電力線通信在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的研究分析

摘 要：電力線通信技術(shù)已經(jīng)突破了僅僅限于使用單片機應(yīng)用的限制，已經(jīng)進入了數(shù)字化應(yīng)用時代，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展和社會需要，電力線通信載波技術(shù)已經(jīng)得到了前所未有的重視和發(fā)展。本文主要介紹電力線通信技術(shù)的基本含義原理、現(xiàn)狀、技術(shù)關(guān)鍵和使用范圍，并把其和傳統(tǒng)的通信技術(shù)進行比較，重點介紹利用電力線進行信息通信的好處和具體應(yīng)用，從而對電力系統(tǒng)的遠程監(jiān)控和遠程抄表具有重大的現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：電力線；載波技術(shù)；通信技術(shù)

中圖分類號：TM715 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 20-0000-02

一、引言

目前用于衡量一個國家信息技術(shù)發(fā)展程度的重要標(biāo)志之一就是通信技術(shù)，這也是各個國家競相發(fā)展的主要內(nèi)容，很多具有現(xiàn)實意義的通信技術(shù)已經(jīng)形成了具有規(guī)模化的生產(chǎn)和應(yīng)用。而電力線載波通信和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的結(jié)合又是通信領(lǐng)域內(nèi)的一次巨大的飛躍，具有極大的現(xiàn)實意義[1]。

二、含義

電力線通信全稱是電力線載波通信，是指利用高中壓電力線或低壓配電線（380/220V用戶線）作為信息傳輸媒介進行語音或數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊环N特殊通信方式[2]。該技術(shù)的具體工作方式通常是把載有信息的信號加載到電流上然后用電力線進行傳輸，接受端的適配器把傳送的信號從電流中分離出來并且傳送到計算機或電話上進而實現(xiàn)信息的傳遞。該技術(shù)的關(guān)鍵和優(yōu)勢是不需要重新布線，利用現(xiàn)有的無處不在的電力線，只需要終端用戶插上電源插頭或接線就可以完成信息傳送。通過電力線進行寬帶上網(wǎng)進行網(wǎng)絡(luò)IP數(shù)字信號的傳輸已經(jīng)成為電力線傳輸信息的最普遍的應(yīng)用。

三、現(xiàn)狀

電力線通信技術(shù)出現(xiàn)于20世紀20年代初期，當(dāng)時主要用于電話信號的傳輸，后來技術(shù)進展逐漸加快。已經(jīng)出現(xiàn)了共同的家用電力線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)標(biāo)準。在中國，20世紀40年代開始逐步進行電力線通信應(yīng)用。在2001年8月，第一個實驗網(wǎng)絡(luò)在沈陽建成；2001年12月國電通信中心在北京某居民區(qū)開展電力線通信應(yīng)用試驗；福建省電力試驗研究院又研制成功了“數(shù)字化輸電線路技術(shù)”的核心產(chǎn)品，并在北京某生活小區(qū)成功地進行了因特網(wǎng)接入試驗，初步取得較理想效果。目前，高速電力線通信已經(jīng)為寬帶接入通信做出了巨大貢獻。

中國的電力通信網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過若干年的辛苦建設(shè)，已經(jīng)初具規(guī)模，從通信電纜和電力線載波通信方式到包含光纖、微波、衛(wèi)星等多種通信方式并用的覆蓋全國30多個省（市、區(qū)）的交叉式立體通信網(wǎng)絡(luò)。整個中國電力系統(tǒng)電力通信的發(fā)展，從無到有，從小到大，并且占據(jù)了越來越強大的地位。隨著通信行業(yè)的成熟發(fā)展以及在社會中作用的不斷提高，以電力線通信為基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)在各種信息的傳輸場合得到了巨大的應(yīng)用。不但在電力系統(tǒng)的發(fā)電、送電、變電、配電、用電等部分的聯(lián)合運轉(zhuǎn)中卓有成效，而且在保證電力系統(tǒng)電網(wǎng)安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定、可靠的運行方面發(fā)揮了應(yīng)有的作用。另外在各行各業(yè)如客戶服務(wù)中心、營銷系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS）、視頻會議、人力資源管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)（OA）、IP電話等多種數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)方面和基建、行政、水庫調(diào)度、防汛、燃料調(diào)度、電力調(diào)度、繼電保護等場合得到發(fā)展。雖然電力線通信對于電力系統(tǒng)自身的經(jīng)濟效益的取得沒有很直接的體現(xiàn)，但是它能夠產(chǎn)生并隱含在電力系統(tǒng)管理及生產(chǎn)中的經(jīng)濟效益是極其巨大的。

