基于低压电力线的高速载波模块设计

合集下载

基于低压电力线宽带载波的停电上报技术研究

基于低压电力线宽带载波的停电上报技术研究

基于低压电力线宽带载波的停电上报技术研究发布时间:2021-04-01T06:15:20.139Z 来源:《中国科技人才》2021年第5期作者:余郁彬1 姚欣逸2 宋晓雯2 [导读] 长期以来低压台区停电故障抢修主要依靠客户在停电时打电话告知的方式来获取停电信息,但对停电规模,停电台区等信息的获取还是要依据后续停电用户打入电话来进行研判并作出抢修计划和人员安排,这不仅影响了停电恢复的效率,一些安全隐患得不到及时解决,而且较差的用电体验必然带来客户投诉,使供电部门处于被动状态。

深圳供电局有限公司广东省深圳市 518000摘要:本文提出了一种基于低压电力线宽带载波模块的停电事件主动上报技术,若台区内某一区域电表停电,停电电表模块会立即对外发送停电信息,进行停电事件上报,同时为了减少信道冲突,将整个停电上报过程分为信息汇集和信息上报两个阶段,减少网络风暴的产生,提高了上报的可靠性和时效性,使电力故障能得到及时有效的处理,降低了安全隐患,提高了用电质量。

关键词:电能表载波模块;停电上报;STA节点;CCO节点Research on outage report technology based on low voltage power line broadband carrier Yu yubin,Yao xinyi,song xiaowen(Shenzhen Power Supply Bureau Co.,Ltd.,Shenzhen 518000,Guangdong Province)Absrtact:This paper proposes an active reporting technology of blackout events based on low-voltage power line broadband carrier module. If the meter in a certain area of the station is blackout,the blackout meter module will immediately send the blackout information to report the blackout events. At the same time,in order to reduce the channel conflict,the whole blackout reporting process is divided into two stages:information collection and information reporting to reduce the network wind The emergence of the emergency,improve the reliability and timeliness of the report,so that the power failure can be timely and effective treatment,reduce the security risks,improve the quality of electricity. Key words:watt hour meter carrier module,outage report,sta node,CCO node引言长期以来低压台区停电故障抢修主要依靠客户在停电时打电话告知的方式来获取停电信息,但对停电规模,停电台区等信息的获取还是要依据后续停电用户打入电话来进行研判并作出抢修计划和人员安排,这不仅影响了停电恢复的效率,一些安全隐患得不到及时解决,而且较差的用电体验必然带来客户投诉,使供电部门处于被动状态。

基于OFDM的低压电力线窄带载波通信技术及其应用

基于OFDM的低压电力线窄带载波通信技术及其应用

基于OFDM的低压电⼒线窄带载波通信技术及其应⽤基于固定频点的传统窄带调制技术在实际应⽤中存在通信速率低、抗窄带⼲扰和多径衰落能⼒差、可靠性不⾼等局限。

结合基于OFDM 的PRIME 和G3-PLC 标准,对国内外OFDM 技术研究现状进⾏了介绍。

通过分析OFDM 基本原理和同步、信道估计、峰均功率⽐等关键技术,验证了基于OFDM 的低压窄带载波具有通信速率⾼、抗多径延时﹑频率选择性衰落和突发性⼲扰能⼒强、通信可靠性⾼等优点,在远程⾃动抄表、家居智能化以及新型智能化⼩区等⽅⾯具有⼴阔的应⽤前景。

关键词电⼒线通信;正交频分复⽤;窄带载波基于OFDM 的低压电⼒线窄带载波通信技术及其应⽤王智慧,李建歧,渠晓峰,赵涛(中国电⼒科学研究院北京100192)摘要1引⾔低压电⼒线载波(power line carrier ,PLC )通信技术利⽤⼰有的380V/220V 低压配电线作为传输媒介,⽆需另外敷设专⽤通道即可实现⼏乎所有点之间的数据传递和信息交换,被⼴泛认为是楼宇⾃动化、远程抄表、安防监控等领域替代专⽤⽹络的⼀种重要的数字通信⽅式[1~3]。

