簡(jiǎn)述中低壓電網(wǎng)中對(duì)PLC的應(yīng)用

摘 要：現(xiàn)代人們生活在電網(wǎng)與信息網(wǎng)絡(luò)重疊作用的社會(huì)之中，人們的正常生活需要依靠電網(wǎng)來(lái)做以支撐，人們的社會(huì)交流需要信息網(wǎng)加以輔助。過(guò)去的電網(wǎng)建設(shè)，往往是粗獷式的對(duì)電網(wǎng)和信息網(wǎng)進(jìn)行搭建，其結(jié)果是電網(wǎng)無(wú)法對(duì)用戶用電進(jìn)行跟蹤控制，其次是電網(wǎng)和信息網(wǎng)的重復(fù)建設(shè)，各走一路造成資源浪費(fèi)，這種方式隨著PLC技術(shù)的不斷成熟與發(fā)展將得以改善，下面我們就從中低壓電網(wǎng)配電自動(dòng)化和電網(wǎng)對(duì)電力線載波的集成這兩個(gè)方向，對(duì)電網(wǎng)的發(fā)展前景進(jìn)行簡(jiǎn)述。

關(guān)鍵詞：PLC的應(yīng)用；中低壓電網(wǎng)；配電自動(dòng)化；電力線載波

1 PLC的新技術(shù)的發(fā)展

自從我國(guó)對(duì)PLC技術(shù)的研究以來(lái)，發(fā)展迅速。自1997年以來(lái)，開(kāi)始對(duì)電網(wǎng)低壓抄表系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)行研究，并不斷開(kāi)發(fā)出樣機(jī)并進(jìn)行測(cè)試，并在不斷的測(cè)試的數(shù)據(jù)分析中，基本取得了我國(guó)電網(wǎng)的傳輸特性和參數(shù)，為今后的電網(wǎng)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。PLC技術(shù)的發(fā)展源于對(duì)數(shù)據(jù)處理的提升，它可以通過(guò)不同的設(shè)定方式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挑選處理，這正為今后對(duì)電力線中不同信號(hào)進(jìn)行篩選提供了依據(jù)，使信號(hào)的長(zhǎng)距傳送成為可能。

2 PLC技術(shù)在中低壓電網(wǎng)配電自動(dòng)化的應(yīng)用

PLC（可編程控制器）技術(shù)在經(jīng)歷了多年的改進(jìn)與發(fā)展，現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的領(lǐng)域，并不斷應(yīng)用到其他控制領(lǐng)域。下面我們就簡(jiǎn)述其在中低壓電網(wǎng)配電自動(dòng)化方面的應(yīng)用原理與實(shí)例。

2.1 PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)中低壓電網(wǎng)控制的原理

PLC產(chǎn)品大多含有離散點(diǎn)輸入和輸出、模擬采樣輸入、時(shí)鐘和通信等功能，在根據(jù)終端開(kāi)關(guān)的實(shí)際功能對(duì)PLC進(jìn)行編程后，可以完成PLC對(duì)中低壓電網(wǎng)中的各終端進(jìn)行控制。同時(shí)可以利用PLC的模擬輸出功能，來(lái)靜止、變動(dòng)現(xiàn)有變壓器的電壓和電流等，它是實(shí)現(xiàn)對(duì)中低壓電網(wǎng)的配電調(diào)控的基礎(chǔ)。[1]

中低壓配電網(wǎng)的控制系統(tǒng)大致可分為5個(gè)主要組成部分：即主站、終端（RTU）、線路傳感器、可編程控制器（PLC）、電纜。其工作原理大致如下，終端裝置一般設(shè)置于現(xiàn)場(chǎng)，以起到自動(dòng)采集各控制器開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并將其狀態(tài)經(jīng)電纜傳遞到主站處理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總和處理。主站監(jiān)控人員，也可以通過(guò)主站發(fā)出指令，經(jīng)電纜傳輸?shù)娇刂破饕赃M(jìn)行控制，對(duì)該局部的線路系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中由于布有線路傳感器，可對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的調(diào)整狀態(tài)加以監(jiān)控，配合終端與控制器對(duì)電網(wǎng)配電進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和電力調(diào)整，實(shí)現(xiàn)電力分配管理自動(dòng)化。

2.2 利用PLC技術(shù)進(jìn)行中低壓電網(wǎng)控制的實(shí)例

由于我國(guó)中低壓電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、負(fù)荷特性、供電方式與國(guó)外有很大的不同，所以不能套用現(xiàn)有的國(guó)外理論研究成果。因此，我國(guó)科技工作者在中低壓配電網(wǎng)高頻信號(hào)傳播特性等方面開(kāi)展了大量的研究工作也有著不少成果。2000年研制出國(guó)內(nèi)第一套傳輸速率為2Mbps的PLC產(chǎn)品；2001年在建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)PLC寬帶接入試驗(yàn)小區(qū)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化小區(qū)管理等功能；通過(guò)2001年和2003年分別研制出傳輸速率為14Mbps和45Mbps的產(chǎn)品；2004年深圳國(guó)電科技公司利用西班牙DS2公司的芯片研制出200Mbps的PLC產(chǎn)品；這些都使PLC技術(shù)在電網(wǎng)控制中得到了更深層的運(yùn)用。

