0  引言

    智能配網(wǎng)對(duì)于通信網(wǎng)絡(luò)的要求是能夠建設(shè)一個(gè)電網(wǎng)雙向、實(shí)時(shí)、交互的通信網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)能夠滿足智能配網(wǎng)的建設(shè)，促進(jìn)智能配網(wǎng)的發(fā)展，在智能配網(wǎng)的使用中不斷使用新的技術(shù)，促進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，保證智能配網(wǎng)安全有效的使用。智能配網(wǎng)的組成是通過(guò)一系列復(fù)雜的結(jié)構(gòu)組成的，并且是以光纖作為通信的支撐，在具體使用中可以通過(guò)別的通信方式進(jìn)行有效的補(bǔ)充。配電通信網(wǎng)的規(guī)劃和建設(shè)中必須遵守一定的準(zhǔn)則，在使用過(guò)程中以技術(shù)作為支撐，實(shí)施有效的數(shù)據(jù)管理，同時(shí)根據(jù)時(shí)代的發(fā)展進(jìn)行有效的改進(jìn)和升級(jí)。對(duì)于智能配電網(wǎng)中的主要信息通道和次要信息通道要進(jìn)行緊密結(jié)合，不能分開(kāi)獨(dú)立使用，兩者在使用中保持一種相互聯(lián)系、相互依存的關(guān)系，這樣無(wú)論是對(duì)于主要信息通道建設(shè)和次要信息通道的發(fā)展都起著至關(guān)重要的作用，同時(shí)也方便管理和維護(hù)。在對(duì)于主要通道使用中應(yīng)該盡量選擇通道速度快、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)性良好的通道，盡量不去使用那些極少使用或者從來(lái)沒(méi)有使用過(guò)的信息通道和資源。

1  寬帶電力載波

    電力系統(tǒng)通信中電力載波曾經(jīng)在其發(fā)展中起著十分重要的作用，但是隨著我國(guó)電網(wǎng)的不斷建設(shè)，電網(wǎng)的自動(dòng)化水平已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，這時(shí)電力載波在一定程度上就不能適應(yīng)電網(wǎng)發(fā)展。當(dāng)今社會(huì)科學(xué)技術(shù)已經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展，特別是大型計(jì)算機(jī)和集成電路的使用，能夠在很大程度解決電力載波存在的缺陷，電力載波在歷史的舞臺(tái)上能夠發(fā)揮重要的作用。

    普通的數(shù)據(jù)通信線路的目的是用于對(duì)于電能的輸出，然而電力線與普通數(shù)據(jù)線路有著本質(zhì)區(qū)別，它建設(shè)的目的是用于數(shù)據(jù)的傳輸，但是在電力線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸中同樣也會(huì)面臨著一系列的問(wèn)題，比如說(shuō)信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性、在傳輸過(guò)程中會(huì)受到嚴(yán)重的干擾等。電力載波技術(shù)目前使用的技術(shù)是正交頻分復(fù)技術(shù)，正交頻分復(fù)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠保證各個(gè)信號(hào)通道是正交關(guān)系，與其他的技術(shù)相比電力載波技術(shù)能夠提高信號(hào)利用的效率，能夠在最大程度上改變信號(hào)傳輸?shù)牟环€(wěn)定性、在傳輸過(guò)程會(huì)受到嚴(yán)重的干擾等一系列問(wèn)題。當(dāng)信號(hào)受到了很大的干擾，也能夠在這種情況下保持信號(hào)的傳輸輸出，保證信號(hào)輸出高效性和時(shí)效性。

    在實(shí)際進(jìn)行信號(hào)傳輸中，寬帶電力載波設(shè)備能夠全天不間斷的進(jìn)行信號(hào)檢測(cè)工作，在檢測(cè)過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)有信號(hào)干擾現(xiàn)象能夠做出及時(shí)調(diào)整，即使發(fā)生特別嚴(yán)重的信號(hào)輸出事件也可以將受到故障干擾的信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)移，避開(kāi)干擾源，及時(shí)地做出調(diào)整。因此寬帶電力載波技術(shù)能夠避開(kāi)電磁干擾，具有比較良好的抗衰減能力，能夠適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境的信號(hào)的傳輸。

