电力载波通信的革命性颠覆：宽带载波
电力载波通信的发展及特点
摘要本文介绍了电力线载波通信的发展及特点，文中主要就高压电力线载波通信、中压配电网电力线载波数据通信和低压用户配电网电力线载波通信，以及与其相关的关键技术问题(wèntí)进行了讨论。
关键词电力线载波(zàibō) 通信发展应用0 引言电力线载波（Power Line Carrier - PLC）通信是利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级）、中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。
近年来，高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制，已经进入了数字化时代。
并且，随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，中/低压电力载波通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面，电力线载波通信这座被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”正逐渐成为(chéngwéi)一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。
在这种形势下，本文旨在通过对电力线载波通信技术的发展及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历程、特点及技术关键。
1 电力线载波通信的发展(fāzhǎn)及现状1.1 我国电力线载波通信(zǎi bō tōnɡ xìn)的现状电力通信网是为了保证电力系统的安全稳定运行而应运而生的，它同电力系统的安全稳定控制系统、调度自动化系统被人们合称为电力系统安全稳定运行的三大支柱。
目前，它更是电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化的基础；是确保电网安全、稳定、经济运行的重要手段；是电力系统的重要基础设施。
由于电力通信网对通信的可靠性、保护控制信息传送的快速性和准确性具有及严格的要求，并且电力部门拥有发展通信的特殊资源优势，因此，世界上大多数国家的电力公司都以自建为主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，目前在长达670000km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[1]，形成了庞大的电力线载波通信网。
宽带载波与窄带载波的对比
宽带载波与窄带载波的对比文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术，即利用现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。
目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz)，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态，而对比一般主要集中在通信速率，噪声干扰和通信距离几个方面。
(1)通信速率问题。
Shannon定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为：要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。
增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B，或增加信噪比S/N来实现。
其中B 与C成正比，而C与S/N呈对数关系，因此，增加B比增加S/N更有效。
当B增加到一定程度后，信道容量C不可能无限的增加。
信道容量C 与信号带宽B成正比，增加B，势必会增加C，但当B增加到一定程度后，C增加缓慢。
这是由于随着B的增加，噪声功率N=n0B也要增加，从而信噪比S/N要下降，最终影响到C的增加。
