高速PLC技术及其应用
赵丙镇 王丽平 许勇刚
中国电力科学研究院通信所
摘要:
本文介绍了高速电力线通信技术的发展,特点和实现方法,展望了其应用前景及发展潜力,并对不同的通信方式和部分公司的产品进行了比较.
关键词:PLC,低压配电网,电力载波通信,Internet高速访问
1 高速PLC技术简介
电力线通信技术(Power Line Communication Technology)简称PLC或PLT,是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式.它并不是新技术,多年来被电力公司作为网络管理的一种工具,在中高压输电网(35kV以上)上通过电力载波机利用较低的频率(9-490kHz)传输较低速率(300-600bps)的远动数据或话音.随着国内城乡配电网改造和建设的兴起,有不少厂商开始研制用于中压(10kV)配电网通信的配网载波机,数据传输速率可以达到1200bps.在低压(220V)领域,PLC技术主要被用于远程抄表和家居自动化,其传输速率一般为1200bps或更低.
近年来,Internet的发展可谓突飞猛进,日新月异,其已成为全世界人们生活中富有意义的一部分,登录上网的人数成倍增长.然而,采用何种通信方式使用户终端连接到最近的宽带网络连接设备,成为长期困扰人们的难点之一,也是Internet普及的瓶颈之一,被业内人士称为宽带网络接入的"最后一公里"问题.尽管有诸如ISDN(综合业务数字网),Cable Modem(有线电视电缆调制解调器),xDSL(x数字用户线),WLL(Wireless Local Loop无线本地接入),电话拨号等其它通信方式竞争,利用四通八达,遍布城乡用户的220V低压电力线传输高速数据的PLC技术还是以其不用布线,覆盖范围广,连接方便的显著特点而被业内人士纷纷看好,从而使提供"最后一公里"解决方案成为PLC最具潜力的应用领域.目前高速PLC已可传输高达1Mbps以上的数据,预计不久的将来这一数字将达到10Mbps,而且能同时传输数据,语音,视频和电力,有可能带来"四网合一" 的新趋势.
2000年3月23-24日,在瑞士的Interlaken召开了国际电力线通信技术论坛(International Powerline Communication Forum)成立大会,该论坛着重制定同PLC有关的技术标准,讨论并解决相关问题,以促进PLC技术的蓬勃发展.来自17个国家的51个厂商,用户,投资者成为论坛成员,相信通过论坛的努力工作,必将为PLC技术带来巨大的历史性飞跃.
2 高速PLC技术的特点及其实现
在电信采用的公共电话交换网(PSTN)本地访问结构常被设计成以本地电话交换机为中心,通过金属导线辐射至每个用户的星型网络结构.与此相类似,低压配电网络也包含各种形式的金属导线,每条配电线路由配电变压器出发呈辐射状延伸至最远大约300米处,每相可为大约100个居民用户提供电力服务.可见,传统的PSTN和低压配电网络相比,虽然前者提供声音服务而后者提供电力服务,但它们都是由金属导线构成,结构相似,都提供了与绝大多数家庭相连的通路,然而两者在传输特性上却存在着天壤之别.
在220V低压电力线上进行高速数据通信所面临的一些困难列举如下:
1) 低压配电网上存在着频谱范围很宽的噪声源
噪声来自电子,电动设备,甚至来源于电力线本身,有些噪声来源于50Hz的谐波干扰
利用可控硅制成的调节灯及其相关产品所产生的噪声
开关设备在电力线上所产生的噪声
电动马达所产生的强干扰
高频信号在传输过程中耦合到电力线上所产生的干扰等
2) 低压配电网线路阻抗低且波动很大,开关一盏电灯都将引起线路阻抗的变化
3) 低压配电网的复杂拓扑结构导致的多径干扰引起信号的选择性衰减和码间干扰
4) 存在同无线电信号之间的相互干扰问题.在使用频段内如果发送功率过高,将使电力线成为一条发射天线,干扰其它设备的正常运行,产生电磁污染;发送功率过低又使接收端信噪比达不到要求,造成传输距离缩短
5) 线路阻抗和感性负载引起的信号衰减,低压配电网上的许多负荷实际上扮演着吸收通信信号功率的作用
6) 电磁兼容性问题,包括其它电器设备对PLC的影响和PLC对其它电器设备的影响两方面
7) 中国的低压配电网十分复杂,其接线方式多,线径细,屏蔽差,导致国外产品不能直接应用于中国,必须经过严格的测试,提出技术指标,调整最佳通信频段

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