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电力线通信技术在国内外的应用

2018-11-27 9:19:02 次浏览

电力线通信通常以电网的电压等级划分,可以分为高压电力线通信(35kV以上)、中压电力线通信(1kV~35kV)和低压电力线通信(1kV以下,380V/220V)。从所使用的载波信号频率、频带宽度和数据传输速率角度划分,低压电力线通信技术分为窄带电力线通信技术与宽带电力线通信技术。

中泽智慧路灯控制系统

电力线窄带通信(NPLC)技术

频率范围:一般采用9k~500kHz,美国FCC规定为100k~450kHz,欧洲电气标准委员会(CENELEC)的EN50065-1规定为3k~148.5kHz;

通信速率:一般为几百bps~几十Kbps;

调制技术:FSK、BPSK、扩频、OFDM调制、工频过零调制等。

电力线宽带(BPLC)通信技术

使用频率:2MHz~30MHz之间

通信速率:1Mbit/s以上,物理层速率最大为200Mbit/s,TCP/IP层速率可达80Mbit/s以上;

调制解调技术:各种扩频通信技术、OFDM技术等。

路灯监控管理系统应用

国内外应用及技术特点

国内应用

低压电力线载波通信在国内的应用如下:

1、低压电力线窄带载波通信技术

低压电力线窄带载波通信技术用于采集系统,应用时间较早,规模最大。近年来,随着低压电力线载波通信技术逐步完善,路灯控制系统厂家中泽电子专注于技术开发和应用,采用的技术主要有扩频加窄带频移键控(FSK)、扩频加窄带相移键控(PSK)、正交频分复用(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing,OFDM)等,在用电信息采集、能源管理、楼宇监视和路灯控制等领域均有大规模的应用。

2、低压电力线宽带载波通信技术

最近几年,低压电力线宽带通信技术得到了迅速的发展,在用电信息采集方面也有了大量的应用。我国多家公司的产品在电力线宽带接入和基于电力线宽带的用电信息采集等方面都有了较为成熟的应用。

为解决低压电力线宽带载波通信核心芯片一直以来依赖进口的问题,降低电力线宽带载波相关设备的造价,实现电力线宽带通信技术的自主发展,2010年1月国家电网公司正式立项研制具有自主知识产权的电力线宽带通信芯片及其实用化解决方案。

国内低压电力线宽带载波通信技术标准制定较晚,2010年,我国发布了电力行业标准《DL/T395-2010低压电力线通信宽带接入系统技术要求》和邮电行业标准《YDB055.1-2010宽带客户网络联网技术要求第1部分:电力线(PLC)联网》,全国电力系统管理及其信息交换标委会目前正在制定电力行业标准《智能用电电力线宽带通信技术要求》。

国外应用

1、低压电力线窄带载波通信技术

国外低压电力线窄带载波通信应用在电力部门的自动负载控制和自动抄表领域起步较早,欧洲,英国SWAB公司1993年就实现了地区范围内远方抄表、自动收费、系统能源管理的功能。欧洲、美国以及国际上相关组织联盟先后推出多种窄带PLC标准,并规定了技术类型,典型技术有:扩频型频移键控(S-FSK)、频移键控(FSK)、相移键控(PSK)、多载波调制(multi-carriermodulationMCM,例如正交频分复用OFDM或离散多音频DMT)等。

基于IEC61334-5-1标准的S-FSK技术以及基于IEC14908-2标准的BPSK技术方案,在欧洲及美洲各地已经有大规模的应用。基于OFDM的电力线窄带高速载波通信技术正在兴起。欧洲PRIME、法电G3-PLC、电气与电子工程师协会IEEE、国际电信联盟ITU等联盟组织针对OFDM窄带高速PLC技术制定出相关标准,由于各技术标准的物理层参数例如频段、编解码方式、OFDM实现技术没有完全统一,难以实现之间的互联互通。

目前窄带OFDM技术在欧洲部分地区已经开始推广。国外的电力线载波通信芯片根据北美、欧洲等地区频率、标准、电网特性开发,在国内也有一些推广,但实际测试及运行结果并不理想,性能大多不如国内的PLC产品。

2、低压电力线宽带载波通信技术

从1997年起,随着高速PLC调制解调技术和芯片技术的突破,电力线宽带载波技术取得了快速发展。经过10余年的发展,电力线宽带通信技术已日趋成熟,在电网侧,电力线宽带通信技术主要用于用电信息采集或高级计量系统(AMI);在民用侧,电力线宽带通信技术主要用于家庭局域网(HAN)或室内网络(In-Home Network)。

技术特点

低压电力线载波通信是目前采集系统应用在本地信道的主流技术,具有广泛的适用性,主要特点包括:

1)可利用的电力线网络覆盖面大,直接接入计量装置,不用重新敷设专用通信线路,无需额外施工,节约相应投资;

2)不用进行专门的线路维护,节约维护费用和使用费用;

3)由于借助供电线路作为通信介质,在保证供电正常的情况下同时也保证了通信链路的连接;

4)配电变压器的供电范围与载波通信网络域相同,有利于台区线损统计计算和台区用户档案管理。

工程应用

低压电力线载波通信技术已经广泛应用于国外AMI的各个场合,在国内自动抄表领域也已经基本走上实用阶段。目前低压载波通信是国家电网公司采集系统中最主要的本地通信方式,所占比例高达70%以上。

目前除了采集系统,电力线载波通信技术涉及到的其他应用领域还有:

(1)路灯控制系统:实现实时控制、故障监测、节能控制等;

(2)智能家居:家用电器只需接上电源就可以实现网上控制和互联;

(3)楼宇控制和智能化小区:通过电力线载波通信方式对高层楼宇用电、小区公共照明等进行远程智能化管理;

(4)光伏能源接入:利用电力线载波通信进行分布式光伏发电逆变控制和管理等;

(5)停车场管理系统、公共信息显示系统、安全防盗及消防报警系统等应用。

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