电力载波通信技术分析应用

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【摘要】高速电力线通信HD-PLC是利用现有电力线作为媒介，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，最高通信传输速度理论值可以达240Mbps。HPLC一直以来主要用于电力公司集中抄表中，应用较为单一。近年来，随着物联网时代的到来，HD-PLC技术通信性能的提高和传输距离越来越远，从目前只应用于配电领域，到寻求更广泛的应用深受各产业领域的关注。本文从HD-PLC的基本技术规格，今后的技术发展，最新市场应用做分析介绍。

【关键词】HD-PLC；物联网；谐振；损耗

1电力载波技术应用介绍

HD-PLC高频高速电力线通信（以下称高速PLC）的技术。主要目的是将高频载波信号加载到电力线中传输出去，由此，不需要新的通信线路，利用原有的电力线，就可以对外传输信息。本技术不仅可以对现有的电力线，还可以对同轴线、双绞线专用线等通信线重设数据信号。近年物联网，智慧城市等概念发展，设备互联互通造成的通信线路不足等问题越来越严重，有效利用电力线通信这一点受到各行业的关注。可以活用原有线路的优点如下。（1）可以同时进行强电（电力）和弱电（通信）工程.（2）由于布线工程成本和工程调整成本以及工期大幅减少。（3）布线网变简单数量减少，从而带来设备设计的维护性提高。（4）物联网设备也有移动终端。通过结合使用无线通信技术和HD-PRC的有线通信技术来使用，可以提供宽范围、稳定的通信。

2HD-PLC技术原理

PLC（PowerLineCommunication）的原理，在PLC通信中，在发送侧利用短波波段进行信号耦合发送，利用接收侧的滤波器将电力和信息信号分离，从而进行信息信号的交换。高速PLC利用短波的理由是，不易受到家电噪声的影响，接收功率大，SN比大，来自家电和设备的谐振，低阻抗的影响比较小。坏处是，由于电缆长度引起的高波衰减，传输损耗增大，长距离化是一个难题，而低速PLC难以受到电缆长度的影响，传输损耗也较小，因此可以长距离化。但是在电器和设备周边使用的时候，容易受到来自这些的噪音，很难取得SN。由于谐振的低阻抗区域，PLC信号容易被吸收并减少，利用区域狭窄，只能以数kbp的速度传输，高速化是不适合的。

3HD-PLC技术市场应用

3.1BEMS建筑物能源管理系统

上海市迎来夏季的电力供求问题十分严重，积极解决商业楼内空调使用限制等电力不足的问题。因此为了使商业楼内的电力使用量“可视化”，推进了导入BEMS的补助金政策。商业楼所有者活用这些政策，推进着租户导入电力智能仪表。该智能仪表不在电力公司管辖范围内，BEMS运营商采用了多功能智能仪表。多功能智能仪表以串行通信（RS485通信）为主流，因此布线工程（工程成本、高处作业对策和噪音对策）成为课题。因此，利用HD-PLC作为替代被引入。通信路径通过地下配电盘内的主机PLC调制解调器和大楼内纵向电力线（三相四线），在各层配电盘内的主机PLC调制解调器之间进行通信。多功能智能仪表是子机，PLC调制解调器的RS485通信端口通过菊花链连接。每层智能仪表的数据以15分钟的间隔被集成到抄读到主机PLC调制解调器的客户机服务器上，然后通过光缆或GPRS被转发到云服务器，以此对电量进行监控，用用电量大的设施所有者进行加税等措施，减轻供电压力。

3.2利用地下配电线路的智能街灯及监控摄像机

在中我国无论是住宅还是非住宅，高层建筑都很多，电梯内的封闭事故已经成为社会问题。为此与当地警局合作的内部监视照相机被引入，通信路径绕电梯口的活动电缆内原有的同轴线，利用电灯线或通信线（维护用的备用专用线）。此前一直采用同轴模拟通信式监视照相机，每当电梯上升或下降时，受到驱动马达噪声的影响，图像中就会产生噪声，因此采用了HD-PLC通信，相机图像更加清晰明确，这题问题得到改善。