四、電力線通信具體應(yīng)用

電力線通信方式利用其獨特的成熟的發(fā)展優(yōu)勢越來越被社會所重視，因為輸電線路是架設(shè)電力特殊光纜的極好資源，經(jīng)濟、快速、安全、可靠；而遍布全國各大城市的電纜管道和電桿是建設(shè)光纖接入網(wǎng)的極好資源；電力線通信技術(shù)日益成熟，為用戶接入提供了首選手段；其它具有電力特色的技術(shù)，如無源光纖接入、無線寬帶、多點擴頻系統(tǒng)等，使電力資源得到充分有效的利用和發(fā)揮。

（一）可以發(fā)揮自身優(yōu)勢促進本系統(tǒng)發(fā)展

目前國內(nèi)外研究出來很多可供電力部門所使用的防盜設(shè)備或軟件，但是這些設(shè)備或系統(tǒng)大部分是與目前電力部門所主要依靠的并且普遍使用的電力線沒有任何的關(guān)系，是一套獨立與電力線的設(shè)備，這就給電力部門造成了很大的壓力。例如在防竊電方面，現(xiàn)在的竊電者越來越會采用高科技手段進行盜竊，對于使用普通GSM報警器對變壓器設(shè)備進行防盜的場合，作用不大，因為盜竊者會利用GSM屏蔽器先把報警器屏蔽而不能報警，然后再對電力能源進行盜竊或?qū)﹄姳硐溥M行破壞，因此給電力系統(tǒng)帶來很多的不安全因素。

電力系統(tǒng)本身最主要也是最基本的功能就是輸配電，那么除了這個作用，電力系統(tǒng)還可以對本系統(tǒng)中其它功能的實現(xiàn)做出巨大貢獻，比如電力系統(tǒng)的智能抄表、變壓器防盜、電力系統(tǒng)電表箱防盜、遠程電力防盜系統(tǒng)等均可以利用電力線來實現(xiàn)。我國在早期的實際電力應(yīng)用中，由于電網(wǎng)環(huán)境比較惡劣，信道衰減大、干擾較強和波動范圍大等特點，導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集的準確率和實時性不能全面的滿足用戶對實際通信的需求。但是隨著數(shù)字技術(shù)的不斷改進和發(fā)展，改善并提高了電力線通信的可用性和可靠性，并且不需要大規(guī)模改造電力系統(tǒng)現(xiàn)有設(shè)備，只需增加相應(yīng)裝置，利用電力線實時傳輸信號和設(shè)備狀態(tài)至集中的控制位置并采用專門的軟件進行識別。電力線通信技術(shù)的應(yīng)用前景變得越來越廣闊，對于電力系統(tǒng)本身的發(fā)展會起到非常大的促進作用。

電力線通信和輸配電線路具有等時性，只要電力輸電線架通到哪里，電力通信就可以延伸到哪里，目前我國110kV輸電線路上和35kV的農(nóng)網(wǎng)上還有大量的電力線載波機在運行，龐大的電力線載波通信擔(dān)負著電網(wǎng)內(nèi)調(diào)度和遠程信息的傳輸，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行起著重要的作用，因此對這種廉價的電力系統(tǒng)具有的信道資源應(yīng)該大力開發(fā)，加以合理的發(fā)展和利用，使之與高速信息傳遞技術(shù)長期并存，互為補充[3]。對電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化電力管理提供傳輸通道，實現(xiàn)電力、數(shù)據(jù)和圖像信息綜合業(yè)務(wù)傳輸?shù)耐ㄐ偶夹g(shù)。

（二）可以作為常規(guī)通信介質(zhì)使用

在我國，電力系統(tǒng)已經(jīng)普及，電力線幾乎遍布城鄉(xiāng)、四通八達，利用這種與用戶直接相連的220W380V低壓電力線進行高速傳輸信息，不但可以免除布線這個最麻煩的環(huán)節(jié)，而且具有覆蓋范圍廣、連接方便的顯著優(yōu)點，電力線通信網(wǎng)絡(luò)被認為是提供“最后一公里”通信解決方案中最具競爭力的技術(shù)之一[3]。與常規(guī)通信介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)相比較，電力線通信基礎(chǔ)設(shè)施完備，無需任何布線，避免了對建筑物的損壞，節(jié)約資源，節(jié)省資金、人力、物力和時間。

