載波通信在直流低壓輸電線上的應用

閆鵬

【摘要】 本文著重介紹了在直流低壓輸電線路上電力載波點對點通信方式的應用方法，分析與總結出在使用過程中需要注意的幾個問題及其解決的辦法。

【關鍵詞】 載波通信 低壓電力線 干擾和噪聲

電力線載波通信（Power Line Carrier-PLC）是利用電力線路作為傳輸通道的載波通信，是電力系統一種特有的通信方式。本文中的直流低壓輸電線為+48V的直流輸電線，在低壓輸電線上基于PL3015的電力載波終端來實現400m的電力載波通信。

一、數據通信的實現

1.1 電力載波終端

電力載波終端的電力載波芯片選用PL3105C，它除了內嵌直序擴頻通信的數字信號處理單元外，還集成8/16位高速處理器內核和AD轉換、定時器、串口等外圍模塊。電力載波終端的內部硬件結構如圖1所示。

電力載波終端是實現電力載波信號與數字信號之間相互轉換，它是整個電力載波通信的核心，它的特點與功能如下：（1）兼主控制器和擴頻調制解調功能；（2）DCSK擴頻調制和Y-NET自動組網技術，超強的電力線通信性能；（3）開放的接口，實現數據在電力線網絡中透明的傳輸，支持多種協議，如串口等；（4）使用方便，即插即用，無需二次開發，快速實現點到點的通信，應用十分廣泛。

1.2 通信實現

可根據需要，自定義實現指定設備間的電力線通信，即點到點，串口到串口的連接方式，現場設備通過串口分別與電力載波終端連接，低壓電力線載波通信系統的總體框圖如圖2所示，進行信息交換。

二、面臨的問題

（1）直流低壓電力線上干擾強，它是影響數據在直流低壓線上高質量傳輸的主要因素。直流低壓線上的干擾主要來自加載在電力線上面的設備，如開關電源、功放、電機等。開關電源發出的基波頻率從15KHz到1MHz以上，所占頻帶很寬，其諧波的振幅也很大，產生的強干擾將給通信帶來致命的傷害，以至于在接收端根本無法識別出發送的信號。（2）直流低壓電力線上信號衰減強，它制約了載波通信的距離。載波信號的衰減是隨著傳輸距離的增加而增加的。（3）直流低壓電力線上具有隨機性和時變性。由于直流低壓電力線上的容量不是很大，當負載接入或打開時，電力線上的容量有很大波動。由于負載的接入具有隨機性和時變性同樣造成電力線上容量的波動具有隨機性和時變性。

三、解決方法

（1）運用DCSK擴頻技術。擴頻通信用偽隨機編碼將待傳送的信息數據進行調制，實現頻譜擴展后再傳輸，在接收端則采用同樣的編碼進行解調及相關處理。DCSK擴頻技術抗干擾性強、誤碼率低。對于各種干擾信號，因其與接收端解擴碼的非相關性，解擴后窄帶信號中只有很微弱的成分。此時，信噪比很高，達到了抗干擾性強、誤碼率低的效果。（2）采用中續通信。在長距離電力線上分段串入載波通信模塊，將長距離通信分割成數段短距離通信，電力線中間串入載波通信模塊起到通信中續的作用，增強信號強度，提高通信距離與質量。（3）降低電力線上的干擾，這里主要是指降低開關電源的干擾。可將電力線上的開關電源換為線性電源，在電源模塊電源近端加EMC濾波器，根據電源輸出端的功率在輸出端增加RC濾波和磁環。

四、結束語

本文在給出了載波通信模塊設計的基礎上，綜述了直流低壓電力線載波通信的設計方案，提出了在實際應用上面出現的問題，同時給出了解決這些問題的方案。但直流低壓電力線載波通信這一技術還需要我們更加深入的研究，盡可能全面的實驗，為這項技術早日廣泛應用于生產和生活而努力。

參 考 文 獻

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