3.3工程现场、煤矿监控摄像机

在以防止夜间材料盗窃为目的的监视相机图像的高画质化，以及煤矿现场的传送带发热感测相机领域，从模拟相机开始多功能数字网络照相机进化，HD-PLC通信的导入急剧扩大。3.4地铁内的标牌在北京地铁电车内，提示标牌上采用了HD-PLC。标牌的图像噪声混入是一个问题。因此，利用现有的同轴模拟线采用HD-PLC通信，可以降低图像噪声，并得到改善。另外，在地铁站内，乘务员在电车平台上使用的监视器中也导入了HD-PICC“EOC”。

3.5视屏对讲系统

近年来，在我国集体住宅楼门前强行闯入的情况多有发生。但是，作为玄关安全性，在公共玄关和户宅之间一般使用门铃和语音通话对讲机。在那里，为了确认开锁前的图像，快速切换到开锁式耳机。在过去集体住宅小区里，沟内有很多以太网布线。因此，各阶层间的通信利用已有的LAN线路成为可能，在各层内，利用已有的对讲机用通信线的HD-PLC通信，在低成本短期工程中得到应用。

4HD-PLC市场潜力分析

近年来低碳化社会和工程方案劳动力不足等背景下，在生产效率化和现场可视化等产业领域中形成了智能网格。智慧城市、智慧家庭、智慧小区、M2M、IoT、等民生领域。利用HD-PLC技术的智慧家庭系统，见图1。图1利用HD-PLC技术的智慧家庭系统智能生活，守护，4K8KTV等近年来利用通信的新市场，今后将越来越大。通过组合利用无线和有线通信技术，生产效率和现场可视化等新商业模式的利用更是引人注目。因此，作为通信手段主要采用无线通信的情况很多，便携无线（4G、5G），无线LAN，蓝牙，Zigbee，LPWA等在民生市场和业务市场中普及。但是，同时其通信障碍也在市场上被放大（通信障碍如：混凝土墙，被金属覆盖的外壳，建筑物的上下阶层间，地下和地上之间，带入的外来噪音和由于电波干涉的通信错误等）。今后，尽管无线技术仍将继续进化，但结构障碍和电波干扰等基本课题的解决方法仍不明确。另一方面，作为解决这些问题的手段，有光缆、LAN布线、专用线等有线通信的利用，但对于现有结构物在构造上和外观上都有所影响，或者在工期上的限制等有不少难以引入新线路。在这种情况下，引用通信技术高速HD-PLC是非常有市场需求的。无需布线施工：电源插座即是通信网络入口；在家电中嵌入载波通信模块，通电即可入网连接简；仅需连接电源即可完成网络连接可兼容Wifi、Zigbee、Bluetooth等无线技术，实现HEMS、BEMS、HAN组网通信。高速PLC领域的市场需求及发展方向：（1）追求通信稳定性/高安全性/长距离化/多台连接/低消耗功率。（2）积极制定国际标准化技术方案。（3）应用在发生无线通信故障的场所以代替无线通信。（4）应用场所低成本领域（利用现有线路提高工作效率、削减工程费、缩短工期等）。

5结语

在HD-PLC上，为了应对这些市场变化，将从电力领域等基础领域的利用扩大到产业领域的利用范围。它所激发的巨大市场潜力己促使我国众多的企业毅然投入到这一领域的研发之中。可以相信，电力线载波通信的明天是辉煌的。

【参考文献】

[1]徐永森.低压电力线载波通信技术浅析[J].数字技术与应用，2012（3）:38.

[2]牛东文，张保会.电力线载波通信在智能电网中的应用研究[C].

作者：黄吉涛 武占侠 王强 冷安辉 单位：国网宁夏电力有限公司