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国内外低压电⼒线载波通信应⽤现状分析

国内外低压电⼒线载波通信应⽤现状分析1.概述

电⼒线载波通信（PLC）是电⼒系统特有的、基本的通信⽅式。早在20世纪20年代，电⼒载波通信就开始应⽤到10KV配电⽹

络线路通信中，并形成了相关的国际标准和国家标准。对于低压配电⽹来说，许多新兴的数字技术，例如扩频通信技术，数字

信号处理技术和计算机控制技术等，⼤⼤提⾼和改善了低压配电⽹电⼒载波通信的可⽤性和可靠性，使得电⼒载波通信技术具

有更加诱⼈的应⽤前景。为此，美国联邦通信委员会FCC规定了电⼒线频带宽度为100~450kHZ；欧洲电⽓标准委员会的

EN50065-1规定电⼒载波频带为3~148.5kHZ。这些标准的建⽴为电⼒载波技术的发展做出了显著的贡献。利⽤低压电⼒线来

传输⽤户⽤电数据，实现及时有效收集和统计，是⽬前国内外公认的⼀个最佳⽅案。低压电⼒线是最为⼴泛的⼀种通讯媒介⽹

络，采⽤合适的技术充分⽤好这⼀现成的媒介，所产⽣的经济效益和⽣产效率是显⽽易见的。

在20世纪90年代，⼀些欧洲公司进⾏涉及电⼒线数据传输的试验，虽然最初实验效果好坏参半，通信技术的不断进步与互联

⽹业务的蓬勃发展带动了电⼒线通信的显著增长。在美国，弗吉尼亚州马纳萨斯市⾸次开始⼤范围部署PLC的服务，提供抄

表、上⽹等业务，速率达到了10Mbps，费⽤为30美元/每⽉，在该地区已覆盖3.5万城市居民⽤户。⽬前，摩托罗拉公司正在

进⾏PowerlineMU计划，该技术提⾼到⼀个新系统，摩托罗拉的系统只使⽤居民住宅⽅⾯的低压电⼒线传输，以减少天线效

应。摩托罗拉公司邀请美国⽆线电中继联盟参加与这些测试，甚⾄摩托罗拉在其总部安装了系统，初步结果⾮常乐观的展⽰了

抗⼲扰特性。该PLC技术仅⽤于最后电⽹分⽀向室内的⼀段进⾏数据传输，⽽信号通过⽆线电获取传到配电⽹节点，这就限制

了从最后这⼀段到室内的信号对周围地区的⼲扰，实现了居民⽤户的电能数据采集。在埃及，综合项⽬⼯程办公室（EOIP）

部署了⼴泛的PLC技术应⽤在亚历⼭德⾥亚、法耶德和坦塔。⽴⾜于本⼟开发的系统，该公司提供了为

电⼒事业的⾃动集抄系统，⽬前该公司拥有⼤约7万⽤户。

20世纪80年代末⾄90年代中。在该阶段，国内部分科研单位和⽣产⼚商进⾏了⼤量的集中抄表系统组⽹⽅式、电⼒线载波通

信技术的研究和试验⼯作。这⼀阶段集中抄表系统远程通信⽅式以PSTN拨号为主，该⽅式基本满⾜当时的要求。本地通信⽅

式主要是485总线、电⼒线载波等，在载波通信调制⽅式上，尝试了FSK、PSK等各种调制⽅式。在通信频带上，尝试了窄带

通信和扩频通信。这⼏种⽅式都存在各种不⾜，485总线过多的分⽀造成维护和使⽤过程中很不⽅便，通讯可靠性较低,易遭受

破坏等。电⼒线载波通信质量较差,抄表成功率较低，能连贯传输数据的系统很少。在此阶段,电能表以机械电能表为主,采样⽅

式主要采⽤脉冲采样和机械采样,存在⼀定误差,系统所采集的电能数据准确度较低，系统应⽤效果不够理想。

从上世纪90年代中到2001年，市场和技术创新相互推动了电⼦式电能表的快速发展，电⼦式电能表的质量和功能都得到了很

⼤提⾼，采样⽅式多改为磁敏传感，并提供RS485数据接⼝。电⼦式电能表的出现为集中抄表系统抄表数据的准确性提供了

可靠的保证，此阶段采集器向上传送的信道以电⼒线载波和⽆线微功率⽅式为主，电⼒线载波传输抗⼲扰问题仍是本阶段的技

术难点，⽆线微功率受传输距离、建筑物阻挡、⽆线⼲扰等原因影响，抄表成功率也较低。

⾃2003年开始，电⼒线载波抄表的应⽤进⼊到快速增长的阶段。相对于其他通信⽅式，⽅便快捷、免除⼈⼯与信道使⽤及维

护成本是电⼒线载波的最⼤优势，其发展前景是⾮常值得期待的。随着电⼒线载波通信物理层调制/解调与纠错技术的不断发

展以及半导体集成规模的不断扩⼤，采⽤复杂数字信号处理技术的超⼤规模电⼒线载波通信集成电路所能达到的抗⼲扰能⼒与

其前⼏代产品相⽐，有了极⼤提⾼。通过信道频带⾃适应技术，维持相邻通信节点间的可靠传输在技术上已经可以达到。

从2005年开始，国内⼏家⼤的电表供应商开始了以⽹络神经元芯⽚为核⼼技术的第三代载波通信产品的研发。第三代芯⽚从

物理层、⽹络层、链路层等各个⽅⾯的技术上都有

了较为突破性的提⾼，⽤于电⼒线通信的窄带载波通信芯⽚以少数的2～4家国内⼚家为主，⽬前应主要解决的关键问题就

是，任意相邻节点的物理层通信保障能⼒与具有帧中继控制的⽹络传输协议。部分企业开始采⽤先进的数字信号处理与信道编

码技术，对通信频带做⾃适应选择的窄带调制/解调⽅式，芯⽚内部嵌⼊式微处理器来进⾏⽹络传输与信息安全控制等⽅式提

⾼电⼒线