1、缺點(diǎn)
電力線載波通訊因?yàn)橛幸韵氯秉c(diǎn),導(dǎo)致PLC主要應(yīng)用--“電力上網(wǎng)”未能大規(guī)模應(yīng)用:
1、配電變壓器對(duì)電力載波信號(hào)有阻隔作用,所以電力載波信號(hào)只能在一個(gè)配電變壓器區(qū)域范圍內(nèi)傳送;
2、三相電力線間有很大信號(hào)損失(10 dB -30dB)。通訊距離很近時(shí),不同相間可能會(huì)收到信號(hào)。一般電力載波信號(hào)只能在單相電力線上傳輸;
3、不同信號(hào)藕合方式對(duì)電力載波信號(hào)損失不同,藕合方式有線-地藕合和線-中線藕合。線-地藕合方式與線-中線藕合方式相比,電力載波信號(hào)少損失十幾dB,但線-地藕合方式不是所有地區(qū)電力系統(tǒng)都適用;
4、電力線存在本身固有的脈沖干擾。目前使用的交流電有50HZ和60HZ,其周期為20ms和16.7ms,在每一交流周期中,出現(xiàn)兩次峰值,兩次峰值會(huì)帶來(lái)兩次脈沖干擾,即電力線上有固定的100HZ或120HZ脈沖干擾,干擾時(shí)間約2ms,因此干擾必須加以處理。有一種利用波形過(guò)0點(diǎn)的短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǎ捎谶^(guò)0點(diǎn)時(shí)間短,實(shí)際應(yīng)用與交流波形同步不好控制,現(xiàn)代通訊數(shù)據(jù)幀又比較長(zhǎng),所以難以應(yīng)用;
5、電力線對(duì)載波信號(hào)造成高削減。當(dāng)電力線上負(fù)荷很重時(shí),線路阻抗可達(dá)1歐姆以下,造成對(duì)載波信號(hào)的高削減。實(shí)際應(yīng)用中,當(dāng)電力線空載時(shí),點(diǎn)對(duì)點(diǎn)載波信號(hào)可傳輸?shù)綆坠铩5?dāng)電力線上負(fù)荷很重時(shí),只能傳輸幾十米。
2、發(fā)展
雖然技術(shù)問(wèn)題隨著時(shí)間的發(fā)展,最終都能被解決和克服,但是從目前國(guó)內(nèi)寬帶網(wǎng)建設(shè)的情況來(lái)看,留給PLC的時(shí)間和空間并不寬裕。據(jù)《2013-2017年中國(guó)電力載波通信行業(yè)市場(chǎng)需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì),2000年以來(lái)各大運(yùn)營(yíng)商大規(guī)模推出ADSL、光纖、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)等多種寬帶接入業(yè)務(wù),留給電力線上網(wǎng)的生存空間,已經(jīng)不斷被其他接入方式壓縮。現(xiàn)在,PLC除了在遠(yuǎn)程抄表上有所應(yīng)用外,已沒(méi)有了當(dāng)初的豪言壯語(yǔ)。
電力貓是電力載波技術(shù)的最新應(yīng)用和發(fā)展,所謂電力貓,即“電力網(wǎng)絡(luò)橋接器”,是一種把網(wǎng)絡(luò)信號(hào)調(diào)制到電線上,利用現(xiàn)有的電線來(lái)解決網(wǎng)絡(luò)布線問(wèn)題的設(shè)備。作為科技催生的第三代網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備,電力貓正在以其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)風(fēng)靡全球。其工作原理就是利用電線傳送高頻信號(hào),把載有信息的高頻信號(hào)加載于電流上,然后利用電力傳輸。接受信息的電力網(wǎng)絡(luò)橋接器再把高頻信號(hào)從電流中分解出來(lái),從而在不需要重新布線的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)、打電話、觀看IPTV和使用監(jiān)控設(shè)備等多種應(yīng)用。
3、發(fā)展過(guò)程