2  配電通信網(wǎng)的寬帶載波建設(shè)

    電力系統(tǒng)是通過(guò)光纖通信網(wǎng)絡(luò)延伸到變電站端部，從而為信息傳遞提供有效的帶寬。如果從變電站出發(fā)到每臺(tái)的配置器進(jìn)行傳輸信息就會(huì)造成缺乏相應(yīng)的通信途徑。在通信載體中電力線的使用已經(jīng)有著30多年的時(shí)間，在中高壓輸電網(wǎng)中使用電力線在低頻率（頻率500 kHz以下）是傳輸數(shù)據(jù)主要形式，也是過(guò)去電力線通信技術(shù)重要應(yīng)用之一。

    在配電網(wǎng)中使用DPRS等通信手段會(huì)造成通信速度低，運(yùn)營(yíng)成本比較高，因此在大規(guī)模的使用中會(huì)受到很大限制。我國(guó)現(xiàn)有的配電網(wǎng)中使用的是各種控制系統(tǒng)，上行中有著多種通信手段，傳輸速度比較慢，會(huì)造成重復(fù)建設(shè)的現(xiàn)象，不能滿足現(xiàn)代化配網(wǎng)的使用，這樣在很大程度上制約了電力事業(yè)的發(fā)展。

    從變電站開(kāi)始使用15 kV線路作為寬帶通信，在中壓電力線寬帶使用15 kV作為配電網(wǎng)的通信介質(zhì)能夠?qū)㈦娋W(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)高效的信息傳輸系統(tǒng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)的傳輸和信號(hào)傳輸。通過(guò)對(duì)于中壓電力線寬帶的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的監(jiān)控、信號(hào)輸出載荷的控制、自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)配網(wǎng)和遠(yuǎn)程抄表等加快了電能信息交互性傳遞，在最大程度上解決了供電公司在配網(wǎng)中自動(dòng)化通信這個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。

3  電力線寬帶載波通信技術(shù)

    寬帶電力載波技術(shù)與其他的電力載波相比具有自愈能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、傳輸速度快以及信號(hào)覆蓋面廣等一系列優(yōu)點(diǎn)，做為近些年來(lái)一種新興的技術(shù)，在智能電網(wǎng)的發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用，已經(jīng)成為國(guó)際上智能電網(wǎng)承載技術(shù)主流技術(shù)。在世界范圍內(nèi)將電力線寬帶做為以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中一個(gè)重要的組成部分，歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展已經(jīng)有了巨大發(fā)展，在西方很多發(fā)達(dá)國(guó)家大多數(shù)采用的正頻分復(fù)用技術(shù)和DMT等調(diào)制技術(shù)。

    正頻分復(fù)用技術(shù)支撐技術(shù)是在2~34 MHz的頻率內(nèi)將通信通道分為若干個(gè)不同的正交信道，在重新劃分的正交信道中使用子載波進(jìn)行調(diào)制，在這些正交信道中及時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這樣就在很大的程度上提高了對(duì)于信號(hào)使用效率。由于這些正交信道是一種正交關(guān)系能夠有效的抵抗信號(hào)干涉，提高自愈能力，即使配電網(wǎng)在受到巨大干擾的情況下也能夠把信號(hào)輸出，信號(hào)輸出有效可靠，在最大程度上實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸。