从使⽤带宽的⾓度来说,PLC 通信分为窄带电⼒线载波通信和宽带电⼒线载波通信。

窄带电⼒线通信技术是指带宽限定在3~500kHz 、通信速率⼩于1Mbit/s 的电⼒线载波通信技术,多采⽤普通的频率键控(FSK )、相位键控(PSK )等频带传输技术;宽带电⼒线(broadband over power line ,BPL)通信技术是指带宽限定在2~30MHz 、通信速率通常在1Mbit/s 以上的电⼒线载波通信技术,多采⽤直接序列扩频(DSSS )、线性调频(Chirp )和正交频分复⽤(OFDM )等扩频通信技术[4~6]。

低压电⼒线载波信道信号衰减、噪声及输⼊阻抗的频率选择性、时变性和随机性使得基于固定频点的传统窄带调制技术在实际应⽤中存在⼀系列局限性[7]。

一种低压电力线载波通信测试设备的研制及相关问题探讨

一种低压电力线载波通信测试设备的研制及相关问题探讨

在低压电力用户用电信息采集系统中,主要采用电力线载波和短距离(微功率)无线通信方式,并以低压电力线窄带载波通信方式为主。

然而受低压配电网信道环境中传输衰减、噪声干扰和阻抗变化等因素的影响,电力线载波通信的可靠性难以得到保证,严重影响系统的稳定运行。

也就是说,电力线载波通信设备的通信性能将直接影响到用电信息采集系统的整体性能。

目前,载波通信技术有多种实现方案,载波信号调制方式、中心频点、路由协议和信号祸合方式等各不相同。

尽管每种技术都有其独特的优越性,但也有其不利因素。

就国内产品而言,已进入多元化时代,主要应用的就有鼎信、东软、晓程、力合微、瑞斯康、盛吉高科和弥亚微等厂家。

各厂家的载波通信模块的性能均有所差异,厂家提供的抄表产品性能指标通常都符合标准。

但由于测试装备有限,测试手段有一定局限性,无法对载波通信产品的通信功能进行合理验证,致使产品性能的检验与应用需求脱节,所以有必要进行相关的测试和评估,为选用合适的载波设备提供技术支持和依据。

鉴于以上原因,国内外相关机构正在从测试方法、测试设备、测试平台以及评价机制等方面对载波设备的通信性能测试进行积极地研究和探索。

本文介绍了一种信道参数可控的载波通信测试设备,并就进一步的性能测试应用中存在的问题进行一些探讨。

一、一种载波通信性能测试设备的研制1、总体研制思路电力线载波通信性能测试设备的研制,主要考虑3个方面的因素作为设计指导原则。

一是实验室环境下模拟低压配电网电力线传输信道特点;二是参考电力行业以及国家相关标准要求的测试项目;三是以测试主机为交互中心,以传输信道参数可程控调节为手段,建立自动化的载波通信性能测试装置。

近年来,针对电能采集标准相关的政策法规相继出台,并在测试项目和可操作性方面不断完善。

诸如DL/T698-2010《电能信息采集与管理系统标准》、Q/GDW1373-2013《电力用户用电信息采集系统功能规范》、Q/GDW1374-2013《电力用户用电信息采集系统技术规范》和Q/GDW1379-2013《电力用户用电信息采集系统检验技术规范》等。

