電力線通信技術(shù)的發(fā)展

2013-12-13 11:25:50 電力信息化　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

1　電力線通信概述　　電力線載波通信（PLC）利用輸電線路作為信號(hào)的傳輸媒介，人們利用電力線可以傳輸電話、電報(bào)、遠(yuǎn)動(dòng)、數(shù)據(jù)和遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)等。由于電力線機(jī)械強(qiáng)度高，可靠性好，不需要線路的基礎(chǔ)建設(shè)投資和日

3PLC特殊的技術(shù)問(wèn)題
　　電力網(wǎng)通常可以分為高壓網(wǎng)（＞100kV）、中壓網(wǎng)（1－100kV）和低壓網(wǎng)（＜1kV）。電力線是按照輸電的要求設(shè)計(jì)的，因而實(shí)現(xiàn)通信必然有許多限制；而且由于電力網(wǎng)所處的環(huán)境不同，要在這三種電力網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)通信要克服的困難也不同。在高壓網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)通信最容易，而在低壓網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)通信要克服的困難最多。
　　不管是哪種電力網(wǎng)，要在電力線上實(shí)現(xiàn)通信要遇到兩個(gè)問(wèn)題：一個(gè)是噪聲干擾強(qiáng)。噪聲干擾主要是電暈噪聲和脈沖噪聲。電暈噪聲又稱隨機(jī)噪聲，是由于電力線在高壓強(qiáng)電場(chǎng)作用下，對(duì)周圍空氣產(chǎn)生游離放電的電暈，以及絕緣子表面及其內(nèi)部局部放電所引起的，主要存在中、高壓網(wǎng)中。電暈噪聲具有連續(xù)而均勻的頻譜，類似于白噪聲，它的大小與電力線路的電壓、電力線的粗細(xì)以及電力線周圍的環(huán)境有關(guān)。電壓越高，電力線越細(xì)，電暈噪聲越大；電力線周圍的環(huán)境濕度增大，將會(huì)引起電力線電暈及絕緣子放電加劇，造成電暈噪聲增大。脈沖噪聲主要是由輸電線路上的高壓設(shè)備（如隔離開關(guān)、斷路器等）操作、避雷器放電、線路短路以及雷電等原因引起的瞬時(shí)性干擾，在三種電力網(wǎng)中都存在。此外，電力線路或電氣設(shè)備存在一些缺陷，如避雷線和鐵塔以及開關(guān)等接觸不良等，也將產(chǎn)生脈沖噪聲。一般脈沖噪聲的持續(xù)時(shí)間都很短，對(duì)話音通信的影響有限，但是對(duì)高速遠(yuǎn)動(dòng)信號(hào)和遠(yuǎn)方保護(hù)信號(hào)的影響很大。
　　信號(hào)在電力線上傳輸過(guò)程中會(huì)有衰減是PLC遇到的另一個(gè)問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，信號(hào)的衰減隨著傳輸距離的增加而增加；在高壓網(wǎng)中，信號(hào)沿電力線路傳輸時(shí)還會(huì)受到天氣條件的影響。實(shí)踐證明，如果電力線路的絕緣良好，雨、霧、溫度和濕度的變化對(duì)電力線路的衰減沒(méi)有顯著的影響；但是天氣寒冷的地區(qū)，電力線表面上覆蓋的霜雪將使電力線對(duì)傳輸信號(hào)的衰耗顯著的增加，而且這種衰耗隨著信號(hào)頻率的升高而增加。而在低壓網(wǎng)中，由于電力線直接面向用戶，負(fù)荷情況復(fù)雜，各節(jié)點(diǎn)阻抗不匹配，所以信號(hào)會(huì)產(chǎn)生反射、諧振等現(xiàn)象，使得信號(hào)的衰減變得更為復(fù)雜。一般來(lái)說(shuō)，低壓網(wǎng)中信號(hào)的衰減與頻率、工頻電源的相位有關(guān)。頻率增加，信號(hào)的衰減也將增加，而反射、諧振以及電力線效應(yīng)等的影響也使衰減突然劇增。
　　由于低壓電力線直接面向用戶，因此在低壓配電網(wǎng)進(jìn)行通信要克服更多的問(wèn)題。首先低壓電力線上的干擾具有周期性、隨機(jī)性和時(shí)變性。周期性干擾的周期、寬度、強(qiáng)度和發(fā)生時(shí)間等都不固定，很難準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，而且這些參數(shù)的變化范圍也很大，因此在低壓網(wǎng)絡(luò)上采取針對(duì)性的措施抑制這種干擾很困難，而且這種干擾的寬頻譜也對(duì)接收端濾波器的防衛(wèi)度提出了很高的要求。高壓開關(guān)操作等引起的隨機(jī)性干擾持續(xù)時(shí)間很短，一般幾十微秒到幾秒，出現(xiàn)時(shí)間具有不可預(yù)測(cè)性。這類干擾可以通過(guò)前向糾錯(cuò)碼、碼分多址技術(shù)、自動(dòng)重發(fā)機(jī)制等加以克服。其次用戶負(fù)荷的隨機(jī)接入和切除，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的變化以及其他自然因素使得人們很難采用一個(gè)準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型對(duì)低壓網(wǎng)進(jìn)行建模，目前的研究多以定性分析和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試為主，即使有學(xué)者提出了一些模型，也往往是附件了很多限制條件，不符合實(shí)際情況。由于缺乏準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)PLC設(shè)備時(shí)要求它具有很好的自適應(yīng)能力，以便在實(shí)際低壓配電網(wǎng)上有很好的通信質(zhì)量。最后瞬間的短路會(huì)造成嚴(yán)重的安全問(wèn)題，因此必須為電力線通信提供安全保護(hù)。一般要求用戶設(shè)備不能直接隨意接入電力線，只有得到授權(quán)的用戶設(shè)備才能接入電力線。

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