电气系统自动化 第一次讨论课内容总结 4月16日 组长：张昊宇 组员：刘兆旭齐嘉臣刘延涛
电气系统自动化 第一次讨论课内容总结 4 月 16 日 组长：张昊宇 组员：刘兆旭 齐嘉臣 刘延涛
电力载波-在电力系统中作为通信方式 简介：电力载波通讯即PLC,是英文Power line Communication的简称。电力 载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波 方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络， 只要有电线，就能进行数据传递。 ARBAPAAa Baic 图1电力载波芯片 可行性：近年来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中/低压电力载波 通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。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。 适用性：因为电力载波仅需要利用现有的电线，不需架设新的网络，所以适用性 极高。 优点：适用性强，仅需在现有网络上进行改良。经济性强，可拓展性强。随着家 庭智能系统这个话题的兴起，也给PLC技术的发展带来了一个新的舞台。在目前 的家庭智能系统中，以P℃机为核心的家庭智能系统是最受人热捧的。该系统的 观念就是，随着电脑的普及，可以将所有家用电器需要处理的数据都交给P℃机 来完成。这样就需要在家电与P℃机间构建一个数据传送网络，现在大家都看好 无线，但是在家庭这个环境中，“墙多”这一特征严重影响着无线传输的质量， 特别是在别墅和跃层式住宅中这一缺陷更加明显。如果架设专用有线网络除了增
电力载波--在电力系统中作为通信方式 简介：电力载波通讯即 PLC，是英文 Power line Communication 的简称。 电力 载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波 方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络， 只要有电线，就能进行数据传递。 图 1 电力载波芯片 可行性：近年来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中/低压电力载波 通信的技术开发及应用亦出现了方兴未艾的局面。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。 适用性：因为电力载波仅需要利用现有的电线，不需架设新的网络，所以适用性 极高。 优点：适用性强，仅需在现有网络上进行改良。经济性强，可拓展性强。随着家 庭智能系统这个话题的兴起，也给 PLC 技术的发展带来了一个新的舞台。在目前 的家庭智能系统中，以 PC 机为核心的家庭智能系统是最受人热捧的。该系统的 观念就是，随着电脑的普及，可以将所有家用电器需要处理的数据都交给 PC 机 来完成。这样就需要在家电与 PC 机间构建一个数据传送网络，现在大家都看好 无线，但是在家庭这个环境中，“墙多”这一特征严重影响着无线传输的质量， 特别是在别墅和跃层式住宅中这一缺陷更加明显。如果架设专用有线网络除了增
加成本以外，在以后的日常生活中要更改家电的位置也显得十分困难和繁琐，这 就给无须重新架线的电力载波通讯带来了机遇。 目前的PLC己经广泛的应用在了远程抄表系统(AMR)上，电力系统人员无需挨 家挨户查看电表，通过载波信息即可远程读取各家数据。 10KV 针算机中心 系统组网结构拓扑图 集中器 台变 红外手抄器 220V 低压电力线 市话战，光缆网、专线网威无线网 采使器 说期： A售中过2四电力线与 采集器发载波电素通值。 RS-485线 息采黑昌通过45线与名个 基表相眼，联线量大长度为 RS-485线 220V低压电力线 1000M. ©中心计算机通过市话将，光 缓州收无：溶可似与任意多个焦 自自 自自 中器通信。 水 能表 监拉器 德控器 用有8影人 图2远程抄表示意图 缺点：1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一 个配电变压器区域范围内传送： 2、三相电力线间有很大信号损失(10dB-30dB)。