隨著家庭智能系統(tǒng)這個(gè)話題的興起,也給PLC技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了一個(gè)新的舞臺(tái)。在目前的家庭智能系統(tǒng)中,以PC機(jī)為核心的家庭智能系統(tǒng)是最受人熱捧的。該系統(tǒng)的觀念就是,隨著電腦的普及,可以將所有家用電器需要處理的數(shù)據(jù)都交給PC機(jī)來(lái)完成。這樣就需要在家電與PC機(jī)間構(gòu)建一個(gè)數(shù)據(jù)傳送網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)在大家都看好無(wú)線,但是在家庭這個(gè)環(huán)境中,“墻多”這一特征嚴(yán)重影響著無(wú)線傳輸?shù)馁|(zhì)量,特別是在別墅和躍層式住宅中這一缺陷更加明顯。如果架設(shè)專用有線網(wǎng)絡(luò)除了增加成本以外,在以后的日常生活中要更改家電的位置也顯得十分困難和繁瑣,這就給無(wú)須重新架線的電力載波通訊帶來(lái)了機(jī)遇。
4、特點(diǎn)
PLC的最大特點(diǎn):不需要重新架設(shè)網(wǎng)絡(luò),只要有電線,就能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,無(wú)疑成為了解決這智能家居數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴逊桨钢弧M瑫r(shí)因?yàn)閿?shù)據(jù)僅在家庭這個(gè)范圍中傳輸,束縛PLC應(yīng)用的5大困擾將在很大程度上減弱,遠(yuǎn)程對(duì)家電的控制我們也能通過(guò)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)先連接到PC然后再控制家電方式實(shí)現(xiàn),PLC調(diào)制解調(diào)模塊的成本也遠(yuǎn)低于無(wú)線模塊。
5、應(yīng)用領(lǐng)域
遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng),路燈遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等)以及工業(yè)智能化(比如各類設(shè)備的數(shù)據(jù)采集)。在技術(shù)上,電力載波通訊不再是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的范疇,而是突出開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的概念,使得每個(gè)控制節(jié)點(diǎn)(受控設(shè)備)組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制,目前在電力載波應(yīng)用上具有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)概念的企業(yè)不多,國(guó)外的有Echelon公司的Lonworks網(wǎng)絡(luò),國(guó)內(nèi)的有KaiStar(凱星電子)電力載波遠(yuǎn)程智能控制系統(tǒng),Risecomm(瑞斯康)公司的瑞斯康智能控制網(wǎng)絡(luò)。他們的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議都是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議EIA709.1,EIA709.2編寫(xiě)的。
列舉三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的例子:
應(yīng)用案例一:智能家居
智能家居控制網(wǎng)可用電力線載波技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),其原理是將電力載波技術(shù)集成后嵌入到各電器中去,并利用家庭現(xiàn)有的電力線作為載波通信媒介,實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備之間的通信與控制。智能家居控制網(wǎng)中智能電器的互聯(lián)互動(dòng),將為您帶來(lái)高品質(zhì)的生活體驗(yàn)和生活享受:
隨時(shí)查詢所有電器狀態(tài)
任一開(kāi)關(guān)集中控制家中所有智能電器設(shè)備
組開(kāi)組關(guān)指定電器,如場(chǎng)景燈等
隨時(shí)掌握家庭安防情況,如防盜、火警、探測(cè)燃?xì)庑孤┑?/p>
通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或電話對(duì)家中電器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制
應(yīng)用案例二:遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)(AMR)
遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表(AMR)系統(tǒng)是智能控制網(wǎng)的重要應(yīng)用之一。它可以使電力供應(yīng)商在提高服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)降低管理成本;并讓用戶有機(jī)會(huì)充分利用各種用電計(jì)劃(如分時(shí)電價(jià))來(lái)節(jié)省開(kāi)支和享受多種便利。
系統(tǒng)功能特點(diǎn)
遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表
遠(yuǎn)程控制電表拉合閘
實(shí)時(shí)查詢用戶用電量
電表用量組抄或個(gè)別選擇抄讀
可與收費(fèi)系統(tǒng)聯(lián)為一體
根據(jù)電網(wǎng)負(fù)載的峰谷時(shí)段分段電價(jià)
分時(shí)段抄表及計(jì)費(fèi)
控制非法竊電行為
減少人力成本及管理成本
自動(dòng)保存抄讀的歷史數(shù)據(jù)
統(tǒng)計(jì)電表數(shù)據(jù),分析用電規(guī)律
估計(jì)線損和由電表計(jì)量誤差引起的自損
配電系統(tǒng)評(píng)估、供電服務(wù)質(zhì)量檢測(cè)和負(fù)荷管理
應(yīng)用案例三:遠(yuǎn)程路燈監(jiān)控系統(tǒng)
遠(yuǎn)程路燈監(jiān)控系統(tǒng)利用電力載波技術(shù)通過(guò)已有電力線將路燈照明系統(tǒng)連成智能照明系統(tǒng)。此系統(tǒng)能在保證道路安全的同時(shí)節(jié)省電能,并能延長(zhǎng)燈具壽命以及降低運(yùn)行維護(hù)成本。
系統(tǒng)功能特點(diǎn)
全天候24小時(shí)自動(dòng)監(jiān)控
電力載波通信終端硬件結(jié)構(gòu)圖
監(jiān)控范圍可達(dá)數(shù)公里
加入自動(dòng)路由功能后,監(jiān)控范圍成倍增加
單燈狀態(tài)檢測(cè):電壓、電流、開(kāi)關(guān)、溫度等
單燈故障狀態(tài)自動(dòng)上報(bào)
照明系統(tǒng)節(jié)能控制
各類故障或異常情況報(bào)警
多種報(bào)警方式供用戶選擇
遠(yuǎn)程報(bào)警信息送至控制中心或值勤人員手機(jī)
可與110等緊急呼救系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)
應(yīng)用案例四:電梯實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程呼梯
電力載波系統(tǒng):可實(shí)現(xiàn)戶內(nèi)智能呼梯、訪客智能派梯功能。
戶內(nèi)智能呼梯:業(yè)主出門(mén)時(shí),按家中的智能呼梯按鈕,電梯自動(dòng)向業(yè)主所住樓層??浚瑯I(yè)主出門(mén)乘梯,從而有效減少業(yè)主侯梯時(shí)間。
訪客智能派梯:訪客來(lái)訪,業(yè)主應(yīng)答并為訪客開(kāi)放單元門(mén)后,按智能派梯按鈕,電梯自動(dòng)向一層???,同時(shí),業(yè)主所住樓層按鍵解鎖,訪客進(jìn)入電梯后,可直接按鍵前往業(yè)主所住樓層(其他樓層無(wú)權(quán)限)。
電力載波系統(tǒng)特點(diǎn):此系統(tǒng)采用電力載波通訊方式,利用了大樓內(nèi)的原有電源線,無(wú)需重新布線,且安裝使用簡(jiǎn)單,只需將智能模塊插在電源插座上即可,業(yè)主可根據(jù)自身需求方便選配,無(wú)需整體投資,從而降低大樓的整體投資成本。
電力載波在我國(guó)發(fā)展的現(xiàn)狀
在以數(shù)字微波通信、衛(wèi)星通信為主干線的覆蓋全國(guó)的電力通信網(wǎng)絡(luò)已初步形成、多種通信手段竟相發(fā)展的今天,電力線載波通信仍然是地區(qū)網(wǎng)、省網(wǎng)乃至網(wǎng)局網(wǎng)的主要通信手段之一,仍是電力系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)域最廣泛的通信方式,仍是電力通信網(wǎng)的重要的基本通信手段;從理論研究,到運(yùn)行實(shí)踐,我們都取得了可喜的成效。
