电力线载波通信技术研究.doc

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武汉工业学院

毕业论文

设计题目：

电力线载波通信技术研究

姓名邓娟

学号071203212

院（系）数理科学系

专业电子信息科学与技术

指导教师李丹

2011年6月11日

目录

摘要 I

Abstract II

一绪论 1

（一）电力线载波通信技术介绍 1

1载波模型 1

2载波调制解调技术 3

（二）电力线载波通信技术的发展历程 4

（三）电力线载波通信技术的特点 5

1高压载波路由合理，通道建设投资相对较低 5

2以单路载波为主 5

3独特的耦合设备 5

4传输频带受限,传输容量相对较小 5

5可靠性要求高 6

6线路噪声大 6

7线路阻抗变化大 7

8线路衰减大且具有时变性 8

9网络应用要求更高 8

二高压电力线载波 10

（一）定义 10

（二）高压电力线载波的分类 10

1模拟电力线载波机 10

2数字化电力线载波机 10

3全数字电力线载波机 10

4继电保护收发信机 10

（三）高压电力线载波通道的组成 10

1耦合电容器 10

2线路阻波器 11

3结合设备 11

4高频电缆 12

（四）新技术环境下高压电力线载波面对的几个问题 12

1急需制定高压数字电力线载波机的国家标准或行业标准 12

2电力线载波通信设备的总体制式需要同国际接轨 12

3高压电力线载波通信设备的生产许可证管理 13

三中压电力线载波 14

（一）定义 14

（二）中压电网的电力线通信通道分析 14

（三）中压载波技术在配电网自动化的应用 14

1遵循原则 14

2各环节载波机连接模式 15

（四）DLC-2100网络载波机的技术特点 15

1噪声平衡处理技术 15

2交错式矩阵纠错法 15

3离散多载波调制 16

4回波抵消 16

5自适应均衡 16

四低压电力线载波 17

（一）定义 17

（二）特点 17

1信号衰减大 17

2随机性和时变性 17

3噪声干扰强 17

（三）基本原理 17

（四）在国内的具体应用 18

1家居智能化 18

2自动抄表系统 19

3新型智能化小区 19

五电力线载波通信技术的发展前程 22

（一）语音压缩技术 22

（二）宽带电力线载波 22

（三）超窄带载波技术 22

（四）扩频技术 23

结束语 24

谢辞 25

参考文献 26

摘要

随着电子技术和网络技术的不断发展，运用电力线作为载体进行信号传输受到人们越来越多的重视,得到了越来越广泛的应用。

电力线网络的特点是它覆盖的范围非常广，各种建筑物内都有接入。

由于通信线路的特点是一种近距离的通信方式，它适合“最后一英里”的通信接入。

电力线载波通信（PLC）是利用电力线作为介质传输信号一种通信手段，通常分为高压电力线（35kV及以上电压等级），中压电力线（10kV电压等级）和低压配电线（220V用户线）三种通信方式。

本文对电力线载波通信技术的发展历程和特点进行了阐述，讨论了我国电力线载波通信的现状，还特别的将高压电力线载波，中压电力线载波通信，低压电力线载波通信三种方式进行了讨论，最后对电力线载波通信技术的发展前程进行了展望。

关键词：

电力线载波通信；高压电力线；中压电力线；低压电力线

I

Abstract

Withthefastdevelopmentofelectronictechnologyandnetworktechnology,theuseofpowerlinecarrierasasignalfortransmissionbythepeoplemoreandmoreattentionhasbeenincreasinglywidelyused.Thegreatestadvantageofthepower-linenetworkisthatitcoversaverywiderange.Variousbuildingshavepowerlinesaccess.DifferentfromthecommonInternet,becauseofitscommunicationcharacter,thePLC（Power-linecommunication）isashort-distancecorrespondence,itsuitstothe“lastmile”communications.

Powerlinecarrier-currentcommunication（PLC）useelectricsignalstransmissionasamediumacommunicationmethod,usuallyconsistofhighvoltagepowerlines（35kVandabovevoltagelevel）,mediumvoltagepowerlines（consumers10kVvoltagegrade）andlowvoltagewires（220V）subscriberlinewiththreekindsofcommunicationmode.Inthispaperthepowerlinecarrier-currentcommunicationtechnologydevelopmentcourseandcharacteristicsareelaborated,andthepresentsituationofpowerlinecarrier-currentcommunicationinChinaisdiscussed,alsospeciallyexpoundhighvoltagepowerlinescarrier,mediumvoltagepowerlinecarrier-currentcommunication,lowvoltagepowerlinecarrier-currentcommunicationthreemethods,finallypowerlinecarrier-currentcommunicationtechnologydevelopmentprospectsareprospected.

