1、前言

智能電網(wǎng)（smartpowergrids）,就是電網(wǎng)的智能化，是指在現(xiàn)有供用電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提高供用電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性；在公用電網(wǎng)上方便地接入各種分布式可再生能源，達(dá)到降低碳排放，改善人類生存環(huán)境，增強(qiáng)抗外界干擾沖擊的能力；把供用電管理理念轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃臃?wù)理念，做到優(yōu)質(zhì)服務(wù)，指導(dǎo)電力用戶科學(xué)用電，節(jié)約用電。在智能電網(wǎng)的建設(shè)中，用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)是其中重要的一環(huán)，它建立在集合的、穩(wěn)定的、高速雙向通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上。目前主要分為兩種：一種方式是需要建立專門的通信信道，這種方式費(fèi)用較大，還給用戶帶來不便，在實(shí)際工程中難以推廣。另一種方式是基于低壓電力線載波數(shù)據(jù)通信技術(shù)，充分利用現(xiàn)有的電力線路實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。

2、低壓電力載波通信技術(shù)介紹

低壓電力線載波通信（PLC，PowerLineCommunication）是指利用已有的低壓配電網(wǎng)作為傳輸媒介，即高頻的通信信號與電力工頻電流通過占用不同的頻段來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和信息交互的一種技術(shù)。低壓電力線載波通信主要應(yīng)用于居民供電臺區(qū)，通過居民家庭供電線路進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，廣泛應(yīng)用于低壓集抄系統(tǒng)。基本通信原理如圖1所示，由信號處理器、調(diào)制解調(diào)器、信號放大電路、信號耦合電路、低壓電力網(wǎng)絡(luò)幾部分組成，下面對各部分功能簡單說明。(1)信號處理器：向電力線發(fā)送一連串?dāng)?shù)字控制信號，并且能夠接收識別電力線返回的數(shù)字代碼信號。(2)調(diào)制解調(diào)器：通過調(diào)制，不僅可以進(jìn)行頻譜搬移，把調(diào)制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調(diào)制信號轉(zhuǎn)換成適合于信道傳輸或便于信道多路復(fù)用的已調(diào)信號。由于從消息變換過來的原始信號具有頻率較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中部適宜直接進(jìn)行傳輸，因此在通信系統(tǒng)中通常需要有調(diào)制的過程，而在接收端則需要有反調(diào)制的過程，也就是解調(diào)的過程。(3)信號放大：電力線衰減非常大，提高的載波通信的性能的最有效的手段就是將信號進(jìn)行幅度放大，以此保證接收端的可靠接收。(4)信號耦合電路：將已調(diào)信號通過信號耦合電路耦合到電力線上，能夠?qū)⑤d波發(fā)送接收電路與電力網(wǎng)隔離，可提高系統(tǒng)得抗干擾能力。(5)低壓電力網(wǎng)絡(luò)：對低壓電力載波通信而言，低壓電力網(wǎng)絡(luò)是載波模塊之間傳輸?shù)耐ǖ馈?

3、低壓電力載波在我國智能電網(wǎng)中的應(yīng)用情況

隨著電力線載波通信技術(shù)的日趨成熟，電力線載波應(yīng)用研究也逐漸成為熱點(diǎn)。由于電力線載波通信技術(shù)具有無可比擬的方便、免維護(hù)、可靠性、經(jīng)濟(jì)性、即插即用等優(yōu)勢，在用電信息采集系統(tǒng)得到大范圍應(yīng)用，目前國內(nèi)廣泛應(yīng)用載波芯片廠商為：青島東軟、青島鼎信、北京福星曉程、深圳力合微、深圳瑞斯康。青島東軟在調(diào)制方式上采用63位直序列擴(kuò)頻通信FSK技術(shù)，中心頻率為270K，自適應(yīng)數(shù)字信號處理和模糊處理技術(shù)，具備前向糾錯(cuò)功能，幀中繼轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。目前在網(wǎng)運(yùn)行的多為東軟3代、3.5代和4代產(chǎn)品。其中東軟3代在2008年底推出，2009年開始批量使用，在2代的基礎(chǔ)上改進(jìn)了網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，支持7級中繼，應(yīng)用層支持DL/T645-1997/2007；電路板改成了MOS管發(fā)送，提高了電路的可靠性。東軟3.5代芯片在3代的基礎(chǔ)上進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議修改，符合Q/GDW　376.2—2009標(biāo)準(zhǔn)要求，同時(shí)修改了支持上電自動讀取表號作為MAC地址，路由方式支持洪泛方式。東軟4代在2011年底推出，所應(yīng)用的載波芯片PLCI38-IV，內(nèi)部集成了低噪聲放大器和BFSK數(shù)字解調(diào)單元，不需要使用AFE4361模擬前端，芯片的集成度更高，采用三相解調(diào)、三相同發(fā)同收、過零發(fā)送接收，同時(shí)通信速率可調(diào)，支持300bps、400bps、600bps、800bps。

