电力线通信实用技术简介

1、电力线通信技术,1电力线通信技术概述 2电力桥集器原理 3相关设备 4接入方案 5相关专利 6主要厂商 7相关论文,1电力线通信技术概述,1.1什么是电力线通信技术 1.2电力线通信技术分类 1.3发展现状,1.1什么是电力线通信技术,电力线通信技术（Power Line Communication）简称PLC，是利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，然后用电线传输，接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传送到计算机或电话，以实现信息传递。,1.2电力线通信技术分类,1.2.1按速度分类： 基于电力配电网的PLC技术按数据传输速率可以

2、分为低速PLC和高速PLC两种。 低速PLC(也称为窄带PLC)是指数据传输速率小于1 Mbit/s的电力线通信技术，主要用于负荷控制、远程抄表、智能建筑和家居自动化等。而传输速率在1 Mbit/s以上的电力线通信技术通常称之为高速(宽带)PLC，由于该技术土要应用于互联网访问领域，又称为电力线上网。,1.2.1按照电压等级分类： 高压电力线载波通信技术，指应用于35kV及以上电压等级的电力线载波通信技术。载波线路状况良好，主要传输调度电话、远动、高频保护及其它监控系统的信息。 中压电力线载波通信技术，指应用于10kV电压等级的电力线载波通信技术。载波线路状况较差，主要传输配电网自动化信息和大

3、用户抄表信息。 低压电力线载波通信技术，指应用于380V电压等级及以下的电力线载波通信技术。载波线路状况极差，主要传输电线上网、用户抄表及家庭自动化的信息和数据。,1.3发展现状,电力线通信最早出现十上世纪二十年代，以电力线路为传输通道，具有通道可靠性高，投资少见效快，与电网建设同步等得天独厚的优点，因此得到不断的发展。,传统电力载波通信采用仅用于35KV以上的电压等级，主要用于开放式电话、远动、传真、计算机信息保护等综合业务。 随着载波通信技术的发展，电力载波现已用于低压配电网中。,1.3.1国外 早在1990年英国的Norweb通讯公司就开始对电力线载波通信进行研究， 1998年已经成功地

4、进行了采用传统的输电线路进行Internet接入的试验。,美国佛罗里达州的英特伦公司开发的电线上网新产品已于2001年6月在美国上市，新技术以变压器将高速电信网联上高压电线网，它使用特殊转接器，所以声音或资料就可以转换至高压电线网，再经由电线传送到每个用户。,2000年4月由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司组成的“家庭插电联盟”(HomePlug Powerline Alliance，简称HPA)致力于创造共同的家用电线网络通信技术标准。此后“家庭插电联盟”发布了该标准的第一个版本Home-Plug 1.0。,PLC专用芯片的传输速率指标不断被刷新： 2002年，全球PLC专用芯片的

5、最大物理层(PHY)速度为14Mbit/s，传输速度为5-8Mbit/s; 2006年，全球PLC专用芯片的最大物理层速度提高到200Mbit/s，传输速度为70-100Mbit/s。,1.3.2国内 长期以来，电力线载波通信网一直是电力通信网的基础网络，目前在长达670,000km的35KV以上电压等级的输电线路上多数已开通电力线载波通道，形成了庞大的电力线载波通信网。该网络主要用于地、市级或以下供电部门构成面向终端变电站及大用户的调度通信、远动及综合自动化通道使用。,中低压电力线载波的应用目前主要在10KV电力线作为配电网自动化系统的数据传输通道和380/220V用户电网作为集中远方自动抄

6、表系统的数据传输通道，还有正在开发并取得阶段性进展的电力线上网高速 Modem的应用。,关于电力线上网的电力线载波通信技术应用目前以中电飞华公司为代表。他们依托低压配电网络，利用PLC技术可传输达到10M以上的信息，为用户实现真正意义上的宽带接入。通过PLC传输网络和产品，可以在家庭内部或居民楼内建立高速的小型局域网，实现语音、视频等大数据量的传输，这也是ADSL技术所无法实现的。,2010年7月16日，福建省电力科学研究院向新闻界现场演示了利用自行研发的200兆BPL调制解调器，集互联网、电视、电话及电力传输于一体的“四网合一”宽带电力线通信（简称BPL）新技术。,2电力桥集器原理,2.1原

7、理框图 2.2原理简述,2.1原理框图,2.2原理简述,电力桥集器采用调制技术，在一对同一电力网上实现语音和数据信号的同线传输，其上下行信道使用1.0到30.0的频段。 以太网PHY/MAC：以太网物理层和MAC层的数据收发，兼容IEEE802.3u标准，10/100M自适应，交叉、直连线自动侦测。 主控制器：主要完成以太网到电力线的桥接功能，实现802.3到HomePlug的协议处理和转发，固件的加载处理等。,电力线MAC：执行CSMA/CA、ARQ、QoS、VLAN数据的加解密功能，支持多媒体数据流和高速数据传输。 FEC：数据及帧的前向纠错，包括：帧交错复用、解复用，扰频、解扰，里德所罗