通讯距离很近时，不同 相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输： 3、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线 -中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几 dB,但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用： 4、电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ和60HZ,其 周期为20ms和16.7ms,在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两 次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ或120HZ脉冲干扰，干扰时间约2ms,因 此干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法， 但由于过0点时间短，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧又比 较长，所以难以应用：
加成本以外，在以后的日常生活中要更改家电的位置也显得十分困难和繁琐，这 就给无须重新架线的电力载波通讯带来了机遇。 目前的 PLC 已经广泛的应用在了远程抄表系统（AMR）上，电力系统人员无需挨 家挨户查看电表，通过载波信息即可远程读取各家数据。 图2 远程抄表示意图 缺点：1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一 个配电变压器区域范围内传送； 2、三相电力线间有很大信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同 相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输； 3、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同，藕合方式有线-地藕合和线 -中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比，电力载波信号少损失十几 dB，但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用； 4、电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50HZ 和60HZ，其 周期为20ms 和16.7ms，在每一交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两 次脉冲干扰，即电力线上有固定的100HZ 或120HZ 脉冲干扰，干扰时间约2ms，因 此干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法， 但由于过0点时间短，实际应用与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧又比 较长，所以难以应用；
5、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1 欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载 波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。 相关解决方案：TI的电力线通信(PLC)技术向设计人员提供了完整的硬件和软 件解决方案，为各种应用引进了灵活、高效和可靠的网络功能。凭借独特的模块 化硬件架构和灵活的软件框架，TI的PLC解决方案是行业唯一基于PLC的技 术，可使用单一平台支持多种协议标准和调制方案，让设计人员可以在全球市场 利用各个产品系列。 窄带PLC是相对于宽带PLC而言的。窄带PLC工作在3-500kHz频段，宽带PLC 工作在2-3OMHz频段。窄带PLC己从早期使用简单BFSK/BPSK单载波调制技术的 第一代系统发展到今天采用窄带OFDM技术的第二代系统。OFDM(正交频率复用) 技术采用多个相互正交的子载波同时传输数据，比单载波具有更强的抗电网噪声 和干扰的能力，对电网信道的变化具有自适应能力，通信稳定、可靠。同时，OFDM 技术具有更高的通信速率，比第一代系统提高几十倍甚至上百倍，通信效率高， 实时性强。 力合微电子是窄带ODM电力线载波通信技术、芯片和市场的领导者。力合微电 子在国内首家推出基于窄带OFDM技术的电力线通信芯片LME2980,是市场上唯 一获得大规模应用的窄带OFDM PLC芯片，现场使用超过1O00万片，引领第二代 电力线载波通信技术和市场。 OFDMMU 杨入 数/板 交换 T 保护间隔 交换 OFDM解 传 去除保的 0 FFT 间隔 图3OFDM系统实现模型 组内讨论结果：在确定我们的讨论主题为电力载波之后，大家回去之后都进行了 详尽的资料检索。对电力载波都有了一定的了解，以上的部分内容也是来自大家 的资料。大家对于电力载波这一简单，有基础的电力通信方式都十分的感兴趣。 关于其局限性也提出了讨论的建议。大家结合当前比较热议的智能电网和智能家