由此可见，在信号功率S和噪声功率谱密度n0一定时，信道容量C 是有限的，即极限传输速率Rmax是有限的。
(2)噪声干扰问题。
低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高，而随着频率的升高，噪声幅度有降低的趋势，但频率继续升高到中频400kHz以后，降低的趋势将变缓，即100kHz以下频率区域噪声幅度有时是400kHz~500kHz频率区域噪声幅度的50~100倍，而400kHz~500kHz频率区域噪声幅度相对于2MHz~20MHz频率区域噪声幅度一般只有几倍，甚至处于同一水平。
同时由于各类型电力设备的工作频率覆盖几乎全载波通信频带(10kHz~20MHz)，即窄带/宽带载波通信时均可能出现相同通信频率的干扰噪声，导致实际应用通信效果受影响。
低压机电一体化配电网电力线载波通信干扰频点过滤
低压机电一体化配电网电力线载波通信干扰频点过滤摘要：目前,在电力行业中配电系统的自动化逐渐得到发展。
同时,伴随着各类计算机技术的成熟应用,相应配套设备的研发和优化,推动自动化技术在配电网络领域中得到充分运用。
在配电网自动化发展过程中,需要大量机电一体化产品。
这一部分产品最显著的应用优势在于能够实现将保护、监控、自我判断等功能融为一体,并在运行过程中尽可能地减少各个功能相互之间的影响和干扰。
同时,这一性能也是未来配电网自动化发展的主要方向[1]。
在低压机电一体化配电网体系中,电力线载波通信技术利用已有的低压配电网作为传输媒介,实现数据传递和信息交换,已成为世界上所有电力部门优先采用的特有通信手段。
关键词：低压机电一体化；配电网电力线载波；通信干扰引言低压电力载波通信（Ｌｏｗ－ｖｏｌｔｇｅＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉ－ｃａｔｉｏｎ，ＬＰＬＣ）是一种通过电力线进行信号传递的通信方式，也是使用较早的ＰＬＣ技术，被广泛应用在楼宇自动化系统、办公系统等自动化领域的网络中。
但低压配电网中负载状况比较复杂，噪声种类多，其中脉冲噪声强度非常大，会导致传输信号的谐振与反射现象，进而造成信号衰减。
为改善通信质量，谭周文等提出基于压缩感知与虚警概率相结合的脉冲噪声抑制方法。
利用零子载波观测脉冲噪声投影，使用追踪降噪法估计脉冲噪声，结合门限获得噪声支撑集合，在该集合上通过最小二乘方法对信号进行重构，得到去噪后的通信信号。
申敏等提出基于迭代消除非线性失真的改进置零法来消除脉冲噪声。
对接收到的时域信号进行脉冲检测与置零处理，从频域接收信号中去除重构的非线性失真，完成脉冲噪声抑制。
1.电力线载波通信干扰频点过滤1.1电力线载波幅度调节为实现对低压机电一体化配电网电力线载波通信干扰频点的过滤,首先需要通过对电力线载波幅度进行调节,从而改变通信过程中信号的强弱,以此找全所有通信信道中的干扰频点。
在调节过程中,引入正弦波幅度调节的方式,在恒定不变的信号通信信道中,初步完成对电力线载波干扰的过滤。
电力系统中的电力线载波通信技术
电力系统中的电力线载波通信技术引言电力通信被普遍应用在电力系统中，其主要目的是实现电力信息传输、监测和控制。
而电力线载波通信技术作为其中一种重要的通信手段，具有广泛的应用前景。
本文将探讨电力线载波通信技术在电力系统中的原理、应用和发展趋势，为读者提供更深入的了解。
一、电力线载波通信技术的原理电力线载波通信技术利用电力线作为传输介质，通过将高频信号耦合到输电线路上，实现信息传输的目的。
其原理基于电力线的双重工作特性，即输电和通信，并通过频分复用技术使其同时进行。
首先，信号的耦合。
在电力线输电过程中，由于电力系统的特性，存在着一定的电压和电流波动。
电力线载波通信技术利用这种波动作为信号传输的载体，通过改变电流和电压的幅度和频率来传递信息。
这种耦合不仅能提高信息传输的可靠性，还能减少系统对外部环境的干扰。
其次，频分复用技术。
电力线系统中，除了电力信号外，还有其他频率的干扰信号存在。
为了有效地区分不同信号，电力线载波通信技术引入了频分复用技术。
通过将不同频段的信号分配给不同的用户或功能，实现数据的同时传输和分离。
