電力載波

PLC的最大特點：

1、不需要重新架設網絡，只要有電線，就能進行數據傳遞，無疑成為了解決這智能家居數據傳輸的最佳方案之一。同時因為數據僅在家庭這個範圍中傳輸，遠程對家電的控制我們也能通過傳統網絡先連接到PC然後再控制家電方式實現，PLC調製解調模塊的成本也遠低於無線模塊。

2、相對於其他無線技術，傳輸速率快。

電力線載波通信因為有以下缺點導致PLC主要應用“電力上網”未能大規模應用：

1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區域範圍內傳送；

2、三相電力線間有很大信號損失（10 dB -30dB）。通信距離很近時，不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸；

3、不同信號耦合方式對電力載波信號損失不同，耦合方式有線-地耦合和線-中線耦合。線-地耦合方式與線-中線耦合方式相比，電力載波信號少損失十幾dB，但線-地耦合方式不是所有地區電力系統都適用；

4、電力線存在本身固有的脈衝干擾。使用的交流電有50HZ和60HZ，其週期為20ms和16.7ms，在每一交流週期中，出現兩次峯值，兩次峯值會帶來兩次脈衝干擾，即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈衝干擾，干擾時間約2ms，因此干擾必須加以處理。有一種利用波形過0點的短時間內進行數據傳輸的方法，但由於過零點時間短，實際應用與交流波形同步不好控制，現代通信數據幀又比較長，所以難以應用；

5、電力線對載波信號造成高削減。當電力線上負荷很重時，線路阻抗可達1歐姆以下，造成對載波信號的高削減。實際應用中，當電力線空載時，點對點載波信號可傳輸到幾公里。但當電力線上負荷很重時，只能傳輸幾十米。

雖然技術問題隨着時間的發展，最終都能被解決和克服，但是從國內寬帶網建設的情況來看，留給PLC的時間和空間並不寬裕。2000年以來各大運營商大規模推出ADSL、光纖、無線網絡等多種寬帶接入業務，留給電力線上網的生存空間，已經不斷被其他接入方式壓縮。PLC除了在遠程抄表上有所應用外，已沒有了當初的豪言壯語。

電力貓是電力載波技術的最新應用和發展，所謂電力貓，即“電力網絡橋接器”，是一種把網絡信號調製到電線上，利用現有的電線來解決網絡佈線問題的設備。作為科技催生的第三代網絡傳輸設備，電力貓正在以其獨特優勢風靡全球。其工作原理就是利用電線傳送高頻信號，把載有信息的高頻信號加載於電流上，然後利用電力傳輸。接收信息的電力網絡橋接器再把高頻信號從電流中分解出來，從而在不需要重新佈線的基礎上實現上網、打電話、觀看IPTV和使用監控設備等多種應用。

隨着家庭智能系統這個話題的興起，也給PLC技術的發展帶來了一個新的舞台。在家庭智能系統中，以PC機為核心的家庭智能系統是最受人熱捧的。該系統的觀念就是，隨着電腦的普及，可以將所有家用電器需要處理的數據都交給PC機來完成。這樣就需要在家電與PC機間構建一個數據傳送網絡，大家都看好無線，但是在家庭這個環境中，“牆多”這一特徵嚴重影響着無線傳輸的質量，特別是在別墅和躍層式住宅中這一缺陷更加明顯。如果架設專用有線網絡除了增加成本以外，在以後的日常生活中要更改家電的位置也顯得十分困難和繁瑣，這就給無須重新架線的電力載波通信帶來了機遇。

遠程抄表系統，路燈遠程監控系統等）以及工業智能化（比如各類設備的數據採集）。在技術上，電力載波通信不再是點對點通信的範疇，而是突出開放式網絡結構的概念，使得每個控制節點（受控設備）組成一個網絡進行集中控制，在電力載波應用上具有網絡協議及網絡概念的企業不多，國外的有Echelon公司的Lonworks網絡，國內的有KaiStar(凱星電子）電力載波遠程智能控制系統，Risecomm（瑞斯康）公司的瑞斯康智能控制網絡。他們的網絡協議都是根據國際標準協議EIA709.1,EIA709.2編寫的。

列舉三個應用領域的例子：

應用案例一：智能家居

智能家居控制網可用電力線載波技術來實現，其原理是將電力載波技術集成後嵌入到各電器中去，並利用家庭現有的電力線作為載波通信媒介，實現智能設備之間的通信與控制。智能家居控制網中智能電器的互聯互動，將為您帶來高品質的生活體驗和生活享受：

