电力线宽带载波通信技术(浙江盛暄电力科技)

和美家开闭所----和三开闭所
和美家开闭所----顺四开闭所
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案例分析一杭州萧山和美家小区
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电力线载波通信技术展望
经过多年的发展，宽带载波技术在世界范围内取 得了很大的进步。通过大量试点及小规模应用表明， 宽带载波技术在解决信息网络末端的通信问题，但还 存在以下问题： 1）稳定可靠性不高 2）通信距离短 3）设备功率高 4）通信标准不统一 从目前国内外的研究及应用现状来看，我们把宽 带载波技术与其他通信技术及应用相结合，组件一个 混合通信网络，其才能具有充分的竞争力。
利用率低，传输速度低，也无法满足高速的要求。 扩频技术
早期用于军事通信领域，载波信号所占带宽大 ，很适合运用与 恶劣的电力线环境，但其频带利用率差，通讯速率低。
正交频分复用 OFDM技术重要有以下的优点：1）有效克服码间干扰，抗干 （Baidu NhomakorabeaFDM） 扰能力强；2）频带利用率高；3）通讯速率高
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电力线载波通信技术原理
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电力线载波通信技术调制方式
调试方式
模拟调制
特点
信号频谱窄、信道利用率高、抗干扰能力差、误码率高、设备 功率高，只适合于“干净的”高压的电力线传输中 包括振幅键控（ASK）、移相键控（PSK）、 移频键控（FSK）
数字调制
等。通过差错编码技术来提高其数据传输的可靠性，但其频带
>1Mbps
市 电
窄带载波
宽带载波
50Hz <500KHz
2MHz – 34MHz
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电力线载波通道衰减频率特性经验公式
b K f L 0.4n ClC
式中 Ｌ——电力线的长度，km； ƒ——高频信号的频率，kHz： Ｋ——系数，对35kV线路取12.2×10-3，110kV线路 取8.7×10-3，220kV线路取6.5×10-3，400～500kV 线路取7.2×10-3； n ——电力线路的端数，一般取n=2； C ——高频电缆每千米的衰减，dB／km； lC ——两端高频电缆的总长度，km；
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电力线载波通信技术介绍

利用高压电力线(通常指35KV及以上电压等级)、中压配网 电力线(指10KV电压等级)、低压配电线(380/220V用户线) 甚至是架空防雷地线，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。 发送端：把载有信息的高频信号加载到电流上，用电力线 作为信号的传输媒质； 接收端，通过调制解调装置将高频有用信号从电流中分离 出来，送到计算机或网络等终端，从而实现了电力线上的 数据传输。
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正交频分复用（OFDM）技术原理

OFDM(正交频分复用)技术是MCM(Multi-Carrier Modulation， 多载波调制)的一种。其主要思想是：将信道分成若干正交 子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制 到在每个子信道上进行传输。正交信号因为符号周期上的任 何两个子载波的乘积等于零，因此各子载波信号频谱可以互 相重叠，大大提高了频带利用率，可以通过在接收端采用相 关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰。
光纤
数据传输带宽高，稳定性强。
窄带载波
利用输电线路作为传输媒介，无需另 外铺设通信线路，安装方便。
无法克服输电线路高负荷和高噪声对载波信号的影响，造成通信信 道 不稳定，实时性和可靠性差。 速率低，不能成为统一的、各系统互联互通的配网自动化信道。
宽带载波
高带宽，免布线，易于安装，比传统 的电力线窄带载波更能规避线路干扰
宽带载波与窄带载波技术比较
项目 宽带载波 窄带载波
通信机制
通信协议 载波频率
双向，全双工
TCP/IP 2~34MHz
双向，半双工
各种自有协议 9~500kHz 振幅键控（ASK）、移相键控
调制方式
OFDM
（PSK）、 移频键控（FSK）， 扩频等
通信速率
>1Mbps
<10kbps
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在国内电网环境下，点对点之间的最大通信距离不超过2公里（但可 实现10级通信中继路由，端到端通信距离长，可弥补距离缺陷）。
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载波主机组成结构
①通信单元
②耦合电路
④以太网 ③中央控制 模块 器 ⑤桥接模块
⑥OFDM 模块
⑦发送电路
⑨线路 接口
⑧接收电路
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电力线载波通信技术应用领域
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电力线载波通信技术在配网自动化管理系统框图
10kV主干线路
变电站
…
10kV耦合线路
中压PLC头 端设备
中压PLC中 继设备
中压PLC终 端设备
居民集抄 与电力线 上网系统
视频监控 摄像机
案例分析一杭州萧山和美家小区
组网方式与通信节点设计
组网 主节点（头端） 中继节点（中继器） 终端节点（终端） 数据
全部采用中高压电力线宽带载波通信。 和美开闭所 无 和二、和三、和四开闭所 3个开闭所DTU信号
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案例分析一杭州萧山和美家小区
设备安装现场
电力线载波通信
2014年8月
一切以服务为核心，充分理解客户，追求客户满意度！
目
录
电力线载波通信概述
电力线载波通信技术原理
电力线载波通信案例分析
电力线载波通信技术展望
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电力线载波通信概述
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电力线载波通信技术背景