電力線通信這個傳輸媒介是全球覆蓋最廣闊的網(wǎng)絡(luò)，無需新布線就可以將信號傳輸?shù)饺魏斡须姷牡胤剑皇艿匦巍⒌孛驳挠绊懀顿Y少，施工期短，設(shè)備簡單，可以同其他通信手段一起實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。如果使用高壓輸電線進行信息傳送，那么這種通信方式可靠性會更高，因為高壓輸電線結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，安全設(shè)計系數(shù)比光纖的安全設(shè)計系數(shù)還要高很多。

（三）現(xiàn)代生活智能管理的美好展望

實現(xiàn)現(xiàn)代家居的智能自動化管理的有效手段常采用低速的電力線通信網(wǎng)絡(luò)，通過在住宅內(nèi)遍布的電源插座，可對智能家用電器連網(wǎng)，并通過網(wǎng)關(guān)與外部連接。住宅主人在家可以享受數(shù)字化住宅設(shè)施的舒適和便利，在外可以通過接入的網(wǎng)絡(luò)及時了解和設(shè)定住宅內(nèi)設(shè)施。高速的電力線通信網(wǎng)絡(luò)可以為人們提供Internet接入服務(wù)，并且可以享受居家視聽一體化的服務(wù)。通過電力線通信實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽、網(wǎng)上購物、視頻點播以及可視電話等[4]。利用電力線通信的永久連接在線，可構(gòu)建住宅樓宇自動化系統(tǒng)，如防火、防盜、防有毒氣體泄漏的保安監(jiān)控系統(tǒng)讓上班族倍感放心，醫(yī)療急救系統(tǒng)讓住有老人、兒童或病人的家庭心里踏實。以上技術(shù)有些已經(jīng)在國外成為現(xiàn)實，而其它甚至更好的未來正在探求之中。可以預(yù)測，電力線通信網(wǎng)絡(luò)這一新技術(shù)對促進經(jīng)濟發(fā)展必將帶來新的機遇。尤其對于中國這樣的發(fā)展中國家，經(jīng)濟實力不夠強大，要趕超發(fā)達國家的信息化水平，需要投入巨大的資金，而電力線通信網(wǎng)絡(luò)提供了另一種可能的技術(shù)手段，這種技術(shù)手段可以幫助我們以較少的投入加快國家信息化的進程，加快腳步研究出適合中國電力網(wǎng)環(huán)境的電力線通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[5]。

五、總結(jié)

在現(xiàn)代社會，電力供應(yīng)在人們的工作和生活中扮演著非常重要的角色。電力系統(tǒng)本身優(yōu)勢明顯，不但可以為本系統(tǒng)做到最好的服務(wù)和管理，還可以發(fā)揮其它功效，從而使其優(yōu)勢進一步得到更大的發(fā)揮，可以有效解決自身的功耗問題，使電力系統(tǒng)的經(jīng)濟損失顯著減少，并提高了電力使用的安全性和可靠性。基于電力線通信的系統(tǒng)研究可以使用的區(qū)域范圍廣泛，不僅用于分布集中的住宅區(qū)，更可以主要應(yīng)用于大型工礦企業(yè)和自助變電站、儲存?zhèn)}庫、金融的房間、停車場等，使電力系統(tǒng)發(fā)揮出巨大的作用。

電力線通信技術(shù)是一個剛剛興起的研究課題，在國內(nèi)外仍處于不成熟的初期研究階段，需要我們從概念定義、理論研究、技術(shù)標(biāo)準、工程試點以及管制政策等方面進行大量不懈的深入研究，才能夠取得美好的前景。

參考文獻：

[1]靳保康.低壓電力線路通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的研究[J].計算機光盤與軟件應(yīng)用，2013，8：289-290.

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[4]孟逢逢.基于電力線通信的信息家電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)[J].上海電力學(xué)院學(xué)報，2013，6：230-232.

[5]李非文.低壓電力線通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的研究[J].無線互聯(lián)科技，2013，6：6-8.

[作者簡介]季鵬偉（1968-），女，吉林長春人，長春工程學(xué)院，教授；王麗平（1974-），女，吉林長春人，長春工程學(xué)院，講師。