    在智能配電系統(tǒng)中使用電力線寬帶技術(shù)能夠使得通信速度達(dá)到200 M/s，當(dāng)智能配電網(wǎng)在有載荷的情況下其傳輸速度能夠達(dá)到10 M/s，這樣的傳輸速度與傳統(tǒng)的電力線窄帶載波技術(shù)相比是其上千倍甚至上萬(wàn)倍的傳輸速度。因此國(guó)家電網(wǎng)在進(jìn)行電網(wǎng)配送和傳輸?shù)臅r(shí)候應(yīng)該選擇這種智能配電網(wǎng)，它是一種最佳的通信技術(shù)和一種信息交互的理想技術(shù)。這種技術(shù)使用的載體是電力線，在其使用的頻率范圍內(nèi)劃分了幾千個(gè)不同的子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息傳遞，這樣能夠在最大程度上避免信號(hào)干擾，具體的電力線載波技術(shù)通信頻率圖譜如圖1所示。

    從圖1電力線載波技術(shù)通信頻率圖譜可知當(dāng)通信頻率達(dá)到50 Hz時(shí)是工頻，當(dāng)通信頻率在40 kHz~500 kHz時(shí)通信頻率是處于窄帶載波，通信頻率在2 MHz~34 MHz時(shí)這時(shí)通信頻率是處于寬帶載波。電力線載波技術(shù)在實(shí)際傳輸中，寬帶載波設(shè)備能夠?qū)τ诿總€(gè)分散的頻道進(jìn)行有效監(jiān)測(cè)，如果某個(gè)分散的頻道出現(xiàn)了工作的異常，這時(shí)候智能配電網(wǎng)設(shè)備能夠及時(shí)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，避免產(chǎn)生干擾信號(hào)影響正常工作的進(jìn)行。

4  中壓PLC設(shè)備

    電力線網(wǎng)橋是中壓線通信的關(guān)鍵設(shè)備，可以將相應(yīng)的軟件劃分為頭部、中繼器和尾部，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

    在圖2中紅色表示的是中壓PLC設(shè)備的主要節(jié)點(diǎn)，也就是頭部，其作用是用于通信電網(wǎng)與干網(wǎng)之間的信息鏈接，通過(guò)有效的管理控制整個(gè)PLC設(shè)備有序的運(yùn)行。黑色表示的是中壓PLC設(shè)備的中繼器，對(duì)于信號(hào)的輸出起著轉(zhuǎn)發(fā)和延長(zhǎng)信號(hào)輸出的作用。綠色表示的是中壓PLC設(shè)備的次要節(jié)點(diǎn)，也就是尾部，其作用是為網(wǎng)絡(luò)輸出提供接口作用。

    PLC在通信過(guò)程中遵從的TCP/IP協(xié)議，傳輸?shù)乃俣饶軌蜻_(dá)到200 M/s，在進(jìn)行通信傳輸中有三種不同工作模式，在進(jìn)行不同模式工作中可以對(duì)于頻率在有效范圍進(jìn)行設(shè)置，不同工作模式下通信速率如表1所示,在不同的工作模式下傳輸距離如圖3所示。

    從表1中可知不同工作模式下通信速率是不同的，當(dāng)工作模式在5 MHz時(shí)其物理層的速率為43 M/s，UDP的速度為38 M/s，當(dāng)工作模式在15 MHz時(shí)其物理層的速率為103 M/s，UDP的速度為76 M/s，當(dāng)工作模式在30 MHz時(shí)其物理層的速率為205 M/s，UDP的速度為153 M/s，隨著工作模式的提高的，物理層的速率和UDP的速率都是呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)，充分說(shuō)明了采用PLC通信能夠提高傳輸?shù)乃俣取?/p>

5  配網(wǎng)寬帶載波通信和載波特點(diǎn)

