電力物聯網的通信技術探究

陳海林

摘 要 為了提高電為系統的自動化、信息化、智能化的水平，為用戶提供更加高效、實用的服務體驗，必須加強電力系統的通信技術。電力物聯網技術的出現是信息通信技術不斷迅速發展的結果，該技術的產生將有效提高現有的電力基礎設施與通信設施資源的利用效率。本文主要在研究分析物聯網技術的基礎上對電力線載波技術加以研究。

關鍵詞 電力物聯網;電力線載波通信;電力基礎設施

引言

電子信息及通信技術的不斷發展，必將促建電力物聯網技術的不斷進步與革新，這將同時帶動智能電網的智能化水平。在電力物聯網中，通信網絡對于實現分布式數據與傳感器件數據的采集來說十分重要，結合電力企業的具體配用電業務，電力物聯網中不同的環節具有不同的通信需求。所以，研究電力物聯網中重要的通信技術，對于增強電力系統運行的安全穩定性和可靠性與具有重要作用。與此同時，它也能滿足節能減排、環境保護、和可持續發展的要求，推動電網結構向著更高、更智能化的層次進行發展，為未來能源互聯網的大規模建打下良好的基礎。

1電力物聯網對通信技術的需求分析

電力物聯網涉及電力輸、變、配 、用四大環節的各種配用電業務的信息通信。電力物聯網不同環節的不同業務對通信技術的要求不同。具體表現如下：

（1）要求較高SCADA系統的數據傳送效率;

（2）計量與監測的表計自動化;

（3）要求有更高的數據通信的帶寬;

（4）要求有開放的通信規約;

（5）要求有能夠擴展的監測功能。

電力物聯網中不同配用電業務對通信技術的需求不同，以及針對電力物聯網的各個環節配用電業務不同通信需求，得出對于不同的業務應選用與其相適應的通信技術，以此保證網絡資源的利用率和信息的安全可靠傳輸。在電力物聯網的電力需求主要的是終端到終端類業務，這類業務對終端的傳輸速率要求比較低，沒有話音及多媒體類業務，中低速的通 信速率就能基本滿足其業務數據傳輸需要。電力物聯網中需求側面對成千上萬的客戶，終端的安裝量是巨大的，只有電力所及的地方就可能存在需求類業務。因此，電力物聯網需求側業務要求只要有電的地方就要能夠通信，即通信線路分布必須十分密集。其次，電力需求側類業務在通信方面主要是上傳數據，接收控制命令，所以其上行流量大于下行流量，這 點需要特別注意[1]。

2電力物聯網的主要通信技術

2.1 電力線載波通信技術

電力線載波通信的信息傳輸介質是現有的各種電力線，電力線是全球范圍內覆蓋區域最大的有線網絡，用電力線作為網絡接入，不需要再次建設通信傳輸網，從而達到有電的地方就能有寬帶連接。隨著高速電力線載波通信技術的迅速發展，可以實現數據、語音 、視頻 和電力傳輸相融合的“四網合一”。電力線載波網絡建設比較靈活，可按照用戶需求以小區和以個人為單位進行安裝，成本低部署快，同時運維成本和用戶成本都很小。

2.2 光纖通信技術

光纖通信是一種以光纖作為物理傳輸媒介，以光波作為信號載體的信息傳輸技術。光纖通信具有帶寬大、容量高、低損耗、中繼距離長、抗電磁干擾能力強、無串擾干擾、安全性性高等特點。光纖由內芯和烙覆層組成，由于光纖生產主要采用玻璃纖維作為原材料，所以是一種絕緣材料，不用考慮接地回路。光波在光導纖維中傳輸，信號傳輸過程中發生泄露的概率很小。由于光纖維特別細，因此在應用過程中占的空間很小。

2.3 短距無線通信技術

短距無線通信技術含有藍牙技術、WI-FI技術、IrDA技術、ZigBee技術、UWB技術等，藍牙是行業內廣泛關切的短距離無線通信連接技術。它為一類關于無線數據和語音通信開放 的全球標準，低費用的短距無線相連是它的根本，能夠為固定的或移動終端裝置供應低 費用接入服務，藍牙極大的缺點為成本太高。無線網絡為以太網在無線方面的拓展，原理上只要求使用者在一個接入點的周圍一定范圍，與一些地區。IrDA是使用紅外線完成點到點 的信息傳輸技術，是無線PAN技術首次實施。IrDA重要優勢是不需要請求所要采用的頻率 ， 所它的利用費用很低。而且擁有移動的通信體積很小、功率損耗小、相連接簡單、使用 便捷的特征。IrDA的缺點是它為一種視距的傳送，只能在兩個中間沒有其他物體阻隔且互相瞄準的裝置之間進行通信。ZigBee主應用數據傳送速度低和傳送長度小的各類電子裝置當 中 ，相較于藍牙 ，ZigBee 速率愈慢 、愈簡易 、功率損耗和費用也愈低。超寬帶技術是無線的載波通信技術，它不使用正弦信號載波，利用非正弦波在納秒級窄的脈沖完成信號數據傳輸， 所以，它所占用戶的頻帶比較寬，超寬帶技術具有如下優點：系統簡單;發射的信號功率譜密度很低;對信道衰落敏感度低;截獲能為低;高定位精度等[2]。

3電力線通信技術在電力物聯網中應用的優勢及局限性

上面提到的幾種主要通信技術的特點比較可知，這些通信方式傳輸距離近，只能適用 于電力物聯網感知層末端信息的采集。當采集好的信息需要匯集上傳至電力物聯網骨干通信網時，需要大量的接入網。如果接入網采用光纖通信技術，需要建設十分密集光纖網，這樣不僅需要巨大的投資，而且接入網的信息量不大也會造成通信資源的浪費。如果采用寬帶無線網絡作為接入網絡，同樣需要建設規模巨大的無線專網，投資也將十分巨大。而PLC通信可以使用電力輸電線此種介質來完成載波傳輸，并且電力輸電線分布廣泛無須重復投資，能夠實現有電的地方就能有寬帶連接。因此，使用PLC 通信作為電力物聯網中的接入網通信 方式擁有巨大的優勢。但是，電力線自身就是個輸送電力的輸電線路，不是專門用于通信的通信線路，所以在電力線進行信號傳輸和其他專門用于通信的通信線路相比，電力線存在著許多的復雜性與不確定性。總的來說有三個：線路阻抗、負載阻抗和噪聲。

4結束語

確保電為物聯網正常工作，需要安全性強、可靠性高的通信網絡技術作支撐。本文沒有具體討論通信的可靠性和實時性，只是對電力物聯網的幾個通信技術進行分析，沒有對影響通信可靠性和實時性的因素進行單獨研究，所以這也是筆者日后研究的一個重要方向。

參考文獻

[1] 戚佳金，陳雪萍，劉曉勝.低壓電力線載波通信技術研究進展機.電網技術，2010，34（05）：161-172.

[2] 王瓊.基于物聯網的電力設備信息管理研究與實現[D].北京：華北電為大學，2013.