低压电力线载波通信技术及应用探讨

低压电力线载波通信技术及应用探讨

胡蒋明

湖北职业技术学院 湖北孝感 432000

摘要：伴随科学技术水平的不断提升，许多先进技术被应用在电力系统当中，强有力推动着此领域的发展与完善。低压电力线载波通信乃是电力领域的一种常用技术，其通信质量的好坏，直接关系到整个电力通信系统的优劣。本文结合当前实况，首先简要分析了低压电力线载波通信的基本特点，探讨了低压电力线载波通信技术及其应用情况，望能为此方面应用研究提供一些参考。

关键词：低压电力线；载波通信技术；应用

电力线载波通信技术（PLC）实际就是将现有的配电网当作传输媒介，以此来进行数据传输、交换等工作的一种技术类别。需指出的是，此技术早在上个世纪20年代便已诞生，且在电力线传输电话信号中最早得到运用。针对广义层面的PLC技术来讲，其囊括两大分支，其一为面向配电网自动化（配电线路载波），其二是面向进户线路与户内线路（线路通信）。二者之间的最大区别体现在使用对象与技术特征上，比如速率要求、线路条件及线路共享方式等。针对电力线通信来讲，因其具有较广的覆盖范围，可以一线二用，采用电器可直接当作网络终端等，因而逐渐成为研究的重、热点。相比于＞10kV的中高压电力线，220V/380V低压电力线路道具具有时变性大、干扰特性强及信号衰减大等特点，因而限制了低压电力线载波技术的发展。本文以低压电力线载波通信技术，就其相关应用探讨如下。

1.低压电力线载波通信所具有的特点分析

1.1信号衰减大

针对低压配电网而言，由于其直接面向用户，有着复杂的负荷情况，并且不同节点阻抗不匹配，因此，信号会有各种现象产生，比如谐振、反射等，因而有着十分复杂的信号衰减情况。针对高频信号来分析，其所采用的低压电力线实为一根分布并不均匀的传输线，各种性质不同的负载在此根线的随意位置随机断开或者链接。故在在低压电力线上，高频信号的传输存在衰减情况。需强调的是，信号的衰减通常与工频电源的相位、频率等因素相关，通常来讲，伴随频率的不断增大，信号的衰竭会随之而增加。

1.2噪声干扰强

需强调的是，位于低压电力线上的强噪声，实为对数据高效、优质化传输造成影响的主要诱因。针对位于电力线上的噪声而言，依据其类型不同，可划分为多种类型，如周期脉冲噪声、窄带干扰噪声及稳态背景噪声。另外，背景噪声在整个通信频带上均有分布，尤其是在低压电网上，高斯白噪声值通常能够超过22dB。对于突发性噪声来讲，一般是由随意接入或断开用电设备所造成。

1.3输入阻抗特性复杂

电力线相对应的输入阻抗与频率之间存在紧密联系。许多研究发现，低压配电网相对应的输入阻抗通常是几欧姆至几十欧姆之间，且伴随频率的升高而随时增加。针对低压配电网来考量，其输入阻抗如果在100kHz下通常较小。传统用户的输入阻抗如果在10~100Hz这一频率区间内，通常能够降到2/。但需强调的是，在实验所测频率范围内，输入阻抗随频率所呈现出的变化与一般现象下随频率的增大而减小的规律相符，甚至出现相反的情况。究其原因，主要因为电力线上与多种复杂的负载相连接，此些负载及电力线自身构建其诸多共振电路，并且于共振频率以及其周围频率上，建立其一定的低阻抗区。需说明的是，因负载在电力线上会以随机方式进行断开或连接，因此，在各时间段，位于电力线上的输入阻抗，同样会有明显的改变。

2.低压电力线载波通信技术及其相关应用

2.1传统电力线载波通信技术

通常来讲，传统低压电力线载波通信所选用的是频带传输，通过载波调制的应用，把带有信息的数字信号频谱转移至更高的载波频率上。其常用调制方式可划分成三种，其一为相移键控（PSK），其二是频移键控（FSK），其三则为幅值键控（ASK）。针对低压电力线载波通信来考量，FSK系统有着较大的传输带宽要求，通常用作传输一些低速数据，而对于PSK系统而言，有着最佳的综合性能，故被广泛应用在载波通信技术当中；而对于ASK系统来讲，因其有着较差的误码率指标，故应用有限。

因FSK系统在传送“0”、“1”信号方面，采用不同频率的高频载波来行此操作，如此一来，在通信过程中，在无需太过依赖电力线路的质量的前提下，便能够较好的适应频繁变化的线路阻抗与噪声干扰，与此同时，所需频带也比较窄，能够通过对频带进行细致划分，来达到多路复用的目的，促进信道综合利用效率的提高。这样除了能够较好的兼顾涩北的抗干扰性之外，还不至于系统变得更加昂贵与负载。此外，因频率调制技术已趋向成熟，且成本低，故已得到广泛应用。

2.2扩频载波通信（SSC）技术

近年，扩展频谱技术已经发展成为一门独立的学科，除了被应用在军事通信当中之外，还会在民用通信的多领域中也得到广泛应用。针对扩频技术来讲，实际就是把所发送的信息扩展至一个宽于信息带宽的频带上，接收端接收相关信息，且把它恢复至信息贷款的一种技术。所谓扩频通信，从基础层面来分析，即为借助伪随机编码，把需要传输的信息数据实施调制，频谱扩展后传输，另外，于接收端，选择相同的编码展开解调及各项处理。

从香农公式当中得知：C=Blog（1+P/N），其中，C所代表的是信道容量；B表示的是频带宽度；而P/N所代表的则为信噪比。

在此公式当中，频带B与P/N信噪比之间能够实现互换，这就提示：若将频带相对应的宽度适当增加，能够在较低信噪比的情况下，采用相同信息率，并且以随意小的差错概率，来进行信息的传输。由此性质得知，频谱扩展技术无论是在信号隐蔽性能上，还是在抗干扰性能上，均十分突出，故在低压电力网络当中，能够较好的适应其中复杂且多变的干扰与噪声要求，为低压电力线更高质量、更高水平的载波通信提供支撑与助力。

3.结语

综上，低压电力线载波通信实际就是将低压配电线当作信息传输的媒介，以此来传输数据的一种通信手段。当前，电力线网络已经成为有着最广覆盖范围的网络，未来利用价值巨大，因而始终是通信领域研究的重热点。本文围绕低压电力线载波通信的基本特点，分别从传统电力线载波通信技术、SSC技术两方面，就低压电力线载波通信技术及其相关应用展开深入剖析，以期为此领域的应用研究提供一些借鉴。

参考文献：

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