電力線載波通信(PLC)技術(shù)出現(xiàn)于二十世紀(jì)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(shù)字信號(hào)變成高頻信號(hào),通過電力線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸。它具有傳輸距離遠(yuǎn)、通道可靠性高、安全保密性好、投資少見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等優(yōu)點(diǎn),早已成為電力系統(tǒng)應(yīng)用最廣泛的通信方式。它主要用于電網(wǎng)調(diào)度通信、復(fù)用遠(yuǎn)動(dòng)、高頻保護(hù)和遠(yuǎn)方跳閘信號(hào)等。然而,這種通信方式傳輸速率低、容量小,應(yīng)用范圍受到了很大的限制。在大力發(fā)展寬頻帶、大容量光纖通信的今天,它的發(fā)展前景如何？
一、電力線載波通信現(xiàn)狀分析
電力線載波通信現(xiàn)狀主要反映在載波頻率使用、設(shè)備技術(shù)和維護(hù)技術(shù)等三個(gè)方面。
載波頻率使用問題
我國(guó)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(gè)載波頻率范圍內(nèi)只能不重復(fù)安排57套載波機(jī),而我們要使用的載波機(jī)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)目。實(shí)際上,即使在這個(gè)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(hào)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(jì)算機(jī)進(jìn)行頻率分段設(shè)計(jì)、頻譜分組、電網(wǎng)分段或分區(qū),頻率重復(fù)使用,實(shí)現(xiàn)頻率資源的最佳配置。另一方面,采用電力線載波復(fù)用高頻保護(hù)技術(shù),節(jié)省保護(hù)占用的頻帶;利用調(diào)度程控交換機(jī)組網(wǎng),提高通道利用率,減少通道數(shù)量,節(jié)省了載波頻率,使頻率資源得到了充分利用。
設(shè)備技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,載波設(shè)備技術(shù)更新速度也在加快。從50,60年代雙邊帶電子管載波機(jī)ZS23,ZDD21��2,ZT401等發(fā)展到ZJ25,ZDD212等晶體管載波機(jī)和ZDD227,ZDB23,ESB550等集成化載波機(jī),技術(shù)裝備水平有了很大的提高。此外,我們還引進(jìn)了ETL,ESB等先進(jìn)的數(shù)字載波設(shè)備,為用戶提供更加完善、可靠和便于操作使用的功能。
維護(hù)技術(shù)
長(zhǎng)期以來,我區(qū)電力載波通信維護(hù)技術(shù)比較落后。盡管載波設(shè)備不斷更新,但絕大多數(shù)單位仍沿襲著傳統(tǒng)的維護(hù)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(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢修、測(cè)試。同時(shí),通信系統(tǒng)維護(hù)人員普遍存在學(xué)歷低、維護(hù)經(jīng)驗(yàn)不足等問題,使得電路中斷時(shí)間比較長(zhǎng)。同樣,由于維護(hù)手段不足,許多單位的結(jié)合加工設(shè)備一經(jīng)安裝就很少再次測(cè)試,基本是待電路出現(xiàn)故障后才進(jìn)行檢測(cè),影響了運(yùn)行電路的狀況。可見,作為設(shè)備維護(hù)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)。
二、應(yīng)用范圍
90年代是我國(guó)電力事業(yè)大發(fā)展時(shí)期,由于電網(wǎng)建設(shè)速度在加快,大電廠、大機(jī)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(jí)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220kV和500kV電網(wǎng)中使用一些性能優(yōu)良、穩(wěn)定可靠的載波設(shè)備來復(fù)用高頻保護(hù)和遠(yuǎn)方跳閘信號(hào),在地區(qū)和縣級(jí)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(diǎn):通道干擾大、信息量小、頻率擁擠,再加上我們的設(shè)備水平、維護(hù)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,己顯得不能適應(yīng)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(shí)代的到來,各種新興通信技術(shù)不斷出現(xiàn),如數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、擴(kuò)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(yīng)用。相比之下,電力線載波其缺點(diǎn)和不足便顯現(xiàn)出來了,目前對(duì)電力線載波評(píng)價(jià)不高似乎己是比較普遍的現(xiàn)象。
電力線載波同其他技術(shù)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)中一強(qiáng)有力的手段,有著雄厚的發(fā)展基礎(chǔ)和廣闊的市場(chǎng),仍具有適應(yīng)生存和發(fā)展的環(huán)境和空間,它不會(huì)簡(jiǎn)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(fā)展,電力線載波通信無可比擬的優(yōu)越性是不會(huì)動(dòng)搖的。它在電力生產(chǎn)中所發(fā)揮的強(qiáng)大而獨(dú)特作用是不可替代的,尤其在抵御臺(tái)風(fēng)、洪澇等自然災(zāi)害方面,由于其電路的傳輸線路具有機(jī)械強(qiáng)度高,不易受外力破壞的特點(diǎn),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(huán)境。電力線載波適用于縣、地調(diào)等信息需求量小的情形,以及在其它場(chǎng)合做為可靠的備用通信手段。如在覆蓋范圍遠(yuǎn)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(zhì)費(fèi)用都要低。