低压电力线宽带载波通讯

低压电力线宽带载波通讯
低压电力线宽带载波通讯
利用低压电力配电线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的通信方式
目录
01 通信技术简介
03 特点介绍
02 基本原理 04 噪声
目录
05 组成及结构
07 通讯的发展
06 载波技术 08 应用及
低压电力线宽带载波(Low voltage broadband power line carrier communication--LVPLC)通信是利 用低压电力配电线(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。
(4)理论研究成果卓著。如在频谱管理上,采用了图论、地图色理论和计算机技术,提出了分段设计、频谱 分组、电分段或分区、频率重复使用等,并开发出了软件包,可实现用计算机进行设备管理、频率管理、新通道 设计和旧通道改造、插空安排设备等。为适应现代通信技术的发展,数字式电力线载波机的开发研制也取得了实 质性的进展。此外,传输理论、组技术等方面的研究也不断有新的进展。
基本原理
低压电力线宽带载波(Low voltage broadband power line carrier communication--LVPLC)通信是利 用低压电力配电线(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。
低压电力载波是电力系统特有的通信方式,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点 是不需要重新架设络,只要有电线,就能进行数据传递。该技术是把载有信息的高频信号加载于电流,然后利用 各种等级的电力线传输,接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来,并传送到电力线宽带用户终端 (计算机、电视或机和智能电表、开关、变台)。低压电力线从来就不是一种理想的通信介质,但随着技术的不 断进步,特别是调制技术及微电子技术的发展,使得低压PLC的实用化成为可能。

基于OFDM的电力载波数据传输模块研究与设计

基于OFDM的电力载波数据传输模块研究与设计
的设 计 . 实现 利 用现 有 的 电 力 线进 行 数 据 传 输 。
关 键 词 :P I ;OF DM;L ME2 9 8 0;数 据 传 输
中 图分 类 号 : T P 3 3 6
文献标识码 : A
文 章 编 号 :1 6 7 4 — 6 2 3 6 ( 2 0 1 3 ) 0 6 — 0 1 3 8 — 0 4
a c h i e v e t h e d e s i g n o f p o w e r c a r r i e r d a t a t r a n s mi s s i o n mo d u l e . Ke y wo r d s : P L C;OF DM ;L ME 2 9 8 0;d a t a t r a n s mi s s i o n
片 设 计 电力 载 波 数 据 传 输 模 块 .能 更 好 的 克 服 电 力 线 的 强 干扰 、 强 衰减等 缺陷 。因此 , 文 中提 出一种基 于 O F D M 的 电 力线 载波数据传 输模块设计 方案 , 利 用 现 有 的 电力 线 实 现 载 波通信 。
电力载波模块 l
电 力 载 波 通 信 技 术【 - J ( P L C) 利 用 现 有 的 电 力 线 通 过 载 波
I 电 力载波模块 统时钟 I
技 术 进 行 数 据 传 输 的 技 术 。 由于 低 压 电 力 线 载 波 传 输 信 道 的 干 扰 问 题 是 制 约 低 压 电 力 线 载 波 通 信 发 展 和 普 及 的 主 要 障碍 , 而正 交频 分 复用 ( O F D M) 调 制 技术 具有 抗 干扰 、 抗 衰 落能 力强的特 点 , 采用 正交频 分复用 ( O F D M) 调 制 技 术 的 芯

电力线载波解决方案(3篇)

电力线载波解决方案(3篇)

第1篇一、引言随着我国经济的快速发展,电力行业作为国民经济的基础产业,其重要性日益凸显。

然而,随着电力系统的不断扩展和升级,传统的电力传输方式已无法满足日益增长的电力需求。

为了提高电力传输的效率和可靠性,电力线载波技术应运而生。

本文将详细介绍电力线载波解决方案,包括其原理、应用、优势以及面临的挑战。

二、电力线载波技术原理电力线载波技术是一种利用电力线作为传输媒介,将信息信号叠加到电力线上的通信技术。

其基本原理是将要传输的信息信号通过调制器转换为适合在电力线上传输的载波信号,然后通过电力线传输,在接收端再通过解调器将载波信号还原为原始信息信号。

电力线载波技术主要包括以下三个过程:1. 调制:将信息信号转换为适合在电力线上传输的载波信号。

2. 传输:将载波信号通过电力线传输。

3. 解调:将接收到的载波信号还原为原始信息信号。

三、电力线载波技术应用电力线载波技术在电力系统中的应用十分广泛,主要包括以下几个方面:1. 电力线通信:利用电力线作为通信媒介,实现电力系统内各设备之间的数据传输。

