低压电力线路载波通信的不足及应对措施

低压电力线路载波通信的不足及应对措

施

摘要：随着低压电力线载波通信技术的不断进步与发展，低压电力线载波通

信有着巨大的市场应用前景。但是由于我国的低压电力线配置还有待提高会加剧

低压电力线载波通信应用的难度。但是随着我国低压电力线配置的不断升级和研

究的深入将会使得低压电力线载波通信的应用更为广泛，终究会为民众提供高速、可靠和安全的通信应用。因此，本文通过对低压电力线路载波通信的不足及应对

措施进行分析具有重要的意义。

关键词：低压电力线路；载波；通信；不足；措施

引言

低压电力线路载波通信的优化可以有效解决无线公网信号弱或无信号地区的

采集终端上线问题，实现用电信息全采集、全覆盖，建立电力公司自主、可控的

中压配电线载波传输信道，为配电网自动化系统实时数据传输提供专用信道，以

最优投资实现配电网的全面监控。

1低压电力线载波通信的发展历程

使用低压电力线来构建载波通信网络这一构想已经发展多年了。国外在多年

以前已经开展了相关的研究。经过多年的研究与发展，在使用低压电力线进行载

波通信的研究上国外研究结构已将低压电力线载波通信的原理和低压电力线载波

通信信道特性分析和建模、电力载波调制技术以及相关通信芯片的研制等完成了

初步探索和完善，并就低压电力线载波通信的相关标准及商业化的运用进行了构建。相较于国外对于低压电力线载波通信相关技术所投入的时间和资金，我国在

低压电力线载波通信的相关研究起步较晚，但是研究发展速度极为迅速并取得了

一定的成果。在对低压电力线载波通信的前期的研究中主要集中在利用国外已有

的固化的低压电力线载波通信调制技术和芯片进行相关的扩展开发，近些年来对

于低压电力线载波通信的研究则集中于对国内配电网的信道特性进行调制技术的

研究和低压电力线载波通信载波芯片的研制。但是目前国内在低压电力线载波通

信应用中的相关法律法规政策的制定还不完善，需要制定完善。

2电力线信息安全隐患

按传统的信息安全认知，为做到网络安全可采取以下措施：①内部网络和涉

密单机与互联网实行彻底的物理隔离，与公共信息通道没有任何的交叉点、接入点；②按照相关要求，内部涉密信息网和涉密信息单机采取安全警戒距离、电源

设备隔离、电源滤波和电磁泄漏防护等措施。研究发现传统的“物理隔离”安全

防护，由于信息设备连接电源线路，存在通过电力线路载波通信方式泄露信息的

安全隐患。电力载波通信信号可沿电力线传输较远距离，并可以穿过大部分的低

压电力设备，如变压器、电度表、UPS电源等。

3低压电力线路载波通信的不足分析

3.1强噪声

脉冲噪声是电力线路上最大的噪声源，具有瞬时、高能和覆盖频率范围广的

特点，对载波信号传输的影响非常大。电力线通信的脉冲噪声主要是变压器一次

侧引入的噪声、各种电气设备噪声、无线电干扰噪声产生的综合效果，它覆盖整

个通信频带，一般随频率的升高呈下降趋势。并且，电网中还存在与工频不同步

的电动机（主要因电动机的转速随负载和电压变化）电刷产生的周期性噪声，以

及由用电负荷的突然投切产生的持续时间短、幅度大的突发性噪声。

3.2失真性

电力线路信道对信号的影响可导致接收信号发生畸变，影响信号的接收质量。电力线路信道对信号的作用可分为线性作用和非线性作用2种。线性作用主要是

电网的拓扑分支末端或分支节点对信号的反射延迟所导致的多路径问题，在频域

上则表现为接收信号在频谱上的选择性衰落和非线性群组延时，在时域上表现为

传输信号的符号间干扰。非线性作用是由电网和各种用电设备以及电力线路通信

所使用的放大器、耦合线圈的非线性所共同引起的，一般来说信号带宽越大，发

生信号畸变失真的可能性越大。

4低压电力线路载波通信的优化措施

4.1消减信号法

根据电力载波信号频率参数特性，通过对电力载波频段的信号进行消减和阻断，对工频电流则无阻断，从而达到消减载波频段信号、阻隔信号传输的目的。

在消减设备的电路设计上，对可能用于电力载波信号传输的1k~60MHz频段，根

据不同频率段技术特征，采用多级联方式提高插入损耗，使频带内插入损耗大于

40dB，有效阻断电力载波信号传输。该方法具有无主动耗能、长期不间断发挥作

用等优点。不过由于设备串联在线路上，电力线主电流要流过阻隔回路，当需防

护的信息设备功率较大时，对阻隔回路元件发热和分布参数的控制都会带来问题，目前还不能实现大电流回路的信号消减。

4.2低压电力线载波通信线路中的噪声

根据低压电力线载波通信中的噪声来源及特性可以将其分为人为和非人为噪声。低压电力线载波通信线路中的非人为噪声主要来自于自然界的影响。其中低

压电力线载波通信中的非人为噪声的信道特性中背景噪声呈现出较为明显的高斯

离散型特性，其在整个低压电力线载波通信线路中一直存在，且背景噪声的大小

与通信线路介质的温度呈现出正比关系。此外在低压线路中如闪电、线路故障以

及开关断开时都会在低压电力线中造成短时间的脉冲尖峰噪声，这些噪声呈现出

不规则的非周期特性。对于低压电力线载波通信系统中的认为噪声其主要来源来

自于家用负载所产生的噪声。家庭中常用的设备固态调光其会在低压线路中产生

高频谐波噪声，其主要被用来对灯光的亮度进行改变从而会产生重复率为50Hz

谐波频率的脉冲噪声，这一脉冲噪声中含有奇次和偶数谐波的成分，其中，对于

噪声中的奇次还是偶次谐波则主要与调光控制器的配置有着密切的联系。此外在

低压电力线载波通信系统中由于家庭用电器开关所产生的突发脉冲噪声也是影响

低压电力线载波通信质量的一种重要的影响因素，可考虑使用数字滤波器进行滤

波处理。目前较先进的数字滤波器带宽为18.00kb，带外抑制－50dB，这样陡峭