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中压电力线通信技术

作者:仇贲2006.09.25阅读 2928

       引言

       中压电力线通信(MV - PLC)技术是指利用电力传输网络中的中压电力线(通常指10KV电压等级)作为信号传输媒介,进行语音、数据信息的传输。该技术首先被应用于中压配电网的自动化数据传输平台中;近年来,中压电力线宽带网络接入以其基础设施完备、分布广泛、成本低廉的特点,正越来越受到关注,尤其是在偏远农村或者人口稀少的地区,具有极强的实用价值。

       中压PLC应用领域

       中压输电网覆盖面积广大,应用领域繁多,中压配电自动化对于国民经济的发展具有重要的意义,相关应用包括用电负荷控制、电网运行监测、集中抄表等。配电网自动化往往有数量巨大且分布分散的节点需进行控制和数据采集,故对数据通道的经济性有较高要求。中压PLC技术将传统中压电力网转变成为数据通信网,在建设成本、运行和维护费用等方面具有

天然的优势,目前在韩国、美国、西班牙等国家已得到良好的应用,国内也开展了大量的研究和实践。

       随着互联网的飞速发展,Internet在生产生活中发挥着日益重要的作用,而PLC技术也在宽带网络接入手段中占据了重要的地位。从户外中压PLC到户内低压PLC的接入方案,被认为是解决宽带接入的“最后一公里”问题的理想方案,该类研究兴起于北美,近年来发展迅速。

       对于中压电力线网络,由于其业已存在的广泛分布控制工程网版权所有,成为了在偏远地区实现高速网络接入的理想媒介,以缩短和消除城市地区与农村地区,发达地区与不发达地区之间的“数字鸿沟”。在偏远或者人口密度较低的地区,短期内通过PLC以外的其它技术手段实现较大带宽的数字通信服务,会面临较多的困难;在城市地区广泛使用的xDSL或者通信光缆一般均难以铺设到这些地区;卫星通信在一些地区可以实现,但是低通信速率以及信道租用和终端所带来的高成本,使其大规模应用受到很大限制;以GSM、IS-95、WCDMA等为代表的蜂窝通信技术本身是针对高用户密度的应用场景所设计www.cechina.cn,如果在用户密度较低的地区使用,将带来通信能力的严重浪费和高昂的运营成本,从而难以得到推广和普及,在发展中国家,这一矛盾尤其突出。就国内的情况而言,我国幅员辽阔,有相当数量的农村地区处于偏远、人烟稀少的地带,这些区域的通信发展相对滞后。据统计控制工程网版权所有,我国行政村固定电话覆盖率为94%~97%,数据通信的覆盖率则更低。由于自然和经济条件的制约,若采用现有的通信方式,改善这些地区的信息服务将面临越来越多的困难。而行政村的通电率已接近100%,且电网覆盖是区域发展的基本条件控制工程网版权所有,因此,利用电力传输网络实现宽带网络接入,是适合国情、可行并且经济的方案,图1为农村中压PLC接入网系统的结构示意图。

中压电力线通信技术如图


图1 农村中的PLC接入网系统


       中压电力线信道研究

       电力线设计的初衷是传递频率为50~60Hz的电力信号控制工程网版权所有,将其功能扩展到语音或者数据信号传输时将面临复杂的电磁环境。因此,对于PLC技术而言,针对电力线信道特性的研究是非常基础和关键的。在我国,由于中压线路分布和负载情况更为复杂,变电站间线路相对较短以及干扰相对较强,中压电力线组网通信所面临的物理层环境比较复杂和恶劣。近年来,相关科研机构对中压电力线信道特性进行了卓有成效的研究,笔者也对我国北方典型农村地区的中压电力线信道特性进行了多次实地测量和分析,这些研究成果为实际的工程应用提供了参考。

       一般来说,电力线信道对于数字通信的负面影响主要来源于三个方面:变化的阻抗特性;频率选择性的信道衰减特性;有色背景噪声和多种冲激噪声。

       研究信道阻抗特性的目的主要是为了实现信道与发射机、接收机之间的阻抗匹配,当阻抗失配时,将造成信号能量的浪费,甚至出现哑信号点。由于中压配电网的分支多,负载情况复杂,线路阻抗会随距离、频率、时间而变化,且变化范围大,一般在几十欧~几百欧之间,图2即为中压电力线阻抗特性随频率变化曲线。故在实现宽带网络接入时,阻抗匹配比较困难;目前,通常




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