5、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时，线路阻抗可达1 欧姆以下，造成对载波信号的高削减。实际应用中，当电力线空载时，点对点载 波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时，只能传输几十米。 相关解决方案：TI 的电力线通信 (PLC) 技术向设计人员提供了完整的硬件和软 件解决方案，为各种应用引进了灵活、高效和可靠的网络功能。凭借独特的模块 化硬件架构和灵活的软件框架，TI 的 PLC 解决方案是行业唯一基于 PLC 的技 术，可使用单一平台支持多种协议标准和调制方案，让设计人员可以在全球市场 利用各个产品系列。 窄带 PLC 是相对于宽带 PLC 而言的。窄带 PLC 工作在3-500kHz 频段，宽带 PLC 工作在2-30MHz 频段。窄带 PLC 已从早期使用简单 BFSK/BPSK 单载波调制技术的 第一代系统发展到今天采用窄带 OFDM 技术的第二代系统。OFDM（正交频率复用） 技术采用多个相互正交的子载波同时传输数据，比单载波具有更强的抗电网噪声 和干扰的能力，对电网信道的变化具有自适应能力，通信稳定、可靠。同时，OFDM 技术具有更高的通信速率，比第一代系统提高几十倍甚至上百倍，通信效率高， 实时性强。 力合微电子是窄带 OFDM 电力线载波通信技术、芯片和市场的领导者。力合微电 子在国内首家推出基于窄带 OFDM 技术的电力线通信芯片 LME2980，是市场上唯 一获得大规模应用的窄带 OFDM PLC 芯片，现场使用超过1000万片，引领第二代 电力线载波通信技术和市场。 图3 OFDM 系统实现模型 组内讨论结果：在确定我们的讨论主题为电力载波之后，大家回去之后都进行了 详尽的资料检索。对电力载波都有了一定的了解，以上的部分内容也是来自大家 的资料。大家对于电力载波这一简单，有基础的电力通信方式都十分的感兴趣。 关于其局限性也提出了讨论的建议。大家结合当前比较热议的智能电网和智能家
居，觉得这些都是在原有电网的基础上进行新的构造，形式类似，希望能找到其 中 的 类 似 性 和 互 通 点 物联网工业和公共应用 物联网家庭和个人应用 灾害防治 心肌觉理 卫生保健职业发展 儿鱼护理 载自 水源监源 井下安全 大气测 电力线通信网络 工业监控 土壤竺利 HOMELO1O 用电格满 用电终端 HomemodeH 图4国内电力载波通信芯片技术的应用 大家找到了电力载波三个应用领域的例子。其中果然包括寄予厚望的智能家 居，智能家居控制网可用电力线载波技术来实现，其原理是将电力载波技术集成 后嵌入到各电器中去，并利用家庭现有的电力线作为载波通信媒介，实现智能设 备之间的通信与控制。智能家居控制网中智能电器的互联互动，将为您带来高品 质的生活体验和生活享受：随时查询所有电器状态，任一开关集中控制家中所有 智能电器设备，组开组关指定电器，如场景灯等，随时掌握家庭安防情况，如防 盗、火警、探测燃气泄漏等，通过互联网或电话对家中电器进行远程控制。 图5智能家居示意图
居，觉得这些都是在原有电网的基础上进行新的构造，形式类似，希望能找到其 中 的 类 似 性 和 互 通 点 。 图 4 国内电力载波通信芯片技术的应用 大家找到了电力载波三个应用领域的例子。其中果然包括寄予厚望的智能家 居，智能家居控制网可用电力线载波技术来实现，其原理是将电力载波技术集成 后嵌入到各电器中去，并利用家庭现有的电力线作为载波通信媒介，实现智能设 备之间的通信与控制。智能家居控制网中智能电器的互联互动，将为您带来高品 质的生活体验和生活享受：随时查询所有电器状态，任一开关集中控制家中所有 智能电器设备，组开组关指定电器，如场景灯等，随时掌握家庭安防情况，如防 盗、火警、探测燃气泄漏等，通过互联网或电话对家中电器进行远程控制。 图5 智能家居示意图
总结：由于时间有限，大家搜集到的资料也有限。但通过这一次的讨论，以及聆 听其他组的展示，我们不仅在我们的课题-一电力载波通信方式上得到了知识的扩 充，还了解到例如微波通信，光纤通信等等更多了通信方式，了解到它们的工作 方式，优缺点，在国内以及电力领域内的应用前景。对我们今后的学习工作具有 一定程度的帮助，收获颇丰！
总结：由于时间有限，大家搜集到的资料也有限。但通过这一次的讨论，以及聆 听其他组的展示，我们不仅在我们的课题--电力载波通信方式上得到了知识的扩 充，还了解到例如微波通信，光纤通信等等更多了通信方式，了解到它们的工作 方式，优缺点，在国内以及电力领域内的应用前景。对我们今后的学习工作具有 一定程度的帮助，收获颇丰！