2. 远程抄表:通过电力线将用户的用电信息传输至电力公司,实现远程抄表。

3. 配电网自动化:利用电力线载波技术实现配电网的自动化控制,提高电力系统的运行效率和可靠性。

4. 智能家居:通过电力线将家庭电器与互联网连接,实现智能家居控制。

5. 电力系统保护:利用电力线载波技术实现电力系统保护的远程通信。

四、电力线载波技术优势1. 成本低:电力线载波技术利用现有电力线作为传输媒介,无需额外铺设通信线路,降低了通信成本。

2. 可靠性强:电力线作为传输媒介,具有较好的抗干扰能力,保证了通信的可靠性。

3. 传输速率高:随着电力线载波技术的不断发展,传输速率已达到Mbps级别,满足了现代通信的需求。

4. 应用广泛:电力线载波技术可应用于电力系统、智能家居、远程抄表等领域,具有广泛的应用前景。

五、电力线载波技术面临的挑战1. 信道干扰:电力线信道受到多种干扰因素的影响,如电磁干扰、噪声等,对通信质量造成一定影响。

低压电力线载波通信模拟平台的设计

低压电力线载波通信模拟平台的设计

Ab ta t A i lto s r c : smu ain CAD y tm o h o —v la e p we i e c mmu i ainsi u l,a c r i o t e s se f rte l w ot g o rln o n c to sb it c o dngt h f au e ft e c a n l ,a e c r ce itc ft e e v rnme a o s s T i lto a ar n wih d f e t r so h h n e s nd t haa t rsi so h n io h ntln ie . he smu ain c n c ry o t i- f rn o d nd d f r n os nvr n nt ,S tc n hep r s a c e wih p re to fte d sg so we i e e tl a sa i e e tn ie e io me s O i a l e e r h m t e fc in o e in n po rl h ne c mmu iain.Me n i o nc t o a whl e,t e s se h s t e a v n a e :i tg ae h y t m a d a tg s n e r td,o n a d e p n a l h pe n x a d b e,v r o v n e tf r ey c n e in o
文章编 号 :10 ~ 6 3 2 0 ) 2 10 0 0 7 2 8 ( 0 7 0 —0 1 — 4
Th e in o h o t r It r f rL w —v l g e D sg ft e S f wa e P a f m o o O ot e a P we ie Co o rLn mmu ia in nc t o

基于低压电力线的通信技术与实现

基于低压电力线的通信技术与实现

基于低压电力线的通信技术与实现刘 侃 肖 鑫 刘 扬(武汉纺织大学 湖北 武汉 430200)程PL3201芯片采用的就是CDMA技术,其在单相多功能数字电能0 引言表芯片产品中有优异表现。

低压电力线载波通信(Power Line Communication)是3)正交频分复用技术OFDM是将信道分成若干正交子信利用现有的低压电线网络作为载体,进行信息传输。

近年来,道,将高速数据信号转换成并行的低速子数据流,调制到每个随着电力系统的发展,利用现有的电力线网络系统能提供低成子信道上进行传输。

OFDM有很强的抗波间干扰和码间干扰的能本高效益的网络服务。

然而我国电力线组网复杂,干扰强、负力。

同时也有易受载波频偏的影响,峰值平均功率比过大,带荷情况复杂、信号衰减大等因素,严重的影响通信的质量。

因宽利用率不高的缺点。

采用OFDM技术的是深圳力合微电子此,对于低压电力线载波有必要进一步具体分析。

LME2980芯片。

LME2980的瞬时速率可达36kbps,工频过零传输1 国内外发展历程及现状平均速率超过10kbps。

国外对电力线载波的研究已有一百多年。

目前已有多个国4)多载波码分复用技术MC-CDMA。

MC-CDMA是OFDM和际研究机构对高速电力线载波技术进行研究和开发,并取得了CDMA相结合的技术,信息先通过一个扩频码扩频,然后将扩频优秀的成果,产品的传输速率也从初期的1Mbps提高到后的数据分别调制到子载波上进行传输,最后在接收端进行解24Mbps,48Mbps,甚至85Mbps。