二、电力线载波通信技术的应用1. 电力数据传输电力线载波通信技术在电力系统中最常见的应用就是实现电力数据的传输。
通过将监测仪器、数据采集设备等连接到电力线上，可以将实时电力数据传输到中央控制中心，实现对电力系统的远程监测和管理。
这种应用不仅提高了电力系统的运行效率，还能预防和处理电力故障。
2. 智能电网随着电力系统的现代化发展，智能电网的建设成为当今的热点。
电力线载波通信技术在智能电网中起到了重要的作用。
通过将智能设备与电力线相连，可以实现对电力负荷、电能质量和安全等参数的实时监测和管理。
并且通过数据的传输和处理，可以实现电力系统的智能化运营和优化调度。
3. 家庭电力信息管理电力线载波通信技术还可以应用于家庭电力信息管理。
通过在家庭电力表中集成通信模块，可以实现对电力用量、功率因数等信息的实时监测和统计。
电力线宽带载波通信迈入中国“芯”时代
达了愿与联盟企业共 同努力推动北京高端集成 电路
日前在北京举 办的 ２ ０ １ ３年中国国际表计大会 产业快速发展的坚定信念。 中关村集成电路产业联盟 由产业链上的 ３ ０多
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该市高技能人才公共实训管理服务中心携手工 宽带载波通信迈人中国 “ 芯” 时代 。 载波芯片是电力
业和信息化部软件与集成 电路促进 中心 ，利用双方 线宽带载波通信技术的核心器件 ，芯片的国产化对
先进的网络技术和丰富的平台资源 ，在新一代信息
电力线宽带载波通信技术产业具有重要意义，本次
近年来 ， 无锡市软件与集成电路产业快速发展 ， 行业规模不断扩大 ， 形成了较为完善的产业链格局 ，
上 ，南瑞集团旗下深圳市 国电科技通信有 限公司 （ 以下简称深国电 ）正式发布了中国首款 自主知识
软件与集成 电路产业已成为无锡 战略性新兴产业之 产权的电力线宽带载波通信芯片，这标志着 电力线
全 自主知识 产 权 Ｔ Ｄ Ｓ — Ｏ Ｆ Ｄ Ｍ 核心 技术 ， 并 在全 球首
Ｔ Ｃ Ｌ ２ ０亿芯片设计基地或落户广东
日前 ， Ｔ Ｃ Ｌ 董事长兼 Ｃ Ｅ Ｏ李东生向业界透露 ， Ｔ Ｃ Ｌ 将成立智能手机、智能电视机芯片研发设计基 地， 该基地或将落户广东 ， 项 目总投资预计将超过
个重 点 ， 这些技 术更 多是 与芯 片技 术联 系在一 起 ， 而
益和社 会效 益 。 （ 来 自Ｃ Ｓ Ｉ Ａ）
如果这些芯片能够 自己生产 ，对 自身竞争力的提升
将会有很大的帮助” 。
业 内分析人士称 ，自主设计芯片有望进一步缩 小 中国企业与发达国家企 业间核心技 术能力的差
宽带载波与窄带载波的对比
电力线载波通信(PLC)是一种使用电力线进行数据传输的通信技术，即利用现有电网作为信号的传输介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据传输。
目前根据所用频段的不同，低压电力线载波通信一般分为窄带电力线载波通信(10kHz~500KHz)和宽带电力线载波通信(2MHz~20MHz)，但由于低压电力线信道的特殊性和复杂性，宽带/窄带低压电力线载波通信系统实际应用的效果对比出现比较模糊的状态，而对比一般主要集中在通信速率，噪声干扰和通信距离几个方面。
(1) 通信速率问题。
Shannon 定理指出，在高斯白噪声干扰条件下，通信系统的极限传输速率(或称信道容量)为：)1(log 2N S B C +=要增加系统的信息传输速率，则要求增加信道容量。
增加信道容量的方法可以通过增加传输信号带宽B ，或增加信噪比S/N 来实现。
其中B 与C 成正比，而C 与S/N 呈对数关系，因此，增加B 比增加S/N 更有效。
当B 增加到一定程度后，信道容量C 不可能无限的增加。
信道容量C 与信号带宽B 成正比，增加B ，势必会增加C ，但当B 增加到一定程度后，C 增加缓慢。
这是由于随着B 的增加，噪声功率N=n0B 也要增加，从而信噪比S/N 要下降，最终影响到C 的增加。
0002244.1lim 44.1)1(log lim )1(log lim lim n S B n S B B n S B N S B C B B B B ==+=+=∞→∞→∞→∞→由此可见，在信号功率S 和噪声功率谱密度n0一定时，信道容量C 是有限的，即极限传输速率Rmax 是有限的。
