電力線載波通信現狀與發展趨勢概述

   電力線載波通信PLC技術出現于二十世紀的二十年代初期,它以電力線作為傳輸媒體,利用載波方式將模擬或數字信號變成高頻信號,通過電力線實現遠距離傳輸。它具有傳輸距離遠、通道可靠性高、安全保密性好、投資少見效快、與電網建設同步等優點,早已成為電力系統應用最廣泛的通信方式。它主要用于電網調度通信、復用遠動、高頻保護和遠方跳閘信號等。然而,這種通信方式傳輸速率低、容量小,應用范圍受到了很大的限制。在大力發展寬頻帶、大容量光纖通信的今天,它的發展前景如何？

　　一、電力線載波通信現狀分析

　　電力線載波通信現狀主要反映在載波頻率使用、設備技術和維護技術等三個方面。

　　載波頻率使用問題

　　我國電力線載波頻率使用范圍為:40～500kHz,載波頻帶帶寬為:4kHz,在整個載波頻率范圍內只能不重復安排57套載波機,而我們要使用的載波機要遠遠大于這個數目。實際上,即使在這個頻段內的頻率,要完全利用也非常困難。在低頻段,存在著阻波器的制作上的困難;高頻段,容易受到廣播信號的干擾。在電網不大的情況下,用插空法安排頻率,頻譜緊張的矛盾不很突出。隨著電網規模越來越大,頻譜緊張的矛盾越來越突出,需要借助計算機進行頻率分段設計、頻譜分組、電網分段或分區,頻率重復使用,實現頻率資源的最佳配置。另一方面,采用電力線載波復用高頻保護技術,節省保護占用的頻帶;利用調度程控交換機組網,提高通道利用率,減少通道數量,節省了載波頻率,使頻率資源得到了充分利用。

　　設備技術

　　隨著科學技術的飛速發展,載波設備技術更新速度也在加快。從50,60年代雙邊帶電子管載波機ZS23,ZDD212,ZT401等發展到ZJ25,ZDD212等晶體管載波機和ZDD227,ZDB23,ESB550等集成化載波機,技術裝備水平有了很大的提高。此外,我們還引進了ETL,ESB等先進的數字載波設備,為用戶提供更加完善、可靠和便于操作使用的功能。

　　維護技術

　　長期以來,我區電力載波通信維護技術比較落后。盡管載波設備不斷更新,但絕大多數單位仍沿襲著傳統的維護方式。故障處理靠檢修人員使用選頻表、振蕩器、萬用表、電烙鐵在運行現場進行檢修、測試。同時,通信系統維護人員普遍存在學歷低、維護經驗不足等問題,使得電路中斷時間比較長。同樣,由于維護手段不足,許多單位的結合加工設備一經安裝就很少再次測試,基本是待電路出現故障后才進行檢測,影響了運行電路的狀況。可見,作為設備維護的薄弱環節,高頻通道的好壞己成為影響載波通信質量中不可忽視的重要環節。

　　二、應用范圍

　　90年代是我國電力事業大發展時期,由于電網建設速度在加快,大電廠、大機組、超高壓輸電線路不斷增加,電網規模越來越大。使用單一載波通信方式己不能滿足電網安全可靠性要求,在二級以上干線電路上載波通信己被微波通信和光纖通信所取代,而只在其中少數電路上作為備用通道保留。在220kV和500kV電網中使用一些性能優良、穩定可靠的載波設備來復用高頻保護和遠方跳閘信號,在地區和縣級電網中電力線載波仍是生產調度的主要通信方式。

　　由于傳統的電力線載波存在許多弱點:通道干擾大、信息量小、頻率擁擠,再加上我們的設備水平、維護管理等方面原因造成通信電路穩定性差、故障率高等不足,己顯得不能適應現代電網所需的高速度、寬頻帶、大容量的通信要求。隨著信息時代的到來,各種新興通信技術不斷出現,如數字微波、衛星通信、擴頻通信、光纖通信、程控交換等在電力系統中得到了較好的應用。相比之下,電力線載波其缺點和不足便顯現出來了,目前對電力線載波評價不高似乎己是比較普遍的現象。

　　電力線載波同其他技術一樣,也在不斷發展和完善。但電力線載波作為電力通信網中一強有力的手段,有著雄厚的發展基礎和廣闊的市場,仍具有適應生存和發展的環境和空間,它不會簡單的消失或停滯不前。

　　①作為電力部門特有的通信資源,不管將來如何發展,電力線載波通信無可比擬的優越性是不會動搖的。它在電力生產中所發揮的強大而獨特作用是不可替代的,尤其在抵御臺風、洪澇等自然災害方面,由于其電路的傳輸線路具有機械強度高,不易受外力破壞的特點,是其它通信手段所無法比的。