③電力線載波同其它技術(shù)一樣,也是不斷發(fā)展和完善的。對(duì)于其固有的弱點(diǎn)和不足,科研工作者一直在不斷研究新的技術(shù)方法去改進(jìn)提高。科學(xué)的發(fā)展無止境,電力線載波做為一門科學(xué)也將會(huì)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(yùn)行管理等方面的問題,只要我們提高認(rèn)識(shí),積極改進(jìn),也是完全可以克服的。針對(duì)目前電力線載波通信的現(xiàn)狀,我們認(rèn)為主要有以下幾個(gè)方面需要做好。
a.注重通信人才的培養(yǎng)和通信隊(duì)伍的穩(wěn)定。
b.有計(jì)劃地對(duì)現(xiàn)存問題進(jìn)行技術(shù)改造和革新并做好新技術(shù)理論的研究和推廣工作。要組織有關(guān)科研所、院校有針對(duì)性地進(jìn)行科研攻關(guān),尤其對(duì)那些沒有直接經(jīng)濟(jì)效益的課題
c.生產(chǎn)廠家要加強(qiáng)質(zhì)量意識(shí),不僅要引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì),還要結(jié)合我國(guó)的國(guó)情和用戶的實(shí)際需要進(jìn)行創(chuàng)新,要有完善的質(zhì)量保證體系。軟件方面,要有健全的規(guī)章制度、標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)量、信息檔案等;硬件方面,包括先進(jìn)的自動(dòng)測(cè)試裝置和先進(jìn)的元器件篩選、焊接工藝等。
三、電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
載波通信在電力系統(tǒng)通信網(wǎng)中有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),其穩(wěn)定的使用條件和良好的應(yīng)用前景及潛在的巨大市場(chǎng)己為世人所關(guān)注,也成為世界各大公司及研究單位爭(zhēng)相研究的熱點(diǎn),特別是在遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、高速電力線載波以及智能化應(yīng)用方面,己取得了一定的成果。
遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)
所謂遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表系統(tǒng)就是自動(dòng)采集各種計(jì)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(jìn)行數(shù)據(jù)收集。不但有效降低系統(tǒng)成本,同時(shí)可以方便快捷地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄收。利用計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大功能抄收的數(shù)據(jù)可以立即處理形成報(bào)表,同時(shí)利用雙工通信可很容易實(shí)現(xiàn)監(jiān)控用戶用電參數(shù)、欠費(fèi)斷電等其他系統(tǒng)沒有的功能。隨著各種抄表自動(dòng)計(jì)量裝置產(chǎn)品的間世,“人工抄表”將在不久的將來會(huì)被自動(dòng)抄表系統(tǒng)所取代。
高速電力線載波
高速電力線載波(PLC)通信技術(shù),是為提供端到端接入而設(shè)計(jì)的。該技術(shù)采用了增強(qiáng)型模擬前端處理(EnAFE)技術(shù)、多電平頻移鍵控(MFSK)技術(shù)和正交調(diào)幅(QAM)技術(shù),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(jì)算機(jī)或電話,以實(shí)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(gè)數(shù)字式電力線調(diào)制解調(diào)器用通信電纜與個(gè)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(jì)算機(jī)的使用者輕松地通過家中供電線路連接上Internet互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
用電力線作家庭總線有其顯著的優(yōu)點(diǎn):成本低、有現(xiàn)成的電源線、一線兩用,價(jià)格低低廉,延伸方便。電力線在家庭、公司及各種場(chǎng)所處處可達(dá),比電纜甚至是固定電話網(wǎng)絡(luò)更為廣泛。采用高速電力線載制造了2×3200kW的臥式機(jī)組,在該機(jī)組的徑向推力軸承內(nèi)首次采用了金屬翼片式冷卻器,從機(jī)組波可取消計(jì)算機(jī)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(dá)到2Mbit/s,4Mbit/s,10Mbit/s。用戶上網(wǎng)時(shí)的速度,取決于當(dāng)時(shí)會(huì)有多少用戶上網(wǎng)。如果很多用戶同時(shí)上網(wǎng),傳輸速度相對(duì)就較慢,傳輸帶寬是共享的。
智能化的應(yīng)用
智能化載波機(jī)通過人機(jī)界面由PC機(jī)方便做到:①運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)施檢測(cè);②運(yùn)行參數(shù)的快速修改;③運(yùn)行故障精確定位。即實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方維護(hù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控、機(jī)房無人值守。最終,設(shè)備維護(hù)人員的職責(zé)應(yīng)由設(shè)備維護(hù)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)維護(hù),由維護(hù)為主轉(zhuǎn)向管理為主,以使整個(gè)通信網(wǎng)的結(jié)構(gòu)建設(shè)和設(shè)備配置更科學(xué),運(yùn)行方式更安全,運(yùn)行狀態(tài)更穩(wěn)定,運(yùn)營(yíng)效益更高。
多年來人們一直在編織用電線上互聯(lián)網(wǎng)的美夢(mèng),但經(jīng)過數(shù)年來的研發(fā),如今己變成現(xiàn)實(shí)。而且價(jià)格比專用網(wǎng)絡(luò)線還便宜。專家們預(yù)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(jìn)入國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)我們完全有理由相信,隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)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(huì)繼續(xù)在我國(guó)電網(wǎng)現(xiàn)代化進(jìn)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(xiàn)。