隨時查詢所有電器狀態

任一開關集中控制家中所有智能電器設備

組開組關指定電器，如場景燈等

隨時掌握家庭安防情況，如防盜、火警、探測燃氣泄漏等

通過互聯網或電話對家中電器進行遠程控制

遠程自動抄表（AMR）系統是智能控制網的重要應用之一。它可以使電力供應商在提高服務質量的同時降低管理成本；並讓用户有機會充分利用各種用電計劃（如分時電價）來節省開支和享受多種便利。

遠程自動抄表

遠程控制電錶拉合閘

實時查詢用户用電量

電錶用量組抄或個別選擇抄讀

可與收費系統聯為一體

根據電網負載的峯谷時段分段電價

分時段抄表及計費

控制非法竊電行為

減少人力成本及管理成本

自動保存抄讀的歷史數據

統計電錶數據，分析用電規律

估計線損和由電錶計量誤差引起的自損

配電系統評估、供電服務質量檢測和負荷管理

應用案例三：遠程路燈監控系統

遠程路燈監控系統利用電力載波技術通過已有電力線將路燈照明系統連成智能照明系統。此係統能在保證道路安全的同時節省電能，並能延長燈具壽命以及降低運行維護成本。

系統功能特點

全天候24小時自動監控

監控範圍可達數公里

加入自動路由功能後，監控範圍成倍增加

單燈狀態檢測：電壓、電流、開關、温度等

單燈故障狀態自動上報

照明系統節能控制

各類故障或異常情況報警

多種報警方式供用户選擇

遠程報警信息送至控制中心或值勤人員手機

可與110等緊急呼救系統聯網

電力載波系統：可實現户內智能呼梯、訪客智能派梯功能。

户內智能呼梯：業主出門時，按家中的智能呼梯按鈕，電梯自動向業主所住樓層停靠，業主出門乘梯，從而有效減少業主侯梯時間。

訪客智能派梯：訪客來訪，業主應答併為訪客開放單元門後，按智能派梯按鈕，電梯自動向一層停靠，同時，業主所住樓層按鍵解鎖，訪客進入電梯後，可直接按鍵前往業主所住樓層（其他樓層無權限）。

電力載波系統特點：此係統採用電力載波通信方式，利用了大樓內的原有電源線，無需重新佈線，且安裝使用簡單，只需將智能模塊插在電源插座上即可，業主可根據自身需求方便選配，無需整體投資，從而降低大樓的整體投資成本。

在以數字微波通信、衞星通信為主幹線的覆蓋全國的電力通信網絡已初步形成、多種通信手段競相發展的今天，電力線載波通信仍然是地區網、省網乃至網局網的主要通信手段之一，仍是電力系統應用區域最廣泛的通信方式，仍是電力通信網的重要的基本通信手段；從理論研究，到運行實踐，我們都取得了可喜的成效。

(1) 電力線載波無論是在所具有的規模範圍、裝機數量還是在從事人員數量上，都是空前的。在應用上，上至500KV線路，下至35KV乃至10KV線路;都開通了電力線載波機。到“八五”初期，全國110KV及以上電力線載波話路公里數已達26萬，1989年達到65萬。電力線載波名符其實地成為電力系統應用最為廣泛的通信手段。

(2) 電力線載波通信綜合業務能力有了很大的發展，由過去單獨的調度電話業務發展到為開放電話、遠動、傳真、保護、計算機信息等綜合業務。如葛－滬±500KV直流輸電系統中，兩換流站的運行數據的控制信息通過長達1053Km的載波電路傳送，實現了兩站間的相互自動控制。

(3) 載波技術裝備水平有了很大提高，從五六十年代雙邊帶電子管ZDD-I/2、ZS-3等發展到今天的ESB500、ZDD-27/36等全集成化單邊帶載波機，並推出了數字式載波機。在一些重大工程中還陸續引進了一些具有國際先進水平的載波設備，解決了實際應用中一些國產機暫時無法解決的問題，也為國產機的改進和提高提供了可貴的借鑑。

(4) 理論研究成果卓著。如在頻譜管理上，採用了圖論、地圖色理論和計算機技術，提出了分段設計、頻譜分組、電網分段或分區、頻率重複使用等，並開發出了軟件包，可實現用計算機進行設備管理、頻率管理、新通道設計和舊通道改造、插空安排設備等。為適應現代通信技術的發展，數字式電力線載波機的開發研製也取得了實質性的進展。此外，傳輸理論、組網技術等方面的研究也不斷有新的進展。