8、门编码、译码等。 OFDM：执行高速电力线通信的所有必需的功能，发送通道包括QAM QPSK BPSK ROBO调制，一个256点的IFFT变换，一个前导符发生器等。接收通道执行相反的操作。 AFE：在OFDM与电力线接口之间实现高速电力线通信，它由AD/DA转换器、可编程接收增益控制器、低通滤波器等组成。,3相关设备,3.1低压设备 3.2中压设备,3.1低压设备,3.1.1WD-B200M局端电力网桥,WD-B200M电力网桥物理层传输速率最大可达到200Mbps，可用于组建电力线局域网。 不需要复杂的安装。 不需要额外的架线。 只要将该设备插到电源插座，再利用以太网线连接到外部网络，然后

9、用一条信号线（铜芯的就可以）长度根据现场而定，固定在接线口，用信号线把藕合器绕2圈然后用藕合器把信号线固定在电表进户的火线上，多户按同样的方式藕合到第二个，及更多的电表入户的火线上（建议不超过64户）各电表之间直接串过去即可。,网络链接拓扑图,电源100240VAC 60/50Hz 物理层传输速率最大可达200Mbps 标准支持HomePlugAV 调制技术OFDM技术 资讯安全采用128 bits DES资料加密及密钥管理 电力线频率范围2MHz-28MHz 认证FCC,CE,ROHS 系统支持Windows 98/ME/2000/XP,高传输速率 使用电力线路之传输速率（Data Rate

10、）最高可达到200Mbps 有效资料流通速率（Effect Data Rate）最高可达到80Mbps 提供10/100Mps高速以太网络介面。 提供4个PLC端子接口 可以接64个客户端用户 本地升级或在线升级,高相容性 符合HomePlug AV 业界规范 支持QAM1024/256/64/16，DQPSK，DBPSK及ROBO调变技术 支持整合性传输品质保证（QoS）功能 支持Multicast多广播功能 高安全性 采128bits DES资料加密及密钥管理技术 简易安装及使用 采用对等式（peer to peer）网络架构 即插即用（plug and play），完全不用设置,2.1.

11、2WD-200M电力网桥（电力猫）,1*PLC介面;1*10/100BASETX自动侦测之高速以太网络通讯接口 符合HomePlug AV业界规范;采用正交分频多工调变(OFDM)技(QAM8/16/64/256/1024,DBPSK,DQPSK,ROBO);使用2-28MHz频带; 使用CSMA/CA实体存取技术; 符合IEEE 802.3；IEEE 802.3u；HomePlug AV网络标准规范； 采128bits DES资料加密及密钥管理技术 线路传输速率(LineRate)200Mbps UDP:最高可达80Mbps TCP: 最高可达70Mbps 最高可达64个节点,3.1.3 F

12、PAP-10M型电力无线AP,FPAP-10M型电力无线AP是实现无线网络与电力线网络无缝连接的中间设备。无线局域网的外部网络接口能处于电力网的任意点，并且AP可随时随处移动，以适应环境的变化。,3.1.4 FPY-10M型信号连接器,FPY-10M型信号连接器是作为信号多路耦合的一种设备。在电力线组网中它与电力桥集器配合使用可以将信号耦合到电力线上。,3.1.5 FPA-10M型电力适配器,FPA-10M型电力适配器是作为信号三相注入的一种设备。在电力线组网中它与电力桥集器配合使用可以将信号直接注入到电力线上。,3.1.6 FPLB-01型电源滤波插座,FPLB-01型电源滤波插座是电力线宽

13、带网络应用上的一种专用插座。把电力线宽带网络中的一些干扰设备使用这种专用插座，就可以消除干扰信号。 电源：250VAC 10A 50Hz,3.1.7 LB系列电力线耦合器,LB系列耦合器利用电磁互感技术，在电力网上安装耦合磁环的方法，把电力桥集器的PLC载波频率加载到电网上。,3.1.8 FPRP-85M型电力中继器,用于延长电力线信号通讯距离。其作用在于电力信号传输一定距离后,对信号进行整形恢复和放大转发,以减少信号在传输过程中的失真,延长通信距离。该产品基于HomePlug1.0标准，支持IEEE802.3协议。该设备一端连接前端电力线网络，另一端连接后端电力线网络，起到连接前后端电力网络

