电力载波的供电方式是什么?

电力线载波电力线载波-PLC通信是利用高压电力线。在电力载波领域,通常指35kV及以上的电压等级。中压电力线是指10kV的电压等级或380/ 220V用户线的低压配电线路,是作为信息传输介质,用于传输语音或数据的专用通信方式。近年来,高压电力线载波技术突破了单片机应用的限制,进入了数字化时代。随着电力线载波技术的不断发展和社会的需求,低压电力线载波通信技术的发展和应用也显得方兴未艾。被外媒形容为尚未开发的金山的电力线载波通信,正逐渐成为电力通信领域的热门专业,甚至关系到千家万户。在这种情况下,本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展和所涉及的一些技术问题的讨论,阐明电力线载波通信的发展过程、特点和技术关键。

为了保证电力系统的安全稳定运行,电力通信网应运而生。调度自动化系统与电力系统安全稳定控制系统一起被称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。目前,它是电网调度自动化网络运行市场化和管理现代化的基础,是保证电网安全、稳定、经济运行的重要手段,是电力系统的重要基础设施。由于电力通信网络的可靠性,它保护和控制信息的传输。速度和精度有严格的要求,电力部门又有发展通信的特殊资源优势,所以世界上大多数电力公司都以自建的方式建立了电力系统专用通信网[1]。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35kV以上电压等级的输电线路上已开通大部分电力线载波通道,长达670000km[1]。形成了庞大的电力线载波通信网络,主要用于地市级及以下供电部门,形成终端变电站和大用户的调度通信远动和综合自动化通道。近年来,随着光纤通信的发展,电力线载波通信已经从占主导地位的电力通信模式转变为辅助通信模式。但由于我国电力通信发展水平不平衡,电力通信规程规定主变电站必须有两种以上不同的通信方式互为备份。电力线载波技术的创新带来的新的载波功能,以及过去大量电力线载波的升级换代,导致我国市场需求很大,虽然电力线载波是作为电力通信的辅助通信方式。我国从事高压电力线载波机研发和生产的企业约有20家。

目前中低压电力线载波的应用主要在10kV电力线作为配电网自动化系统的数据传输通道和在380/作为集中远程自动抄表系统的数据传输通道,220V用户电网和正在开发并取得初步成果的电力线高速调制解调器的应用已经在这些方面得到应用。10kV的应用达到了成都某公司研制的实用扩频载波数据传输装置(已通过质检[2])。在四川省罗江县,供电局已可靠运行一年,从事该类产品开发生产的企业约有数十家。一旦市场充分竞争,作为自动集中抄表系统通道的载体应用已经能够形成联网通信完成数据读取功能。但由于用户电网的一些时变特性和突发噪声对数据传输的影响在技术上还没有得到根本解决,所以抄表仍然存在盲区问题。电力载波通信技术在自动集中抄表系统中应用的主要症结在于,国内从事该类产品研发和生产的企业至少有200家,且大多存在技术研发和工程并行的情况。只有少数企业真正取得了良好的经济效益,在市场还没有充分认识到这种方法的可靠性的情况下,其市场竞争已经到了白热化的程度。这种现象应该引起相关单位的重视。目前,以中电华飞公司为代表,在京开设了5个以上的实验小区,获得了大量的第一手工程资料。这是一个非常好的开始。至于何时能进入商业化生产运营,需要综合考虑技术性能成本核算和符合国家相关环保政策

电力线载波通信技术的发展在历史上经历了从模拟到数字的发展过程,电力线载波通信技术出现在20世纪20年代初[3]。它以电力线作为传输通道,具有可靠性高、投资少、与电网建设同步快的独特优势。20世纪40年代,日本制造的运载机作为远距离电力调度的通信手段,在中国东北地区运行。上世纪五六十年代,中国开始研制自己的ZDD-1电力线载波机,未能实现商业化。经过不断改进,形成了具有中国特色的ZDD-5型电力线载波机。设备是四个用户和两个用户。AM类有AGC自动增益控制电路和音频切换接口。呼叫方式采用脉冲制。改进的ZDD-5A型还可以多路传输遥控信号。上世纪六七十年代,以该型号为代表的模拟电力线载波在国内广泛使用。20世纪70年代,我国模拟电力线载波技术走向成熟。当时在技术指标上代表的是ZDD-12ZJ-5ZBD-3型号。大幅提升,成为国内应用时间最长的主流机型。我们可以把这之前的舰载机称为第一代舰载机。20世纪80年代中期,电力线载波技术开始了单片机和集成的革命,出现了小型化和多功能的载波机,如S-2载波机。在这个阶段,主要的技术进步是单片机自动盘代替了三极管或布线逻辑自动盘集成电路调制器压扩滤波器和AGC放大器代替了笨重。多故障模拟电路CMOSVMOS高频大功率晶体管应用于功率放大电路等。这个阶段的舰载机可以称为二代舰载机。20世纪90年代中期,SNC-5电力线载波机在国内率先采用DSP数字信号处理技术,利用DSP器件完成载波机音频到中频部分的信号处理,实现软件调制、滤波、限幅和自动增益控制。这种载波机可以称为数字电力线。载波机被列为第三代,因此电力线载波行业已经进入载波机数字化革命阶段。许多企业都致力于数字电力线载波机的技术研究。到90年代末,采用了新西兰制造的M340数据复用器。目前国内具有自主知识产权的同类产品已经与电力线载波机的高频部分结合,全数字复用载波机问世。这一成果从根本上提高了舰载机的通信能力。初步解决了载波机通信容量小的技术瓶颈问题,给电力线载波市场带来了前所未有的机遇。从市场来看,数字化和全数字化载波机已经占据了高压电力线载波机产品的大部分市场,模拟电力线载波机的销量已经开始萎缩,除了特殊应用,将趋于被淘汰。

电力线载波在10kV线路上的应用从20世纪50年代开始,国外主要应用于中压电网负荷控制领域,单向数据传输速率较低,有时低于10bit/ S甚至更低,没有形成大规模的电力线载波通信服务产业。上世纪80年代末,在我国,大部分直接使用小型化集成电路农电载波机实现点对点通信,也有部分使用窄带调频载波机。应用范围非常有限。随着10kV线路通信需求的增长,20世纪90年代末出现了多种载波通信设备,这些设备可以采用不同的线路耦合方式,如电容耦合变压器耦合低压耦合等。在原有的FSK调制、PSK调制、音频注入、工频调制和过零检测的基础上,发展了先进的扩频调制方式,如DSS直接序列扩频FH跳频TH跳时交叉混合扩频CHIRP宽带线性调频OFDM正交频分复用等。目前国内应用最广泛的10kV电力线数据传输设备是窄带调制。随着市场的发展和技术的成熟,扩频载波设备必将在电力线载波的中压应用中发挥越来越重要的作用。

电力线载波在380/上世纪90年代末以前,220V用户分配网的应用仅限于使用AM或FM载波电话实现短程拨号通话,也使用专用芯片实现短程数据传输。在国内,用户分配网的载波应用技术研究是在2000年左右大规模开展的。目前自动抄表系统采用的载波通信方式是扩频窄带调频或相位调制,以窄带调制类型的设备为主。主要原因可能是其成本较低,有线上网的应用至少需要达到512 kbit/s10 mbit/s,所以无一例外采用扩频通信。在各种扩频调制方式中,采用了正交频分复用技术。以突发模式调制多路传输,更高的传输速率、更有效的频谱利用和更强的抗突发干扰和噪声能力,加上前向纠错、交叉纠错、自动重传和信道编码,保证信息传输的稳定性和可靠性,已成为电力线互联网应用的主导通信模式。