(2) 噪声干扰问题。
低压电力线噪声普遍存在低频区域的噪声幅度较高，而随着频率的升高，噪声幅度有降低的趋势，但频率继续升高到中频400kHz 以后，降低的趋势将变缓，即100kHz 以下频率区域噪声幅度有时是400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度的50~100倍，而400kHz~500kHz 频率区域噪声幅度相对于2MHz~20MHz 频率区域噪声幅度一般只有几倍，甚至处于同一水平。
电力线宽带载波通信方法探析
电力线宽带载波通信方法探析摘要：随着我国城市化建设的飞速发展，使得经济建设的发展发生了质的改变。
尤其是通信工程中，传统电力线宽带载波通信干扰过滤技术没有分解数据信息，导致方法存在抗干扰过滤性能较差的问题，提出新的电力线宽带载波通信干扰过滤技术。
基于此，通过分析电力线宽带载波通信方法，利用多条通道进行信息数据流的并行传输，提升数据传输速率。
利用多种调制方式提高抗干扰能力，过滤脉冲干扰和多径干扰。
并在各个窄带频谱中能够实现数据流通信路径的自动选择。
结合扩频通信技术进一步将扩大化的频率恢复到原来的状态，在干扰因素较少的情况下，实现数据流的稳定传输，完成电力线宽带载波通信干扰过滤。
并具体分析电力线宽带载波通信干扰过滤技术，抗干扰能力更强，过滤有效性更好。
关键词：电力线宽带载波通信；干扰载波；方法0 前言国内用电信息采集网络本地通信主要使用电力线载波通信技术，占比超过90%，相关终端规模约3亿台。
随着用电信息采集业务功能的扩展，对本地终端用电信息采集的速率要求越来越高，传统的窄带载波已不能满足高速采集网络建设的需求。
2017年6月，国家电网公司发布了企业标准《低压电力线宽带载波技术规范》，详细规定了宽带载波通信标准的物理层、数据链路层、应用层协议以及相关检验技术规范。
电力线宽带载波通信作为下一代载波通信的新技术，仍缺少测量工具作为检验和认证载波通信设备的技术手段。
由于宽带载波通信使用的频带、占用的带宽、调制方式以及协议的变化，以往的窄带载波测试系统已不适用于宽带载波通信测试。
电力线宽带的频带范围为2~30MHz，国家电网公司行业标准中使用2~12MHz频段，默认使用频段即2.441~5.615MHz，子载波数为100~230。
因此，本文针对电力线宽带载波通信干扰过滤技术进行具体研究，以供参考。
1电力线宽带载波通信干扰载波幅度调制幅度调制技术是解决电力线宽带载波通信干扰的传统过滤手段，该技术通过调整宽带的载波幅度，改变传输信号的强弱，从而躲避或覆盖干扰信号。
深国电推出我国首款自主知识产权电力线宽带载波通信芯片
Ｈ Ｓ Ｐ Ａ ＋ ／ Ｔ Ｄ ． Ｓ Ｃ Ｄ ＭＡ ｍｏ ｄ ｅ ｍ，支持主频高达１ ． ２ Ｇ Ｈｚ 的 上 市 。一
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Ｓ ｉ ｌ ｉ ｃ ｏ ｎ Ｌ ａ ｂ ｓ 近 期 发布 了业 内首款 从 天线 输入 到音 数 的Ｆ Ｍ搜 台功能 ，提供灵活 的音频处理特性 ，包括 频 输 出的单 芯 片全 集 成 数 字收 音 机接 收 器解 决 方 案 ， 消 除 噪声 、可 配 置 的Ｆ Ｍ软 静 音 、Ｆ Ｍ去 加 重 和Ｆ Ｍ ｈ ｉ ． 专 门针 对全 球 便携 式 和 消 费类 电子市 场 。利用 软 件定 ｃ ｕ ｔ 滤 波 。该 系 列产 品集 成 包 括 Ｒ Ｆ 调 谐 器 、基 带 和立
波 通 信技 术 的核心 器 件 ，芯片 的国产 化 对 电力 线 宽带 集 和智 能 家 居领 域 ，实现 数据 在 电力 线 通信 信 道上 的 载波 通信 产业 具有 重要 意 义 。
调制 、解调以及数据传输和转发功能。其中Ｓ Ｇ ５ ０ ０ ０ 用
Ｓ Ｇ５ ０ ０ ０ ／ Ｓ Ｇ３ ０ ０ ０ 采 用 完 全 自主 知 识 产 权 ＴＤＳ ． 于 集 中器 等局 端侧 ，Ｓ Ｇ ３ ０ ０ ０ 用 于采 集器 、中继器 及 电
