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電力載波技術(shù)在行業(yè)中的應(yīng)用

來源:華邦電力科技股份有限公司   2013年07月17日 14:20  
  電力載波通訊即PLC,是英文Power line Communication的簡稱。
  
  電力載波是電力系統(tǒng)*的通信方式,電力載波通訊是指利用現(xiàn)有電力線,通過載波方式將模擬或數(shù)字信號進(jìn)行高速傳輸?shù)募夹g(shù)。大特點(diǎn)是不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò),只要有電線,就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
  
  但是電力線載波通訊因?yàn)橛幸韵氯秉c(diǎn),導(dǎo)致PLC主要應(yīng)用--“電力上網(wǎng)”未能大規(guī)模應(yīng)用:
  
  1、配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用,所以電力載波信號只能在一個配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送;
  
  2、三相電力線間有很大信號損失(10dB-30dB)。通訊距離很近時,不同相間可能會收到信號。一般電力載波信號只能在單相電力線上傳輸;
  
  3、不同信號藕合方式對電力載波信號損失不同,藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比,電力載波信號少損失十幾dB,但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用;
  
  4、電力線存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ,其周期為20ms和16.7ms,在每一交流周期中,出現(xiàn)兩次峰值,兩次峰值會帶來兩次脈沖干擾,即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾,干擾時間約2ms,因次干擾必須加以處理。有一種利用波形過0點(diǎn)的短時間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒?,但由于過0點(diǎn)時間短,實(shí)際應(yīng)用與交流波形同步不好控制,現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長,所以難以應(yīng)用;
  
  5、電力線對載波信號造成高削減。當(dāng)電力線上負(fù)荷很重時,線路阻抗可達(dá)1歐姆以下,造成對載波信號的高削減。實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)電力線空載時,點(diǎn)對點(diǎn)載波信號可傳輸?shù)綆坠?。但?dāng)電力線上負(fù)荷很重時,只能傳輸幾十米。
  
  雖然技術(shù)問題隨著時間的發(fā)展,終都能被解決和克服,但是從目前國內(nèi)寬帶網(wǎng)建設(shè)的情況來看,留給PLC的時間和空間并不寬裕。2000年以來各大運(yùn)營商大規(guī)模推出ADSL、光纖、無線網(wǎng)絡(luò)等多種寬帶接入業(yè)務(wù),留給電力線上網(wǎng)的生存空間,已經(jīng)不斷被其他接入方式壓縮?,F(xiàn)在,PLC除了在遠(yuǎn)程抄表上有所應(yīng)用外,已沒有了當(dāng)初的豪言壯語。
  
  隨著家庭智能系統(tǒng)這個話題的興起,也給PLC技術(shù)的發(fā)展帶來了一個新的舞臺。在目前的家庭智能系統(tǒng)中,以PC機(jī)為核心的家庭智能系統(tǒng)是受人熱捧的。該系統(tǒng)的觀念就是,隨著電腦的普及,可以將所有家用電器需要處理的數(shù)據(jù)都交給PC機(jī)來完成。這樣就需要在家電與PC機(jī)間構(gòu)建一個數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)在大家都看好無線,但是在家庭這個環(huán)境中,“墻多”這一特征嚴(yán)重影響著無線傳輸?shù)馁|(zhì)量,特別是在別墅和躍層式住宅中這一缺陷更加明顯。如果架設(shè)有線網(wǎng)絡(luò)除了增加成本以外,在以后的日常生活中要更改家電的位置也顯得十分困難和繁瑣,這就給無須從新架線的電力載波通訊帶來了機(jī)遇。
  
  PLC的大特點(diǎn):不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò),只要有電線,就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,無疑成為了解決這智能家居數(shù)據(jù)傳輸?shù)募逊桨钢弧M瑫r因?yàn)閿?shù)據(jù)僅在家庭這個范圍中傳輸,束縛PLC應(yīng)用的5大困擾將在很大程度上減弱,遠(yuǎn)程對家電的控制我們也能通過傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)先連接到PC然后再控制家電方式實(shí)現(xiàn),PLC調(diào)制解調(diào)模塊的成本也遠(yuǎn)低于無線模塊。
  
  目前的應(yīng)用領(lǐng)域主要集中在家庭智能化,公用設(shè)施智能化(比如遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等)以及工業(yè)智能化(比如各類設(shè)備的數(shù)據(jù)采集)。在技術(shù)上,電力載波通訊不再是點(diǎn)對點(diǎn)通訊的范疇,而是突出開放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念,使得每個控制節(jié)點(diǎn)(受控設(shè)備)組成一個網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制,目前在電力載波應(yīng)用上具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)概念的企業(yè)不多,國外的有Echelon公司的Lonworks網(wǎng)絡(luò),國內(nèi)的有Risecomm(瑞斯康)公司的瑞斯康智能控制網(wǎng)絡(luò)。他們的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議EIA709.1,EIA709.2編寫的。
  
  列舉兩個應(yīng)用領(lǐng)域的例子:
  
  應(yīng)用案例一:智能家居
  
  智能家居控制網(wǎng)可用電力線載波技術(shù)來實(shí)現(xiàn),其原理是將電力載波技術(shù)集成后嵌入到各電器中去,并利用家庭現(xiàn)有的電力線作為載波通信媒介,實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備之間的通信與控制。智能家居控制網(wǎng)中智能電器的互聯(lián)互動,將為您帶來高品質(zhì)的生活體驗(yàn)和生活享受:
  
  隨時查詢所有電器狀態(tài)
  
  任一開關(guān)集中控制家中所有智能電器設(shè)備
  
  組開組關(guān)電器,如場景燈等
  
  隨時掌握家庭安防情況,如防盜、火警、探測燃?xì)庑孤┑?br />  
  通過互聯(lián)網(wǎng)或?qū)抑须娖鬟M(jìn)行遠(yuǎn)程控制
  
  應(yīng)用案例二:遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)(AMR)
  
  遠(yuǎn)程自動抄表(AMR)系統(tǒng)是智能控制網(wǎng)的重要應(yīng)用之一。它可以使電力供應(yīng)商在提高服務(wù)質(zhì)量的同時降低管理成本;并讓用戶有機(jī)會充分利用各種用電計劃(如分時電價)來節(jié)省開支和享受多種便利。
  
  系統(tǒng)功能特點(diǎn)
  
  遠(yuǎn)程自動抄表
  
  遠(yuǎn)程控制電表拉合閘
  
  實(shí)時查詢用戶用電量
  
  電表用量組抄或個別選擇抄讀
  
  可與收費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)為一體
  
  根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載的峰谷時段分段電價
  
  分時段抄表及計費(fèi)
  
  控制非法竊電行為
  
  減少人力成本及管理成本
  
  自動保存抄讀的歷史數(shù)據(jù)
  
  統(tǒng)計電表數(shù)據(jù),分析用電規(guī)律
  
  估計線損和由電表計量誤差引起的自損

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