術(shù),2012,19:191-194．

彭磊（1980-），男，研究方向：通信設(shè)計(jì)。