随着电力改革的不断深入，智能电网不断发展，对 电 力配电网络的运行管理提出了越来越高的要求。 智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础 上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进 的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电 网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目 标 制约配电网管理系统发展的技术上的瓶颈之一，是缺 乏一种具有较高性能价格比的数据信息交换通道。
负荷控制 终端
配变监测 终端
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电力线载波通信技术配网自动化典型应用
运行业务：
配变监测系统、负荷控制系统故障定位系统、大用户电量 计量系统居民电表集抄系统、遥视系统等
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电力线载波通信技术智能家居典型应用
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不同频率下的传输距离
150 Mbps
• 点对点传输可达到2公里以上 • 通过中继可传输至10公里以上
13.5-23.5 MHz
110 Mbps
60 Mbps 3 -13 MHz 24-34 MHz
0 Mbps
300m 700m 2000m
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架空型载波耦合原理
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架空型耦合装置
耦合器安装位置
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高压防雷地线载波耦合
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电力线载波通信案例分析
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案例分析一杭州萧山和美家小区
项目介绍
本方案采用星形 布局，主节点（HE 端）安装在和美家 开闭所内，而在和 二、和三和顺四站 内安装CPE节点， 上行通道利用开闭 所内原有的光纤通 道，将各站内的 DTU设备数据上传， 并分别送入相应的 主站数据库。
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电力线载波通信技术发展历程


3）20世纪90年代后：PLC还是用于220/380V的低压输电线 路上，载波频率大于1MHz，应用领域为高速宽带多媒体 数据通信，家庭楼宇智能网络等。 4）21世纪初：许多国家研究机构纷纷开展了高速电力线 通信技术的研究和开发，产品的传输速率也从1Mbit／s发 展到2、14、24、200、500Mbps，已可以同时加载多项宽 带业务。
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谢谢大家
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正交频分复用（OFDM）技术原理
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线路型载波耦合原理
A、单芯屏蔽电缆电感耦合
B、三相非屏蔽电感耦合
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电缆型载波耦合装置
耦合设备 安装点
10kV三相非屏蔽电缆的电感耦合器安装示意图


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电力线载波通信技术发展历程


1）20世纪20～50年代：PLC主要用于11kV以上的高压输电 线路上，载波频率小于150kHz，应用领域为监控，远程指 示，设备保护以及语音传输等，代表产品有电力载波机； 2）20世纪50～90年代：PLC主要用于220/380V的低压输电 线路上，载波频率为150～1000kHz，应用领域为电力线自 动抄表，电网负载控制和供电管理等；
电力通讯方式的优缺点分析
通信方式 优 点

缺 点
日常维护费用高 通过公网传输，数据安全性低 视频流量大费用高 公网繁忙时稳定性、实时性和可靠性都差。 由运营商维护网络，不能自己管理与维护信道。
GPRS、CDMA 3G、4G
实施简单
微波通信
维护简单
易受建筑遮挡，传输距离受限，难以实现端到端的可靠通信。 易受天气环境等影响，可靠性差。 线路上的设备需要更换相应的通讯模块才能与基站通讯，需要和所 有设备厂商进行设备联调，工作量很大。 初期投资较大，施工周期较长。 需获得市政建设部门的批准，并支付各项昂贵的市政规费。 施工和调试需协调市政、通信、电力、用户单位等多个部门。 使用过程中若道路及管井改造，会造成部分或全部光纤通道无法继 续使用。 对于分支多、节点数多的配网接入层，施工复杂、信号损耗大。
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案例分析一杭州萧山和美家小区
网速测试图
区间
和美家开闭所----和二开闭所 和美家开闭所----和三开闭所 和美家开闭所----顺四开闭所
间距（米）
640 430 550
发送速率 （Mbps）
42 86 54
接收速率 （Mbps）
35 52 69
和美家开闭所----和二开闭所
不同等级载波通信差异
分类
超高压、高压 架空中压
通讯载体
架空防雷地线 线芯、屏蔽网
耦合方式
双向，半双工 电容式
供电方式
太阳能 太阳能、PT
地埋中压
低压
线芯
线芯
电感式
电容式、电感式
220V、48V、PT、CT
220V、48V
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载波频率和带宽
<10Kbps