14、信号作用。其物理层传输速率最大可达85Mbps，可搭配85M电力桥集器及85M电力调制解调器,3.2中压设备,3.2.1 MPLC200CI00101-M 200M中压电力桥集器 福建亿力网络的PLC中压产品采用的是载波信号的方式在10kV的电力线上传输以太网信号。在业务上支持不对称数据业务，如高速Internet接入、视频点播VOD、远程监控监测、高速LAN互联等。,2.2.2MPLC200RO00101-M 200M中压电力中继器,MPLC200RO00101-M型200M中压电力中继器采用增强型OFDM调制技术，用来延长电力网络的通讯距离。其作用在于电力信号传输一定距离后，对信号进行整形

15、恢复和放大转发，以减少信号在传输过程中的失真，延长通信距离。可配合中压电力桥集器，及相关中压通信技术设备，搭建中压电力通信系统,3.2.3 OVERCAP X-17 中压PLC电感式耦合器,中压架空输电线路用耦合电容器X-17，电压可达17KV，绝缘性能可靠性高，可安装在线杆上或者直接悬挂在架空线上，在所有频率范围内（2-40 MHz）接入损耗低2dB。,A型用托架安装在线杆上,B型用线夹直接悬挂在架空线上,3.2.4 UNDERCAP S-24 中压PLC电容式耦合器,地缆用中压PLC耦合电容器S-24电压可达24KV，安装快速，容易及安全，保证质量，可靠性及便捷操作，在所有频率范围内（2-

16、40MHz）接入损耗低2dB。,4接入方案,4.1小区宽带接入方案 4.2中压通信系统解决方案,4.1小区宽带接入方案,4.1.1、前提条件及注意事项 a、小区电表集中（电表必须集中在小区单元的第一层的下面） b、光纤到达电表集中的地方 c、能够协调小区或电力部门关系，要包信号耦合到电表出线（就是入户的电线上，不需要动线只需要扣个磁环） 以上三个是PLC运营的关键条件，任何一个解决不了该方案就落实不下去。 d、必须有专门的部门来执行，目前是大部分运营商的问题点，没专人负责，上面管理层对执行人要求不严格，因为PLC是很多靠经验，目前国内真正有经验的人很少，也是该行业的瓶劲所在。,4.1.2、设备

17、,局端电力网桥 电力猫 耦合器,4.1.3、耦合示意图,多个电表串接时应注意PLC信号线的走向，以免处在同一头端不同用户电表线上的PLC信号方向相反，互相抵 消，降低信号强度。PLC信号线的走向必须遵循同一局端串接的所有电表完全一致，并且火线和零线的走向正好 相反，从而形成环路的原则。例如，第一个电表的火线耦合时，信号线走的是顺着电表出现的方向，那么以后的同一局端下的其他电表的火线耦合PLC信号时，信号线都应顺着着一走向。在对最末端电表的出线端藕荷完成后将LC信号线使用接线子或其它的短路，从而形成一个环路，如图所示：,4.1.4、网络结构图,楼道口结构（电表集中处）,主干网结构（光纤到楼道集中

18、处）,4.2中压通信系统解决方案,4.2.1、概述 中压输电网覆盖面积广大，应用领域繁多，中压配电自动化对于国民经济的发展具有重要的意义，其应用包括用电负荷控制、电网运行监测、集中抄表、视频远程监控、油田、煤矿信息传输等。配电网自动化往往有数量巨大且分布分散的节点需进行控制和数据采集，故对数据通道的经济性有较高要求。中压PLC技术将传统中压电力网转变成为数据通信网，在建设成本、运行和维护费用等方面具有天然的优势。,4.2.2、系统架构,4.2.3、系统介绍,城市中压配电网一般以高压变电所(二次变)为核心，分成若干个相对独立的“分区配电网”。在高压变电所侧，目前都已建立有电力公司的城域光 纤环网

19、。但是从变电所到下一级小区变电站或开闭所一侧没有城域光纤。这一段距离从几百米到5公里不等，对十该种的配电网可采用在变电站侧采用中压电力桥集器与电网公司的光纤环网相联，然后中压桥集器通过中压电容或电感耦合把信号注入到中压电网中，注入方法采用单相电注入即可。在远端开闭所或小区侧用另一台中压电力桥通过电容或电感耦合把信号提取出来即可，如果中压线路过长或信号不理想的情况下可在线路中间的合适位置加装一台中压中继器即可。,4.2.4、配置建议,5相关专利,5.1电力线通信调制解调器 CN1567738 一种电力线通信调制解调器，其特征在于它由数字信号处理部、滤波器和增幅器构成；数字信号处理部，它能够输出线