加 速 终 端产 品上市 时间 。继 推 出四核 旗 舰级 手 机解 决 级 的 影像 处 理 。ＭＴ ６ ５ ７ ２ 是 全 球首 颗 采用 先 进２ ８ ｎ ｍ ￣ ０ ｏ Ｃ，省 电的技 术 架 构加 上 方 案 ＭＴ ６ ５ ８ ９ 之后 ，联 发 科 技 继 续 在 智 能 手机 领 域 不 程 的人 门 级双 核 智 能手 机 Ｓ 断 进 行 技 术 创新 与 市场 突 破 ，ＭＴ ６ ５ ７ ２ 的 面市 将 全 新 绝佳的系统优化 ，达到性能与功耗的完美平衡 ，可大 定 义入 门级 手机 的标 准 ，持续 引领 全球 智 能 手机 普 及 幅 提升用 户体 验 。 化 风潮 。 该 芯 片 已获 得 联 发科 技全 球 重要 客 户采 用 ，２ ０ １ ３ ＭＴ ６ ５ ７ ２ 高 度 整 合 联 发 科 技 先 进 的 多 模 Ｒｅ １ ． ８ 年６ 月起 将 有数 百 款基 于ＭＴ ６ ５ ７ ２ 平 台 的智 能手 机 陆续
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电力载波通信的革命性颠覆：宽带载波
电力线不同于普通的数据通信线路，其初衷是为了进行电能而非数据的传输，对于数据通信而言，其信道不理想，是一个非常不稳定的传输信道，这具体表现为噪声显著且信号衰减严重。
为克服上述问题，电力线宽带载波技术采用了扩频、OFDM（正交频分复用）等调制技术，而事实证明，多载波正交频分复用是目前为止解决在电力线上传输干扰问题的一种有效方法。
电力线宽带通信采用OFDM 技术，能有效的抵抗多径干扰，使受干扰的信号仍能可靠接收。
即使是在配电网受到严重干扰的情况下，也可提供高带宽并且保证带宽传输效率，从而实现数据的高速可靠通信。
OFDM 技术的主要思想是在2-34 MHz的频域内将给定信道分成几十乃至上千个独立不同的正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并且各子载波并行传输数据。
在传输过程中，电力线宽带载波设备将持续的检测每个子频道的干扰状况。
如果发现有突发的干扰（如谐波）产生或者某些子频道内的电磁干扰非常严重，电力线宽带载波设备可以智能地做出调整，即转移到其它无干扰的子频道内传输，来避免电力线上具有干扰源的频率范围，如图2 所示。
因此，电力线宽带载波技术可以有效地对抗电力线上的电磁干扰，具有很强的抗衰落能力，适用于多径环境中的高速数据传输。
正交频分复用（OFDM）能使各个子信道信号满足两两正交的关系，不但能使频带利用率进一步提高，而且还消除了子信道之间的干扰。
OFDM技术主要有以下优点：
1）有效克服码间干扰，抗干扰能力强
2）频带利用率高
3）系统的均衡简单。
宽带载波PK窄带载波
窄带和宽带电力线载波方式，在应用实施方式上有很多类似的地方，如借助电力线网络实现通信节点间免布线或少布线，但在通信机制、通信协议、载波和调制方式等方面具有巨大的差别。
窄带载波使用具有63 位伪随机码的直序扩频方式，中心频率270kHz，只可实现9600bps 的数据通信。
宽带载波使用具有1536 个子载波的OFDM 方式，载波频率为2M~30MHz，其频带利用率很高，可以达到最高500Mbps 的物理层调制速率，相应的网络TCP 通信速率为75Mbps。
相比窄带载波，电力线宽带载波通信方式具有较高的技术水平和性能，在速率、可靠性、扩展性上的优势尤为明显，其主要理由如下：
1) 宽带载波基于已经过广泛验证的TCP/IP 网络技术，具有完善的链路层和网络层数据保护与验证，远非各种轻量级的结点组织和中继算法可比。
2) 宽带载波通信速率高，可以在极短的时间内完成数据传输，可大大降低遭受突发干扰的
影响，即使一次通信失败，也可迅速进行重发，确保数据可靠。
3) 宽带载波芯片大都基于高性能32 位核心和DSP 技术制造，在技术等级和性能上都具有优势。
4)除了应用层的数据加密，宽带载波在链路层支持DES、3DES、AES 等高强度加密算法，数据通信安全性高。
5)即使是在窄带载波较有优势的通信距离上，宽带载波通过OFDM 等高性能调制方式，以及完善的中继组网机制，完全可以满足当前大部分台区的应用需求。
6)宽带载波通信性能高、速率快、扩展能力强，可加载多种网络应用，但其成本相对于窄带载波并未增加多少，因此具有性价比优势。