浅谈电力线载波通信的运用.docx

浅谈电力线载波通信的运用1载波技术概述目前我省主要采用的窄带调制解调技术主要有：（1）PSK相移键控。该方式通过调制载波的相位来传输数据也是一种线性调制技术同样存在边瓣再生的问题特别在发生相位突变时包络不恒定而导致在通过带限信道后频谱发生扩散。（2）FSK频移键控。通过2个不同的载波代表二进制数据中的2种状态来完成数据的调制它属于非线性调制。同时不管调制信号如何改变载波的幅度是恒定的所以它也是一种恒包络调制。它可以使用功率效率高的C类放大器而不会使发送信号占用的频谱增大；带外辐射低；接收机设计简单。不过其占用带宽比线性调制大。在大多数情况下数字调制是利用数字信号的离散值去键控载波。对载波的幅度、频率或相位进行键控便可获得ASK、FSK、PSK等。这三种数字调制方式在抗干扰噪声能力和信号频谱利用率等方面以相干PSK的性能最好目前已在中、高速传输数据时得到广泛应用。以上调制方式都属于窄带通信技术同时窄带通信技术还包括QAM调制、无载波调幅调相(CAP)、DMT调制及扩展频谱技术等。窄带通信方式易于实现但抗干扰能力弱配电网各频带的衰减随着负荷的动态投切而随机变化会出现衰减很大的频带这使得想要选出一段完美的电力线通信频带很难通常依靠选择载波频率在衰减小的频带里或者均衡技术来克服信道的变化。但这使得均衡技术非常复杂以至于成本难以接受。同时尽管接收机具有较窄的通带使仅有一部分噪声进入接收机由于接收装置中的滤波器具有高品质因数瞬间的脉冲噪声会使其发生自干扰而低品质的滤波器又会使通带带宽加大令更多噪声进入接收器。所以窄带通信的抗脉冲噪声性较差。2波芯片在集抄中的应用如图1所示是典型的具有载波通讯功能的单相表设计原理框图载波电路的核心是载波发送和载波接收电路的设计及载波芯片外围调制电路的设计。如图2所示是采用载波通讯方式的集抄方案拓扑图。台区集中抄表系统是以计算机应用技术、现代数字通信技术、低压电力线载波数据传输技术为基础的大型信息采集处理系统。由系统主站、台区集中器、客户侧直接载波电能表以及主站与集中器、集中器与载波电能表之间的数据传输信道组成。下面对集抄应用中的几个载波相关功能进行说明和介绍。由于各个载波芯片厂家的方案略有不同所以只是做原理性介绍。2.1耦合电路(Coupling电路)。耦合电路如图3所示其是载波信号的输出和输入通路并起隔离220V／50Hz的工频的作用。该电路在设计时需考虑220V线路侧的阻抗特性。信号耦合变压器220V线路侧阻抗一般取3～30n。然后确定线圈初次级的匝数比或阻抗比。最后设计功率放大器的输出匹配电阻。2.2滤波电路(Filter电路)。如图4所示滤波电路该滤波器为带通滤波器。其不仅要将带外杂波滤除还要保证前后级之间的阻抗匹配以达到顺利传递信号的目的。由于主晶振的工作频率不同载频也不同；调制周波数和数据传输速率不同带宽也不同。因此滤波器的参数在主晶振频率不同时也将有所变化的。本电路的带通频率范围是400kHz～600kHz。2.3信号放大电路(PAMP电路)。如图5所示为信号放大电路其放大的目的是将滤波后的信号不失真的放大75倍以上以达到30dB以上增益的要求。特别注意的是小信号的不失真。因为主要是完成小信号的放大。并注意电路本身的噪声干扰不能过大。经该放大电路放大后可接入运算放大器继续将信号放大。2.4自动路由功能。集中器与载波表之间的传输距离受线路特性的影响而一次成功的通信首先要满足本地接收信号的解调信噪比。根据我国电网的实际经验500m以内的范围是单级载波可靠传输的理想距离。要做到任何情况下抄通率的100%肯定需要中继。在集抄系统中自动路由算法包含在集中器内通过载波协议每一电表终端模块都可作为其他电表的中继。当需要中继时集中器能根据线路的情况实时、智能、快速地调整路由完成集中器到目的电表的通信无需人工干预。而固定中继是不可取的既难以维护实效性也差。综合各地需求集中器的自动路由最多要求达到7级保证系统2km的最远距离。3结束语综上所述在环境条件良好的情况下以载波为通讯方式的集抄系统不失为一种好办法且此方式已在全国范围内展开。目前在我省用电信息采集系统建设中已经采用此方式做为集抄改造工程的首选方式且效果良好。从目前而言电力网有可能成为继宽带网络、电话、无线通信、卫星通信、有线电视等通讯技术之后又一个可以普及的通信技术。本文作者：杨艳、牟颖莹、侯静单位：青海电力科学试验研究院