3 PLC技術(shù)在電網(wǎng)集成電力線載波功能的應(yīng)用

電網(wǎng)集成電力線載波功能不但可以使電力總局有效的掌握管轄區(qū)域內(nèi)的用電實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可以實(shí)現(xiàn)家電使用現(xiàn)代化，通過(guò)PLC技術(shù)的應(yīng)用，可以從室外遠(yuǎn)程操控家中電器，或通過(guò)有線傳輸令家中的通信不會(huì)存在死角。下面我們就對(duì)PLC技術(shù)在電力線載波功能的原理和應(yīng)用做以簡(jiǎn)介。

3.1 PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力線載波功能的原理

通過(guò)PLC技術(shù)實(shí)現(xiàn)電力線載波功能的技術(shù)也被稱作“無(wú)新線”技術(shù)，它是通過(guò)利用現(xiàn)有的電網(wǎng)作為信道媒介，以一定的方式和算法使實(shí)現(xiàn)在些信道中進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳遞和信息的交換。進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換的核心是根據(jù)信道的不同選擇不同的PLC調(diào)制方式。下面我們就從信道頻率的調(diào)制分類、載波耦合電路的工作原理進(jìn)行如下介紹：

3.1.1 信道頻率的調(diào)制分類

基帶的信號(hào)可分為直流分量和頻率分量，這些分量難以直接在信道中進(jìn)行傳輸，因此需要將其轉(zhuǎn)化成為一些可以用于傳輸?shù)念l率。一般來(lái)說(shuō)，我們可將調(diào)制分為模擬調(diào)制和數(shù)字調(diào)制兩類。模擬調(diào)制是指利用輸入的模擬信號(hào)直接對(duì)載波的振幅、頻率、相位進(jìn)行調(diào)制的方式，這種方式以得到AM、FM、PM信號(hào)；數(shù)字調(diào)制是指通過(guò)利用數(shù)字信號(hào)來(lái)對(duì)載波的振幅、頻率、相位進(jìn)行控制的方式，這種方式可以得到ASK、FSK、PSK信號(hào)。[2]這兩種方式相比而言，數(shù)字調(diào)制優(yōu)點(diǎn)頗多，有著抗噪聲能力強(qiáng)、易傳輸不同形式信息、安全性好等優(yōu)點(diǎn)。

3.1.2 載波耦合電路的工作原理

通過(guò)載波耦合使工頻信號(hào)在電容和線圈的傳導(dǎo)下無(wú)法進(jìn)入下一級(jí)電路，而調(diào)制后的電力線上的信號(hào)可以進(jìn)入下一級(jí)電路。耦合的原理是在此電路中，用電阻將電容上的電壓卸掉，以防止電容兩端產(chǎn)生過(guò)高電壓，并通過(guò)調(diào)節(jié)壓敏來(lái)對(duì)不需要的信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾卸載，最終使電力線的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)電容進(jìn)入下一級(jí)電路。[3]

3.2 PLC技術(shù)在電力線載波的應(yīng)用

電力載波通信網(wǎng)的產(chǎn)生是為了確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定，它更是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)控制自動(dòng)化、管理現(xiàn)代化的基礎(chǔ)，是電力系統(tǒng)重要的基礎(chǔ)設(shè)施。由于電力線載波通信網(wǎng)對(duì)通信的可靠性保護(hù)控制和信息傳送的快速性和準(zhǔn)確性的要求非常嚴(yán)格，加之電力部門擁有此類通信的資源優(yōu)勢(shì)，這就導(dǎo)致世界上依然有大多數(shù)國(guó)家的電力公司自建龐大的電力線載波通信網(wǎng)，這些載波通信網(wǎng)主要用于地市級(jí)或以下供電部門，構(gòu)成面向終端變電站及大用戶的調(diào)度調(diào)節(jié)電網(wǎng)。

以上我們介紹了PLC技術(shù)在低壓電網(wǎng)的調(diào)控技術(shù)和與電力載波系統(tǒng)之間的作用與應(yīng)用，使初學(xué)者對(duì)其有了更深刻的了解。但隨著光纖通信的進(jìn)一步發(fā)展，電力線載波通信已從主導(dǎo)的電力通信方式變?yōu)檩o助通信方式，但是為了平衡我國(guó)電力通信發(fā)展水平不均的不足，電力通信規(guī)程要求主要變電站必須具有兩條以上不同通信方式的互為備用的通信信道，進(jìn)行電力的控制與傳輸。所以PLC在這個(gè)領(lǐng)域中依然存在發(fā)展的空間。

參考文獻(xiàn)

[1]朱大新.變電站綜合自動(dòng)化與無(wú)人值班[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化.1994.18.

[2]宋祖順，宋曉勤.現(xiàn)代通信原理[M].北京.電子工業(yè)出版社.2007.

[3]湯效軍.電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展及特點(diǎn)[J].電力系統(tǒng)通信，2003.1.