    電力線寬帶技術(shù)應(yīng)用的區(qū)域主要集中在城市中比較發(fā)達(dá)的商業(yè)區(qū)的配電室、電閘開(kāi)關(guān)等地方。在實(shí)際操作中當(dāng)無(wú)法對(duì)于光纜進(jìn)行架設(shè)時(shí)，可以使用電力線電纜進(jìn)行代替，在站房的兩邊安裝相應(yīng)的電力耦合器，利用磁感應(yīng)效應(yīng)的原理，實(shí)現(xiàn)PLC信號(hào)與電纜信號(hào)的耦合，在網(wǎng)橋中架設(shè)有效的接口以及其他合適的接口，把信號(hào)傳遞到配電網(wǎng)的中心或者用電管理中心，比如說(shuō)A點(diǎn)到B點(diǎn)再到配電中心這樣傳輸路線，從區(qū)域A到區(qū)域B之間由一條長(zhǎng)度為700 m的配電電纜線，由于區(qū)域A與區(qū)域B處于城市鬧市區(qū)位于城市繁華地帶，區(qū)域A周圍多是商鋪和賣場(chǎng)，這樣就造成了區(qū)域A與區(qū)域B之間的電纜線不能貫穿于地下，使得開(kāi)挖造成了巨大困難，考慮到開(kāi)挖的難度和使用的經(jīng)濟(jì)性，在具體架設(shè)中在區(qū)域A與區(qū)域B之間安裝了網(wǎng)橋、耦合器和網(wǎng)絡(luò)接口，將網(wǎng)絡(luò)接口接入到區(qū)域B的交換機(jī)接口中，這樣就會(huì)造成區(qū)域B光纖覆蓋的全面性，實(shí)現(xiàn)了區(qū)域A與區(qū)域B之間的信號(hào)的輸出，具體如圖4所示。

    從圖4的區(qū)域A通信網(wǎng)絡(luò)中可知在配網(wǎng)中心三層接口交換機(jī)到三層接口交換機(jī)是通過(guò)光纖進(jìn)行傳遞的，區(qū)域B開(kāi)閉所三層接口交換機(jī)與三層接口交換機(jī)是通過(guò)光纖進(jìn)行傳遞的，區(qū)域B開(kāi)閉所三層接口交換機(jī)與區(qū)域B開(kāi)閉所二層接口交換機(jī)是通過(guò)光纖進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，區(qū)域B開(kāi)閉所二層接口交換機(jī)與區(qū)域B通信綜合柜內(nèi)網(wǎng)橋通過(guò)網(wǎng)絡(luò)線進(jìn)行相連進(jìn)行通信傳遞。區(qū)域B通信綜合柜內(nèi)網(wǎng)橋與區(qū)域B開(kāi)閉所AB線966開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電感耦合器是通過(guò)SYY50-3通信線進(jìn)行連接的，區(qū)域B開(kāi)閉所AB線966開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電感耦合器與區(qū)域B開(kāi)閉所AB線966開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電感耦合器是通過(guò)AB線956/966 電力電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，區(qū)域B開(kāi)閉所AB線966開(kāi)關(guān)柜內(nèi)電感耦合器與區(qū)域A通信綜合柜內(nèi)網(wǎng)橋是同樣適用也是SYY50-3通信線，區(qū)域A通信綜合柜內(nèi)網(wǎng)橋這樣就在一定程度上實(shí)現(xiàn)了野種業(yè)務(wù)比如說(shuō)遠(yuǎn)動(dòng)和視頻的傳輸，從而實(shí)現(xiàn)了區(qū)域A的通信網(wǎng)路的進(jìn)行。

    隨著我們國(guó)家電網(wǎng)技術(shù)不斷發(fā)展，電力線寬帶技術(shù)已經(jīng)得到了巨大發(fā)展，并且在一定方面上具有了相當(dāng)成熟技術(shù)，在進(jìn)行用電數(shù)據(jù)采集、智能家居數(shù)據(jù)的使用等方面都得到了很大的應(yīng)用，通過(guò)研究表明電力線寬帶技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：第一個(gè)方面是在進(jìn)行系統(tǒng)實(shí)施中施工難度低，養(yǎng)護(hù)成本比較低；第二個(gè)方面是在進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞中速度比較快，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，自愈能力比較強(qiáng)，即使在非常惡劣的環(huán)境中也能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和采集；第三個(gè)方面是系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信中成功率比較高，能夠有效地實(shí)施遠(yuǎn)程的操作，實(shí)現(xiàn)了智能化的操作，并且操作界面也比較簡(jiǎn)單，容易掌握。