青島鼎信在調(diào)制方式上為BFSK，中心頻率為421KHz，產(chǎn)品主要特點(diǎn)：軟件相關(guān)器和匹配濾波器，80位正交碼序列；擴(kuò)頻通信技術(shù)；高效率前向糾錯(cuò)；BFSK調(diào)制、半雙工通信。目前在國網(wǎng)使用的為TCC081，TCC081C，TCC082C表端、采集器端載波芯片。其中TCC081為鼎信低速芯片，僅支持50bps、100bps低速模式，TCC081C支持鼎信高速模式，速率可達(dá)到600bps、1200bps。TCC082C提供對于采集器不帶地址模式的支持，專用于國網(wǎng)采集器可帶、可不帶采集器地址模式的采集器載波方案。近期，鼎信公司推出了TCRS081C路由芯片，集成了TCS081C以及TCR300，路由板硬件采用三相硬過零電路，不再強(qiáng)調(diào)A相必須供電。北京福星曉程于2000年前后推出載波ASIC芯片，最初產(chǎn)品為PL3105，后繼推出了PL3106（CEP2002AC），PL3201(CEP3001AC):CEP2002EX系列芯片，采用PSK調(diào)制直序擴(kuò)頻方式，載波頻率為120KHz，速率500bps。由于曉程芯片采用數(shù)字解調(diào)、解擴(kuò)，抗干擾性能優(yōu)于青島東軟，在實(shí)際使用中物理層的通信距離較好，傳輸速率較快。但是由于其最早開發(fā)的產(chǎn)品載波芯片實(shí)際上是一個(gè)帶載波MODEM的單片機(jī)，只有物理層、鏈路層，應(yīng)用層需要各廠家自己開發(fā)，缺乏路由組網(wǎng)及中繼算法的研究，同時(shí)由于存在多個(gè)廠家基于曉程載波芯片進(jìn)行鏈路層開發(fā)，出現(xiàn)了同是采用曉程芯片也未必能互聯(lián)互通的局面，限制了其產(chǎn)品的通用性。

深圳力合微最早采用OFDM調(diào)制方式，推出了LME2210載波芯低壓電力線載波通訊技術(shù)在中國智能電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展方向趙東亞張建華(華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院北京102206)摘要：隨著低壓電力線載波通訊技術(shù)在中國智能電網(wǎng)建設(shè)中的逐步應(yīng)用，載波抄表已成為低壓集抄系統(tǒng)采用的主要方案。本文在介紹各主片，內(nèi)置MCU及FLASH程序存儲器,采用先進(jìn)的正交四載波調(diào)制解調(diào)技術(shù)，具有載波頻率可選，自動差錯(cuò)控制，內(nèi)置可變增益接收放大器，靈活方便的MCU數(shù)據(jù)接口。隨后又推出了LME2980載波芯片，調(diào)制方式：1280子載波OFDM；載波中心頻率：352K；最大載波帶寬：96KHZ；通信速率：20kbps。在網(wǎng)絡(luò)路由方面采用了盲中繼動態(tài)路由，支持最大中繼級數(shù)為7級。近年來，力合微又分別推出了中心頻率為421KHz的吉林方案（鼎信低速方案）以及中心頻率為390KHz的新的OFDM方案。深圳瑞斯康成立于2004年，隨后推出了智能網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)芯片（SoC）:Rise3301,3501.載波通訊中心頻率為132KHz，通訊速率最高達(dá)5480比特/秒，BPSK調(diào)制；具有物理層N節(jié)點(diǎn)通信時(shí)避免數(shù)據(jù)包碰撞的CSMA防沖突機(jī)制，為分布式網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。在網(wǎng)絡(luò)路由方面采用了分布式路由。