KeyWords:

Powerlinecarrier-currentcommunication;highvoltagepowerlines;mediumvoltagepowerlines;lowvoltagepowerlines

一绪论

用的鼎盛时期相比，电力线载波通信已从模拟通信发展成为数字通信，其应用由电力系统通信的主要通信方式改变为备用通信方式。

电力线载波通信近二十年来的变迁和发展，在许多方面都产生了变化，主要表现在：

1.电力载波机更新换代的发展，由模拟通信发展为数字通信，由单通道发展为多通道；

2.电力线载波通信设备的使用由原来的基本通信方式变换为备用通信方式；

3.电力线载波机传输的信息由语音和远动信号发展为更多的计算机，网络和监控系统的信息；

4.电力系统通信对电力线载波通信设备的通信容量，接口功能，信息采集，网管性能和质量水平提出了更高的要求。

在这样的环境下，如何找到电力线载波通信设备的技术进步和应用需求的方向，充分发挥电力线载波通信的技术和应用的长处，更好的为电力下同运营服务，是我们在现阶段需要考虑的问题。

（一）电力线载波通信技术介绍

电力线载波（PowerLineCarrier–PLC）通信是利用高压电力线（在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级），中压电力线（指10kV电压等级）或低压配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。

近年来高压电力线载波技术突破了仅限于单片机应用的限制已经进入了数字化时代，并且随着电力线载波技术的不断发展和社会的需要，电力线载波通信这座被国外传媒喻为“未被挖掘的金山”正逐渐成为一门电力通信领域乃至关系到千家万户的热门专业。

1载波模型

为了更好地理解载波通信的传输与发送的特点，首先要了解载波通信的基本原理,以载波接收实验为例,以便提供比较感性的实验材料。

如图1.1，1.2的电路图。

图1.1实验电路

图1.2发射接收部分电路图［1］

（1）发射部分

发射部分由Q1，Q2接成复合管的形式,组成频率为135kHZ的哈特利振荡器。

由C2，D1，D2，D3，C5等构成电压为30V的电源部分。

当按下发射按钮P1时，在L1的复变感应出的135KHZ的震荡信号通过C1注入电力线网络。

（2）接收部分

由发射部分过来的135KHZ的正弦波通过电力线路传播至接收部分（见图1.2）,通过C1（图1.1）并由L1,C10构成的选频电路取出135KHZ信号。

该信号Q3放大并整形至幅度为12V的方波信号。

D7，D8构成限幅电路，保证Q1（图1.1）的基极峰值电压小于1V，以防止电力线路网络中各种异样干扰脉冲损坏。

Q3，D9的作用是过滤掉信号中的负极性部分，并由Q4驱动发光二极管工作。

C9是用来保持输出部分的平稳，过滤掉信号中的残余部分。

由上述电力线载波模型可以看出，无论在电力载波的发射部分还是在接收部分,都使用了藕合电路来对信号进行处理。

实验模型采用阻容藕合与电磁藕合相结合的复合藕合技术。

对藕合电路模型分析,可以得到如下式的双口网络的电压转移函数：

（1.1）

根据电压转移函数,可对端口网络进行计算机仿真分析。

着重分析在不同的低压电力线阻抗条件下的频率特性,这也是评价接口电路藕合性能的重要指标。

仿真显示了当电力线电阻逐步增加时的频率响应曲线，如图1.3所示。

由分析结果可以看出电力线阻抗越大,接口电路的通频带越宽,对信号的藕合性能就越好，但是选择性较差，电力线阻抗越小，接口电路通频带越窄，对信

图1.3电力线电阻增加时的频率响应曲线［1］

号的藕合性能越差，但是选择性较好。

选择低压电力线通信接口电路的中心频率可以兼顾藕合性和频率选择性两个方面的要求，并且满足载波发射高阻抗的要求，提高系统的抗干扰能力。

使电路既有较高的载波信号的加载效率，又能够完全隔离电力网50HZ的工频信号。

2载波调制解调技术

为排除电力线干扰,电力线主要采用窄带载波FM和扩频通信的方式。

由于数据信号信噪比决定数据传输距离的远近,目前电力线载波通信依靠功能强大的载波模块,其所要完成的基本功能是调制和解调信号。

FSK广泛应用于中低速的远程数据通信,FSK信号由频率调制器产生不同的频率，常用的是f1和f2两种频率。

f1代表