進入八九十年代以來，我國電力事業和電力系統以前所末有速度迅猛發展。大電站、大機組、超高壓輸電線路不斷增加，電網規模越來越大。電網的發展必然對電網管理和技術提出更高的要求，這就要求電力系統通信更加完善和先進。電力線載波由於其固有的缺點：通道干擾大、信息量小，再加上我們設備水平、管理維護等方面造成的穩定性差、故障率高等不足，已顯得不能適應現代電網對通信多方面、多功能的要求；而與此同時，信息時代的到來，促進了全世界範圍內電信科技的全面、多維發展，各種新興的通信技術不斷出現；通信設備性能越來越先進，價格越來越低廉。於是，數字微波、衞星通信、光纖通信、移動通信、對流層散射通信、特高頻通信、擴展頻譜通信、數字程控交換機及以數據網等新興通信技術在電力系統中得以逐漸的推廣應用。

我們已經看到，電力線載波已成為電力系統應用最為廣泛的通信手段，當然，其缺點和不足從中也得以充分體現；加之與其它新興通信手段共存，更顯示出了其侷限 。對電力線載波評價不高似乎已是比較普遍的現象。然而，仔細分析我們可以發現，其原因也是多方面的：既有技術上的，也有管理上的；既有設備製造、工程設計施工上的，也有運行維護上的；既有客觀上的，也有認識上的。

1、載波頻率分配使用中的問題

我國電力線載波頻率使用範圍為40～500KHZ，載波頻帶帶寬為4KHZ，所以在整個載波頻率範圍內只能不重複安排57套載波機，而我們要使用的載波機要遠大於這個數量。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，存在着阻波器製作上的困難；高頻段，易受廣播信號的干擾，而且還要考慮線路對信號衰減的不均勻性等因素。而且我們在對這有限的頻率安排使用上，在不少地方做得並不好，造成了一方面頻譜緊張，一方面又浪費頻率資源。

(1) 在頻率的安排上,有些地區安排頻率帶有很大的隨意性，“見縫插針”、沒有長遠的計劃，以致於干擾嚴重、不斷改頻；有些則只注意本地區頻率規劃，結果即影響了別人，又影響了自己。甚至有一些上級頻率主管部門，對頻率的管理不夠重視，在分配頻率時沒有嚴肅認真的科學態度和科學的方法。

(2) 沒有全局觀念、統籌意識，往往就事論事，就頻率考慮頻率。比較普遍的情況是高頻保護佔據單獨一相(A相)；如果改為與載波複用就可節省下保護佔用的頻帶。再有，通信網絡結構一般是點對點結構，通道佔用多、利用率低，如改組成調度程控交換網，既可節省通道，又能達到靈活、可靠的效果。

2、電力線載波機的問題

不可否認，國產載波機無論是在技術性能、工藝結構還是在電路上，同國際上一些先進設備相比仍存在有很大的差距，從頻譜的利用率、自動增益控制(AGC)、範圍和靈敏度、載供系統的精度、濾波器的性能，到載波機整個通道頻率特性以及工作環境温度範圍，都難以達到進口機的水平。

實際上，在比技術先進更重要的設備的可靠性和穩定性方面。國外載波機平均無故障時間(MTBF)可達幾十年，國產機根本與之無法相提並論——即使引進技術的國產化機如ESB500恐怕也不能保證達到甚至接近進口機的水平。

3、配套工程存在的問題

配套工程存在的問題主要有電源的可靠性不高和容量小、防雷技術措施不完善、儀器儀表配置不完備和落後等問題。無疑，這些問題的存在也在相當大的程度上影響了通信的可靠性。比如，有些地區由於電源引起的故障竟高達三分之二！雷雨季節由於雷擊而致使通信中斷的事件也時有發生。至於儀器儀表配置不完備和落後，更是直接影響了設備正常維護測試的質量和速度。

4、管理運行上的問題

管理運行上的問題是比其它問題更突出的問題。多年來，我們的工作中一直不同程度地存在着重主機輕輔機、輕配套，重設備輕人員、輕管理、輕完善等現象，很多必須的工作都開展不力甚至根本沒有開展，造成新設備剛運行一段時間甚至剛開始運行就出問題。尤其是舊通信系統、舊通道存在的問題，涉及到的許多專業問題長期得不到解決。其原因總結起來有如下幾條：

(1) 領導重視不夠，對通信的重要性認識不足；

(2) 基礎工作不紮實不健全；

(3) 管理體制等方面上的問題；

(4) 通信人員待遇低，通信隊伍穩定性差。