与国外相比,国内对电力载波调和解扩,还原出原始信号。

MC-CDMA具有二者的特点,能有通信的研究起步较晚,但发展迅速。

国内研究正由早期利用国效地避免时延扩展所带来的影响,具有抗多径、码间和波间干外的电力载波调制技术和芯片进行研发,向适合我国电网复杂扰能力强、容量大、有效地克服子载波受深衰落的影响和极高的信道特性的调制技术和载波芯片研制转变,并已经取得了一的频带利用率,非常适宜于PLC高速数据传输。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第10卷 第1期 信 息 与 电 子 工 程 Vo1.10,No.1 2012年2月 INFORMATION AND ELECTRONIC ENGINEERING Feb.,2012

文章编号:1672-2892(2012)01-0022-05 基于低压电力线的高速载波模块设计 林佳森,李 智,李乔峰,马一森 (四川大学 电子信息学院,四川 成都 610065) 摘 要:选择有效的方案实现智能电网中的双向实时通信至关重要,电力线载波(PLC)技术提供了一种适合中国国情的低成本解决方案。介绍了OFDM PLC调制技术的优势,通过分析低压电力线通信信道输入阻抗,建立了低压电力线载波模块系统模型。并在关于电力线信道的研究基础上,设计了基于低压电力线的高速载波模块。测试结果表明,该载波模块设计方案具有较高的接收灵敏度和抗噪声能力。 关键词:智能电网;正交频分复用;电力线载波;阻抗;电力线载波模块 中图分类号:TN761 文献标识码:A

Design of high-speed PLC module based on low voltage power line LIN Jia-sen,LI Zhi,LI Qiao-feng,MA Yi-sen (College of Electronic and Information Engineering,Sichuan University,Chengdu Sichuan 610065,China)

Abstract:Effective choice of the solution is essential to achieve a real-time, bi-directional(full- duplex) communication of the smart grid. The Power Line Carrier(PLC) technology provides a low-cost solution, which suits China's own national conditions. In this paper, the advantages of OFDM PLC modulation technology are introduced. A PLC module of system model is established through the analysis of the input impedance under the low-voltage power line channel. The high-speed PLC module based on low-voltage Power Line is also designed according to the studies of power line channel. The results show that the design of the PLC module has featured high receiving sensitivity and anti-noise ability. Key words:smart grid;Orthogonal Frequency Division Multiplexing;Power Line Carrier;impedance;PLC module

随着国家全面实施“两改一同价”、“阶梯电价”以及“一户一表”工程政策,申办一户一表用电的客户数量激增,基层供电企业负担大幅增加(诸如抄、核、收人员工作量加大,费用增加等)[1]。传统的人工上门抄表、手

持终端抄表等方式已不能满足供用电管理现代化的需要。电力线载波抄表因不用额外增加网络改造和后续费用而备受青睐。本文在对低压电力线通信信道研究的基础上,设计和实现了低压电力线高速载波模块,并对模块的通信性能进行了测试。

1 OFDM PLC调制技术的优势 目前满足国家电网智能电表系列标准的抄表通信方式有RS485通信、红外通信、载波抄表、公网通信(GSM、GPRS、CDMA)抄表等[2]。电力线载波通信技术利用已有的电力配电网络进行通信,不需要重新布线,信号不会

因为通过建筑物墙壁而受到衰减甚至屏蔽,成本相对较为低廉等,使得这项技术成为智能电网通信系统领域的重要发展方向。 虽然电力线载波通信具有很多优点,但是电力线的初衷是传输50 Hz工频电力信号,并不是为了通信,故低压电力线通信环境非常恶劣,因此选择合适的调制技术至关重要。本系统采用的是正交频分复用通信技术(OFDM),其主要思想就是将信道分成若干正交子信道,将所传输的高速数据流转换成并行的低速数据流,调制到每个子信道上进行传输,从而实现数据的高速传输[3-4]。