20、性调频脉冲(Chirp)形式的矩形波信号；滤波器(filter)，它能够将数字信号处理部所输出的信号中的不必要的成分去除，只使频率在一定区间内的信号通过；增幅器它能够对所述滤波器的脉冲信号进行增幅处理以使其适于电力线通信。本发明可在数字信号上加载了线性调频脉冲(Chirp)信号的脉冲信号输出，利用带状滤波器将上述脉冲信号中的不需要的频率带从软件上去除，只输出处在需要的频率带内的模拟信号。故能提高调制调解器的实用性，缩短开发的时间和节省费用。,5.2电力线通信方法及装置 CN1860697,将传输线路的特性的变化周期L分成多个时间段(n个时间段)，重复其中只对一个信标周期的n个时间段中的一个时间

21、段执行传输线路评估的程序，从而对所有n时间段执行传输线路评估。根据(TLm/n)来设置信标周期T，其中n为等于或大于2的整数，且m为等于或大于n且其与n的最大公约数为1的整数。,5.3电力线通信信号叠加方式 CN1945992,一种电力线通信信号叠加方式。来自在配电盘(71)的附近设置的基站(75)的PLC调制解调器(11)的信号线(4)，通过信号线(4a)顺次串联贯通配电用AC线(17)的系统的分别设置在各个配电线(Ra、Sa、Ta)的磁芯(2a1、2a2、2a3)，然后，通过信号线(4b)，顺次串联贯通配电用AC线(73)的系统的分别设置在配电线(Rb、Sb、Tb)的磁芯(2b1、2b2、

22、2b3)，进一步，通过信号线(4c)，顺次串联贯通配电用AC线(74)的系统的分别设置在配电线(Rc、Sc、Tc)的磁芯(2c1、2c2、2c3)，最后经由信号线(4)返回到PLC调制解调器(11)。,5.4电力线通信用调制解调器及电力线通信系统 CN1757173,电力线通信用调制解调器(20A)设有输入输出端子(71a、71b)和输入输出端子(72a72d)。输入输出端子(71a、71b)进行连接至电力线的电力线通信信号的输入输出。输入输出端子(72a72d)通过电缆与通信装置之间进行信息信号的输入输出。电力线通信用调制解调器(20A)还设有：调制解调器主体(73)、设在调制解调器主体(7

23、3)与输入输出端子(71a、71b)之间的共模滤波器(80)以及设在调制解调器主体(73)与输入输出端子(72a72d)之间的共模滤波器(90)。,5.5电力线通信用调制解调器装置 CN1790936,对电力线通信信号的传输损失进行抑制，且将作为负荷的调制解调器装置的安全规格的认定变得容易取得。具备：电压转换机构(11)，其将商用电源线的电压向比其低的低电压的AC电压或DC电压转换而供给调制解调器装置(20)；和信号传输用变压器(12)；和两个输入端(10a、10b)，其将商用电源线的电压输入；和两个输出端(10c、10d)，其将低电压的AC电压或DC电压输出；电压转换机构的输入侧通过第1高阻

24、抗机构(13、13)与输入端(10a、10b)连接；输出侧通过第2高阻抗机构(14、14)与输出端(10c、10d)连接；信号传输用变压器(12)的初级线圈与输入端(10a、10b)结合；次级线圈与输出端(10c、10d)结合。,5.6电力线通信装置、供电系统和控制方法及计算机可读介质 CN101150332,本发明提供电力线通信装置、供电系统和控制方法及计算机可读介质。该电力线通信装置包括：供电单元、电力信息检测单元、存储单元、以及电力线通信单元。所述供电单元将来自电力线的电力提供给外部装置。所述电力信息检测单元检测与由所述供电单元供电的所述外部装置有关的电力信息。所述存储单元存储与由所述供

25、电单元供电的所述外部装置有关的信息。所述电力线通信单元经由所述电力线传送由所述电力信息检测单元检测到的所述电力信息以及存储在所述存储单元中的所述信息。,5.7电力线通信装置 CN1434577,一种电力线通信装置，包括：载波信号产生器，用于产生载波信号，并且发送经发送端口输入的发送信号；线路驱动器，用于放大所接收的发送信号；第一EMI滤波器，用于去除放大的发送信号的噪声；耦合电路单元，用于与电力线匹配，将从所述第一EMI滤波器输出的发送信号发送到所述电力线，并且接收从所述电力线发送的接收信号；第二EMI滤波器，用于去除经所述耦合电路单元输入的接收信号的噪声；以及信号解调器，用于解调其噪声已由所述第二EMI滤波器去除的接收信号，并且将解调后信息发送到接收端口。,5.8高速电力线通信局端设备CN1581719,摘要 ：一种高速电力线通信局端设备，通过局端设备中的集成电力线媒体访问控制/物理收发器和电力线媒体访问