6  結(jié)論

    電力線寬帶技術(shù)的發(fā)展在很大程度上促進(jìn)了智能配電網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，電力線寬帶技術(shù)為智能配電網(wǎng)在進(jìn)行用電信息采集、信息的自動(dòng)調(diào)配以及其他業(yè)務(wù)的發(fā)展提供了便捷、有效的信息支持，在這其中PLC技術(shù)已經(jīng)成為了現(xiàn)有電力通信技術(shù)的重要組成，它的產(chǎn)生能夠在很大程度上實(shí)現(xiàn)電力通信技術(shù)在橫向中的發(fā)展，能夠在用電需求情況下進(jìn)行高效的信息傳輸，而且在一定程度上寬帶載波技術(shù)具有安全、高效、便捷以及準(zhǔn)確的控制。

    實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，電力線寬帶通信可以適應(yīng)智能配電網(wǎng)的需求，在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化抄表等技術(shù)中都有著很大的市場(chǎng)，能夠滿足用電信息集采，滿足配網(wǎng)中測(cè)試的需要，對(duì)于采用更高、更快的數(shù)據(jù)采集提供了基礎(chǔ)和有力的數(shù)據(jù)支持，是目前我國(guó)在智能配電網(wǎng)區(qū)域中使用的最佳方式。

參考文獻(xiàn)

[1] 珠海天瑞電力科技有限公司.中壓電力線寬帶骨干網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)介紹[DB/OL]. www.skyraytech.com.

[2] 沈明德, 彭端, 徐玉鳳. 基于正交頻分復(fù)用的電力載波寬帶遠(yuǎn)動(dòng)通信系統(tǒng)[J]. 廣東電力, 2008, 21(5): 26-29.

[3] SHEN Mingde. Power line carrier broadband remote-control communication system with OFDM[J]. Guangdong Electric Power, 2010, 21(5):56-59.

[4] 朱曉慧. 淺談電力線通信技術(shù)[J].中國(guó)科技信息, 2008,22(10).

[5] 汪曉巖,孫榮久.配電網(wǎng)帶寬數(shù)字通信設(shè)備研制[J].電力系統(tǒng)通信，2002（4）: 10-15.

[6] 齊淑清.電力線通信技術(shù)應(yīng)用新進(jìn)展[J].電力系統(tǒng)通信，2003(4): 24-30.

[7] 馬強(qiáng)，陳啟美，李勤.電力線道分析以模型[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2004(4): 76-78.

[8] 吳新玲,張偉，侯思祖.電力接線入技術(shù)與接入網(wǎng)的發(fā)展[J].電力系統(tǒng)通信,2001（11）: 34-40.

[9] DENNY R. Spread the development networks-high frequency performance of carrier channels[J].IEEE Trans on Power Delivery，2001(2): 700-710.

[10] 曹惠彬.電力通信發(fā)展的回顧與展望[J].電信技術(shù),2001(7): 43-50.

[11] 李祥珍，齊淑清.電力線通信技術(shù)的應(yīng)用及未來(lái)[J].2005年中國(guó)科協(xié)學(xué)術(shù)年會(huì)分會(huì)場(chǎng)暨中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)主旨報(bào)告, 2005:48.

[12] 汪曉巖，易浩勇，樊吳. OFDM孫容久技術(shù)及其在電力線通信的應(yīng)用[J]. 電力系統(tǒng)通信，2005(12): 1-7.

[13] 佟學(xué)儉. 正交頻分復(fù)用通信系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 北京：北京郵電大學(xué), 2001: 19-22.

[14] 宮劍，賈懷義. 技術(shù)及其仿真性能分析[J].鐵道學(xué)報(bào)，2002,24(3):45-50.

[15] 張明新. 低壓電力線載波通信中信號(hào)傳輸特性的研究[J]. 測(cè)控技術(shù), 2001(10): 65-70.

作者信息:

杜錦陽(yáng)，谷海彤，趙  穎，劉  毅，蔡秀玲

（廣州供電局有限公司，廣東 廣州 510000）