　　②每種通信手段都有其適用的范圍和環境。電力線載波適用于縣、地調等信息需求量小的情形,以及在其它場合做為可靠的備用通信手段。如在覆蓋范圍遠而通道容量需求有限的情況下,電力線載波比使用其它任何傳輸介質費用都要低。

　　③電力線載波同其它技術一樣,也是不斷發展和完善的。對于其固有的弱點和不足,科研工作者一直在不斷研究新的技術方法去改進提高。科學的發展無止境,電力線載波做為一門科學也將會更加完善、可靠。

　　④電力線載波通信中存在的其它問題主要是運行管理等方面的問題,只要我們提高認識,積極改進,也是完全可以克服的。針對目前電力線載波通信的現狀,我們認為主要有以下幾個方面需要做好。

　　a.注重通信人才的培養和通信隊伍的穩定。

　　b.有計劃地對現存問題進行技術改造和革新并做好新技術理論的研究和推廣工作。要組織有關科研所、院校有針對性地進行科研攻關,尤其對那些沒有直接經濟效益的課題

　　c.生產廠家要加強質量意識,不僅要引進先進的技術和設計,還要結合我國的國情和用戶的實際需要進行創新,要有完善的質量保證體系。軟件方面,要有健全的規章制度、標準化計量、信息檔案等;硬件方面,包括先進的自動測試裝置和先進的元器件篩選、焊接工藝等。

三、電力線載波通信技術的發展趨勢

　　載波通信在電力系統通信網中有著獨特的優勢,其穩定的使用條件和良好的應用前景及潛在的巨大市場己為世人所關注,也成為世界各大公司及研究單位爭相研究的熱點,特別是在遠程抄表系統、高速電力線載波以及智能化應用方面,己取得了一定的成果。

　　遠程自動抄表系統

　　所謂遠程自動抄表系統就是自動采集各種計量表的讀數如:電表、水表、煤氣表、冷氣表等,現在采集數據的方法有:電話線、無線電、電力線和紅外線等等。電力線載波抄表系統的原理是利用現有的電力線為媒介進行數據收集。不但有效降低系統成本,同時可以方便快捷地實現自動抄收。利用計算機的強大功能抄收的數據可以立即處理形成報表,同時利用雙工通信可很容易實現監控用戶用電參數、欠費斷電等其他系統沒有的功能。隨著各種抄表自動計量裝置產品的間世,“人工抄表”將在不久的將來會被自動抄表系統所取代。

　　高速電力線載波

　　高速電力線載波PLC通信技術,是為提供端到端接入而設計的。該技術采用了增強型模擬前端處理EnAFE技術、多電平頻移鍵控MFSK技術和正交調幅QAM技術,把載有信息的高頻加載于電流,然后用電線傳輸,接受信息的數字式電力線調制解調器再把高頻從電流中分離出來,并傳送到計算機或電話,以實現信息傳遞。硬件方面,在用戶變壓器的低壓側安裝電力線路由器,用戶端安裝一個數字式電力線調制解調器用通信電纜與個人電腦相連,并把調制解調器的插頭插入電源插座即可。讓PC和筆記本計算機的使用者輕松地通過家中供電線路連接上Internet互聯網絡。

　　用電力線作家庭總線有其顯著的優點:成本低、有現成的電源線、一線兩用,價格低低廉,延伸方便。電力線在家庭、公司及各種場所處處可達,比電纜甚至是固定電話網絡更為廣泛。采用高速電力線載制造了2×3200kW的臥式機組,在該機組的徑向推力軸承內首次采用了金屬翼片式冷卻器,從機組波可取消計算機聯網的綜合布線系統,用戶可自由選擇在家中任何有電插座的角落上網。理論上電線作為通信線路,信息傳送速度可達到2Mbit/s,4Mbit/s,10Mbit/s。用戶上網時的速度,取決于當時會有多少用戶上網。如果很多用戶同時上網,傳輸速度相對就較慢,傳輸帶寬是共享的。

　　智能化的應用

　　智能化載波機通過人機界面由PC機方便做到:①運行狀態的實施檢測;②運行參數的快速修改;③運行故障精確定位。即實現遠方維護和實時監控、機房無人值守。最終,設備維護人員的職責應由設備維護轉向系統維護,由維護為主轉向管理為主,以使整個通信網的結構建設和設備配置更科學,運行方式更安全,運行狀態更穩定,運營效益更高。

 

　　多年來人們一直在編織用電線上互聯網的美夢,但經過數年來的研發,如今己變成現實。而且價格比專用網絡線還便宜。專家們預期,未來數年,隨著高速電力線載波愈來愈普及,使用者可以方便地通過低壓電力線進入國際互聯網絡。同時我們完全有理由相信,隨著科學技術的不斷發展和應用,隨著改革的深化、管理水平和管理質量的提高,通過廣大電力線載波通信人員的共同努力,電力線載波通信會繼續在我國電網現代化進程中發揮積極的作用,為電力系統通信發展做出更大的貢獻。