電力線載波通信技術出現(xiàn)于二十世紀的二十年代初期, 它以電力線作為傳輸媒體, 通過電力線實現(xiàn)遠距離傳輸,是唯一不需要線路投資的通訊方式。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(wǎng)建設同步等優(yōu)點, 早已為電力系統(tǒng)應用最廣泛的通信方式。它主要用于電網(wǎng)調(diào)度通信、復用遠動、高頻保護和遠方信號等。在大力發(fā)寬頻帶、大容量光纖通信的今天, 它的現(xiàn)狀和發(fā)展應用如何, 這正是本文將要討論的問題。
1、電力線載波通信現(xiàn)狀分析
在以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線的覆蓋全國的電力通信網(wǎng)絡已初步形成、多種通信手段竟相發(fā)展的今天,電力線載波通信仍然是地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)乃至網(wǎng)局網(wǎng)的主要通信手段之一,仍是電力系統(tǒng)應用區(qū)域最廣泛的通信方式,仍是電力通信網(wǎng)的重要的基本通信手段,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。電力線載波通信現(xiàn)狀主要反映在設備技術、載波頻率使用和維護技術、應用范圍等四個方面。
1.1、設備技術
隨著科學技術的飛速發(fā)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, ZDD21ö2, ZT 401 等發(fā)展到ZJ 25, 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(shù)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。
1.2、載波頻率使用問題,波頻率, 使頻率資源得到了充分利用。
我國電力線載波頻率使用范圍為: 40~ 500kHz, 載波頻帶帶寬為: 4 kHz, 在整個載波頻率范圍內(nèi)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(shù)目。實際上, 即使在這個頻段內(nèi)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(wǎng)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(wǎng)規(guī)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(wǎng)分段或分區(qū), 頻率重復使用, 實現(xiàn)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(jié)省保護占用的頻帶; 利用調(diào)度程控交換機組網(wǎng), 提高通道利用率, 減少通道數(shù)量。
1.3、維護技術
長期以來, 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(shù)單位仍沿襲著傳統(tǒng)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(xiàn)場進行檢修、測試。同時, 通信系統(tǒng)維護人員普遍存在學歷低、維護經(jīng)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(jié)合加工設備一經(jīng)安裝就很少再次測試, 基本是待電路出現(xiàn)故障后才進行檢測, 影響了運行電路的狀況?梢, 作為設備維護的薄弱環(huán)節(jié), 高頻通道的好壞己成為影響載波通信質(zhì)量中不可忽視的重要環(huán)節(jié)。
1.4、應用范圍
90 年代是我國電力事業(yè)大發(fā)展時期, 由于電網(wǎng)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(wǎng)規(guī)模越來越大。使用單一載波通信方式己不能滿足電網(wǎng)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(shù)電路上作為備用通道保留。在220 kV 和500 kV 電網(wǎng)中使用一些性能優(yōu)良、穩(wěn)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(qū)和縣級電網(wǎng)中電力線載波仍是生產(chǎn)調(diào)度的主要通信方式。由于傳統(tǒng)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(wěn)定性差、故障率高等不足, 已顯得不能適應現(xiàn)代電網(wǎng)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(xiàn), 如數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、擴頻通信、光纖通信、程控交換等在電力系統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)象。
2、電力線載波通信技術的發(fā)展應用
電力線載波同其他技術一樣, 也在不斷發(fā)展和完善。但電力線載波作為電力通信網(wǎng)中一種強有力的手段, 有著雄厚的發(fā)展基礎和廣闊的市場, 仍具有適應生存和發(fā)展的環(huán)境和空間, 它不會簡單的消失或停滯不前。它在電力生產(chǎn)中所發(fā)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。作為電力部門特有的通信資源, 不管將來如何發(fā)展,
電力線載波通信無可比擬的優(yōu)越性是不會動搖的。
載波通信在電力系統(tǒng)通信網(wǎng)中有著獨特的優(yōu)勢, 其穩(wěn)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,
特別是在高速電力線載波、遠程抄表系統(tǒng)、以及智能化應用方面, 己取得了一定的成果。
3.1、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(EnA FE) 技術、多電平頻移鍵控(M FSK) 技術和正交調(diào)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(shù)字式電力線調(diào)制解調(diào)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(xiàn)信息傳遞。硬件方面, 在用戶變壓器的低壓側(cè)安裝電力線路由器, 用戶端安裝一個數(shù)字式電力線調(diào)制解調(diào)器用通信電纜與個人電腦相連, 并把調(diào)制解調(diào)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In ternet 互聯(lián)網(wǎng)絡。
用電力線作家庭總線有其顯著的優(yōu)點: 成本低、有現(xiàn)成的電源線、一線兩用, 價格低廉, 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(wǎng)絡更為廣泛。采用高速電力線載波可取消計算機聯(lián)網(wǎng)的綜合布線系統(tǒng), 用戶可自由選擇在家中任何有電插座的角落上網(wǎng)。理論上電線作為通信線路, 信息傳送速度可達到2M b itös, 4M b itös, 10M b itö s。用戶上網(wǎng)時的速度, 取決于當時會有多少用戶上網(wǎng)。如果很多用戶同時上網(wǎng), 傳輸速度相對就較慢, 傳輸帶寬是共享的。
3.2、遠程自動抄表系統(tǒng)
所謂遠程自動抄表系統(tǒng)就是自動采集各種計量表的讀數(shù)(如: 電表、水表、煤氣表、冷氣表等) ,現(xiàn)在采集數(shù)據(jù)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(tǒng)的原理是利用現(xiàn)有的電力線為媒介進行數(shù)據(jù)收集。不但有效降低系統(tǒng)成本, 同時可以方便快捷地實現(xiàn)自動抄收。利用計算機的強大功能抄收的數(shù)據(jù)可以立即處理形成報表, 同時利用雙工通信可很容易實現(xiàn)監(jiān)控用戶用電參數(shù)、欠費斷電等其他系統(tǒng)沒有的功能。隨著各種抄表自動計量裝置產(chǎn)品的問世,“人工抄表”將在不久的將來會被自動抄表系統(tǒng)所取代。
3.3、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(tài)的實施檢測; ②運行參數(shù)的快速修改; ③運行故障精確定位。即實現(xiàn)遠方維護和實時監(jiān)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(zhuǎn)向系統(tǒng)維護, 由維護為主轉(zhuǎn)向管理為主, 以使整個通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)建設和設備配置更科學, 運行方式更安全, 運行狀態(tài)更穩(wěn)定, 運營效益更高。
4、結(jié)束語
電力線載波同其它技術一樣, 也是不斷發(fā)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?茖W的發(fā)展無止境, 電力線載波作為一門科學也將會更加完善、可靠。多年來人們一直在編織用電線上互聯(lián)網(wǎng)的美夢, 但經(jīng)過數(shù)年來的研發(fā), 如今已經(jīng)變成現(xiàn)實。而且價格比專用網(wǎng)絡線還便宜。專家們預期, 未來數(shù)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(lián)網(wǎng)絡。同時我們完全有理由相信, 隨著科學技術的不斷發(fā)展和應用, 隨著改革的深化、管理水平和管理質(zhì)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(xù)在我國電網(wǎng)現(xiàn)代化進程中發(fā)揮積極的作用, 為電力系統(tǒng)通信發(fā)展做出更大的貢獻。