(1) 電力線載波無(wú)論是在所具有的規(guī)模范圍、裝機(jī)數(shù)量還是在從事人員數(shù)量上,都是空前的。在應(yīng)用上,上至500KV線路,下至35KV乃至10KV線路,&127;都開(kāi)通了電力線載波機(jī)。到“八五”初期,全國(guó)110KV及以上電力線載波話路公里數(shù)已達(dá)26&127;萬(wàn),目前已達(dá)65萬(wàn)。電力線載波名符其實(shí)地成為電力系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的通信手段。
(2) 電力線載波通信綜合業(yè)務(wù)能力有了很大的發(fā)展,由過(guò)去單獨(dú)的調(diào)度電話業(yè)務(wù)發(fā)展到為開(kāi)放電話、遠(yuǎn)動(dòng)、傳真、保護(hù)、計(jì)算機(jī)信息等綜合業(yè)務(wù)。如葛-滬±500KV直流輸電系統(tǒng)中,兩換流站的運(yùn)行數(shù)據(jù)的控制信息通過(guò)長(zhǎng)達(dá)1053Km&127;的載波電路傳送,實(shí)現(xiàn)了兩站間的相互自動(dòng)控制。
(3) 載波技術(shù)裝備水平有了很大提高,從五六十年代雙邊帶電子管ZDD-I/2&127;、ZS-3等發(fā)展到今天的ESB500、ZDD-27/36等全集成化單邊帶載波機(jī),并推出了數(shù)字式載波機(jī)。&127;在一些重大工程中還陸續(xù)引進(jìn)了一些具有國(guó)際先進(jìn)水平的載波設(shè)備,解決了實(shí)際應(yīng)用中一些國(guó)產(chǎn)機(jī)暫時(shí)無(wú)法解決的問(wèn)題,也為國(guó)產(chǎn)機(jī)的改進(jìn)和提高提供了可貴的借鑒。
(4) 理論研究成果卓著。如在頻譜管理上,采用了圖論、地圖色理論和計(jì)算機(jī)技術(shù),提出了分段設(shè)計(jì)、頻譜分組、電網(wǎng)分段或分區(qū)、頻率重復(fù)使用等,并開(kāi)發(fā)出了軟件包,可實(shí)現(xiàn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)備管理、頻率管理、新通道設(shè)計(jì)和舊通道改造、插空安排設(shè)備等。為適應(yīng)現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字式電力線載波機(jī)的開(kāi)發(fā)研制也取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。此外,傳輸理論、組網(wǎng)技術(shù)等方面的研究也不斷有新的進(jìn)展。
電力線載波通信存在的主要問(wèn)題
進(jìn)入八九十年代以來(lái),我國(guó)電力事業(yè)和電力系統(tǒng)以前所末有速度迅猛發(fā)展。大電站、大機(jī)組、超高壓輸電線路不斷增加,電網(wǎng)規(guī)模越來(lái)越大。電網(wǎng)的發(fā)展必然對(duì)電網(wǎng)管理和技術(shù)提出更高的要求,這就要求電力系統(tǒng)通信更加完善和先進(jìn)。電力線載波由于其固有的弱點(diǎn):通道干擾大、信息量小,再加上我們?cè)O(shè)備水平、管理維護(hù)等方面造成的穩(wěn)定性差、故障率高等不足,已顯得不能適應(yīng)現(xiàn)代電網(wǎng)對(duì)通信多方面、多功能的要求;而與此同時(shí),信息時(shí)代的到來(lái),促進(jìn)了全世界范圍內(nèi)電信科技的全面、多維發(fā)展,各種新興的通信技術(shù)不斷出現(xiàn);通信設(shè)備性能越來(lái)越先進(jìn),價(jià)格越來(lái)越低廉。于是,數(shù)字微波、衛(wèi)星通信、光纖通信、移動(dòng)通信、對(duì)流層散射通信、特高頻通信、擴(kuò)展頻譜通信、數(shù)字程控交換機(jī)及以數(shù)據(jù)網(wǎng)等新興通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中得以逐漸的推廣應(yīng)用。
我們已經(jīng)看到,電力線載波已成為電力系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛的通信手段,當(dāng)然,其缺點(diǎn)和不足從中也得以充分體現(xiàn);加之和其它新興通信手段共存,更顯示出了其局限。目前對(duì)電力線載波評(píng)價(jià)不高似乎已是比較普遍的現(xiàn)象。然而,仔細(xì)分析,我們可以發(fā)現(xiàn),其原因也是多方面的:既有技術(shù)上的,也有管理上的;既有設(shè)備制造、工程設(shè)計(jì)施工上的,也有運(yùn)行維護(hù)上的;既有客觀上的,也有認(rèn)識(shí)上的。
1、載波頻率分配使用中的問(wèn)題