低压电力线载波通信采用OFDM技术来实现,具有频带利用率高、抗码间串扰能力强、抗信道衰落、抗噪

收稿日期:2011-03-09;修回日期:2011-05-10 第1期 林佳森等:基于低压电力线的高速载波模块设计 23 声干扰、可用FFT算法实现等优点[5]。图1为OFDM与FSK在CENELEC A频带的比较。 图1显示了OFDM比FSK通信性能优异的原因。OFDM技术在10 kHz至95 kHz之间采用8个频率,充分利用85 kHz通道带宽。相比之下,FSK在相同带宽下仅通过2个频率发送数据。2种情况都发送4位数据位和4位纠错位。OFDM可采用单个字符发送全部8位数据。FSK发送同样数据需要4个字符。由于OFDM的频谱利用率更高,因此可以使用相同通道传输更多数据,实现更高的数据速率。 在CENELEC A频段下,RSN为12 dB,误码

率(BER)为10-4时,FSK调制解调器仅能以2 kbps的传输速率进行通信,每发送10 000个数据位将丢失1位数

据。而OFDM系统则能够以最高32 kbps的速率传输数据,所要求的RSN仅为4 dB。由此可见,OFDM调制结合

误码纠错技术,能够使系统性能改善8 dB,数据速率提高16倍。在FCC(10 kHz至490 kHz)和ARIB (10 kHz至450 kHz)频带内,由于带宽的提高,有效通信速率达到100 kbps以上。

2 低压电力线通信信道阻抗的测试 将低压电力线作为通信信道时,首先要了解低压电力信道的复杂特性,尤其对低压电力线的输入阻抗特性进行研究十分必要。

2.1 测试环境网络拓扑图 室内低压电力线信道物理上呈现出一种树状结构。发射机与接收机分别位于不同的树枝末端,从发射机到接收机除了直接路径外,还有许多从直接路径不同位置延伸出来的分支。这些分支的长度不同,末端连接的设备(负载)也不同,并且这些设备随机地接入与移走。通电与断开都将导致末端所呈现的阻抗发生变化[6],因此PLC通

信性能好坏强烈依赖于电力网络拓扑结构和网络信道特性。图2给出了测试环境的网络拓扑图。

2.2 输入阻抗特性 低压电力线载波通信信道输入阻抗的大小,直接影响到传输信号的耦合效率,是低压配电网用作载波通信信道的一个重要参数[7-8]。大量研究测量表明,低压电力线输入阻抗非常低,其阻抗分布在0.5 Ω~80 Ω,因此信号源产生的信号必须通过可提供大电流的功率放大器放大后,才可以不失真地耦合到低压电力线上。图3为低压线路输入阻抗的测量方法。

由信号源DG1022产生不同频率(30 kHz~550 kHz)的正弦波。测试所使用耦合器的频带为1 kHz~1 MHz。在测试信号频率范围内,C6(1 μF),C7(1 μF)的等效阻抗可以忽略不计。测量功率放大器输出电压U1和变压器次级两端电压U2,根据电路理论公式可求出输入阻抗Z。因此线上阻抗可表示为:

212UZRUU=×− (1)

式中R为测量电阻(75 Ω)。

Fig.3 Circuit used for measuring the input impedance 图3 输入阻抗测量电路

generator DG1022 power amplifier transformercoupled

circuit

GND GND

U1U2

LIVE NEUTRAL 75 Ω/50 W

Fig.1 Comparison between OFDM and FSK 图1 OFDM与FSK的比较

1010110110101101

11 1111 1 1 1 1000000

OFDM:need to use a character to send eight data

FSK:need to use four characters to send eight data9510

1010 10 1095 95 9595

data

dataerror correction bit

error correction bit

f/kHz f/kHz

Fig.2 Topological graph of test condition 图2 测试环境拓扑图

K1K2K3

K6

K7

K4K5SW2 … SW

totalSW1 SW6

gate

相关文档
最新文档