我國(guó)電力線載波頻率使用范圍為40~500KHZ,載波頻帶帶寬為4KHZ,所以在整個(gè)載波頻率范圍內(nèi)只能不重復(fù)安排57套載波機(jī);而我們要使用的載波機(jī)要遠(yuǎn)大于這個(gè)數(shù)目。實(shí)際上,即使在這個(gè)頻段內(nèi)的頻率,要完全利用也非常困難。在低頻段,存在著阻波器制作上的困難;高頻段,易受廣播信號(hào)的干擾,而且還要考慮線路對(duì)信號(hào)衰減的不均勻性等因素。而我們?cè)趯?duì)這有限的頻率安
排使用上,可以說(shuō)不少地方做得并不好,造成了一方面是頻譜緊張,一方面又浪費(fèi)頻率資源。
(1) 在頻率的安排上,有些地區(qū)安排頻率帶有很大的隨意性,&127;“見(jiàn)縫插針”,沒(méi)有長(zhǎng)遠(yuǎn)的計(jì)劃,以致于干擾嚴(yán)重,不斷改頻;有些則只注意本地區(qū)頻率規(guī)劃,結(jié)果即影響了別人,又影響了自己。甚至一些上級(jí)頻率主管部門(mén),對(duì)頻率的管理也不夠重視,在分配頻率時(shí)也沒(méi)有嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)的方法。
(2) 沒(méi)有全局觀念、統(tǒng)籌意識(shí),往往就事論事,就頻率考慮頻率。如現(xiàn)在比較普遍的情況是高頻保護(hù)占據(jù)單獨(dú)一相(A相);如果改為與載波復(fù)用,&127;則可節(jié)省下保護(hù)占用的頻帶。再有,現(xiàn)在的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)結(jié)構(gòu),通道占用多,利用率低,如改組成調(diào)度程控交換網(wǎng),也可節(jié)省通道,并能達(dá)到靈活、可靠的效果。
2、電力線載波機(jī)的問(wèn)題
不可否認(rèn),國(guó)產(chǎn)載波機(jī)無(wú)論是在技術(shù)性能、工藝結(jié)構(gòu)還是在電路上,同國(guó)際上一些先進(jìn)設(shè)備相比仍存在有很大的差距,從頻譜的利用率、自動(dòng)增益控制(AGC)&127;范圍和靈敏度、載供系統(tǒng)的精度、濾波器的性能,到載波機(jī)整個(gè)通道頻率特性以及工作環(huán)境溫度范圍,都難以達(dá)到進(jìn)口機(jī)的水平。
實(shí)際上,比技術(shù)先進(jìn)更重要的是設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性。國(guó)外載波機(jī)平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)可達(dá)幾十年,在這點(diǎn)國(guó)產(chǎn)機(jī)是根本無(wú)法相提并論的——即使引進(jìn)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化機(jī)如ESB500恐怕也不能保證達(dá)到甚至接近進(jìn)口機(jī)的水平。
3、配套工程存在的問(wèn)題
配套工程存在的問(wèn)題主要有電源的可靠性不高和容量小、防雷技術(shù)措施不完善、儀器儀表配置不完備和落后等問(wèn)題。無(wú)疑,這些問(wèn)題的存在也在相當(dāng)大的程度上影響了通信的可靠性。比如,有些地區(qū)由于電源引起的故障竟高達(dá)三分之二!雷雨季節(jié)由于雷擊而致使通信中斷的事件也時(shí)有發(fā)生。至于儀器儀表配置不完備和落后,更是直接影響了設(shè)備正常維護(hù)測(cè)試的質(zhì)量和速度。
4、管理運(yùn)行上的問(wèn)題
管理運(yùn)行上的問(wèn)題是比其它問(wèn)題更突出的問(wèn)題。多年來(lái),我們的工作中一直不同程度地存在著重主機(jī)輕輔機(jī)、輕配套,重設(shè)備輕人員、輕管理、輕完善等現(xiàn)象,很多必須的工作都開(kāi)展不力或根本沒(méi)有開(kāi)展,造成新設(shè)備剛運(yùn)行一段時(shí)間甚至一開(kāi)始運(yùn)行就出問(wèn)題。舊通信系統(tǒng)、舊通道存在的問(wèn)題,尤其涉及到多專業(yè)的問(wèn)題,很多長(zhǎng)期得不到解決。
(1) 領(lǐng)導(dǎo)重視不夠,對(duì)通信的重要性認(rèn)識(shí)不足
(2) 基礎(chǔ)工作不扎實(shí)不健全
(3) 管理體制等方面上的問(wèn)題
(4) 通信人員待遇低,通信隊(duì)伍穩(wěn)定性差
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