低壓電力線載波通信技術研究進展

彭尚坤 孫軍國

【摘要】 低壓電力線載波通信是應用于智能電網中的主要通信技術，對于智能電網的發展有著積極影響。低壓電力線載波通信技術存在的一定的不足，還需要在應用實踐中不斷予以改進和開發，進而提升低壓電力線載波通信技術水平。文章圍繞低壓電力線載波通信技術進行研究，探討科學、合理的優化方法，為電力線通信問題提出有效的解決方案。

【關鍵詞】 低壓電力線 載波通信技術 研究

前言：低壓電力線載波通信技術的應用，充分發揮通信技術的優勢，主要用于提升電網運行的穩定性和提高工作效率。針對低壓電力線載波通信問題，采取有效的解決方案，解決信號損失、噪聲干擾等難題，降低傳輸信號衰減，提升信號傳輸效率，保證電力線通信的安全性和可靠性。

一、電力線通信問題及解決方案

與高壓電力線相比，低壓電力線具有信號損失大、易受噪聲干擾、輸入阻抗特性難分析，及其隨機性和時變性的特點，在很大程度上影響著低壓電力線載波通信的安全性和可靠性。圍繞著電力線通信問題，采取有效的解決方案。目前，低壓電力線載波通信技術的研究正圍繞著物理層、鏈路層展開，以提升低壓電力線載波通信的安全性和可靠性為目的，通過提高點對點通信正確接發概率和使用網絡層組網路由來實現。根據電網阻抗匹配特性，通過降低信道衰減，減小電網噪聲，避免低壓電力線載波通信受到影響。基于快速信道估算與建模，采用科學、先進的信號調制辦法，基于信道編碼和介質訪問控制來進行鏈路層的設計，實現更為安全可靠的電力線通信。

電力線通信問題的具體解決方案主要以應用型問題、網絡層問題、數據鏈路層問題以及物理層問題構成參考模型，其解決途徑和研究熱點包括通信業務及網絡管理模型、電力線通信組網算法以及信道編碼及媒體接入控制，分析電力線信道的噪聲特性、衰減特性、輸入阻抗特性，進而采用電力線信道建模方法、電力線通信調制算法以及新報道頻譜分配以及功率控制，進而全面提升電力線通信的可靠性[1]。

二、電力線通信問題解決方案的具體內容

2.1電力線輸入阻抗特性和信道衰減

在電力線載波通信收發模塊和當中，其輸出阻抗與配電網電力線輸入阻抗的匹配程度越高，則信號耦合的效率越高。電力線輸入阻抗在很大程度上決定著低壓電力傳輸的質量和效率。電網阻抗值越穩定，則信號傳輸效率越高。目前，歐洲低壓商業電網阻抗是電力線載波通信模塊的阻抗匹配設計的重要參考。低壓配電網結構十分復雜，加上時變性的負載，在低壓電力線傳輸的過程中，其高頻信號會發生衰減，目前對于高頻信號的衰減特性尚不明確。為了保證信號傳輸的穩定性，需要有效降低傳輸線效應，進而控制電抗性負載，在頻率低于100kHz且距離在400m內的條件下能夠有效實現，降低傳輸信號的衰減，提升信號傳輸效率[2]。

2.2電力線信道噪聲特性研究與分析

低壓電力線上的噪聲強度具有時變性，難以直接定量。在電力線信道噪聲特性研究與分析當中，掌握和了解噪聲的規律和特性，并予以合理的分類。平滑頻譜噪聲、周期噪聲、窄帶噪聲以及單事件脈沖噪聲。平滑頻譜噪聲屬于有色背景噪聲，而周期噪聲和單事件脈沖噪聲時變的過程中，產生很高的功率譜，同時產生突發性噪聲，導致信號傳輸的過程中出現錯誤。構建信道噪聲模型，應用于外圍電路設計中，設計濾波電路，可以有效抑制諧波干擾，進而保證電力線通信信號的穩定傳輸[3]。

2.3電力線通信調制/解調技術的應用

正交頻分復用（OFDM）是電力線通信中主要應用的通信調制/解調技術。OFDM對于抗多徑傳播、頻率衰落以及噪聲干擾有著顯著的優勢作用，同時利用調制解調算法、頻譜優化等方法，應用于電力線信道估計當中。信道估計算法、導頻輔助調制（PSAM）信道估計以及盲或半盲信道估計是主要的幾種OFDM信道估計方法，利用同步技術和頻譜資源分配進行通信調制/解調，采用符號定時和頻偏估計和延遲相關算法，使信號傳輸更加穩定、可靠和精準，有效降低誤差。實現電力線多用戶頻譜優化，利用低壓電力線載波通信信道的特性，進而提升通信系統的整體性能。目前，低壓電力線通信組網技術、電力線載波調制芯片應用技術開始應用于低壓電力線載波通信當中，隨著低壓寬帶電力線通信標準的發展，低壓電力線載波通信技術也在更加深入的進行中，電力線通信問題將會更為完善的解決，其應用領域將會進一步拓展。

結論：電力線通信網絡安全、平穩的運行，離不開的穩定可靠的低壓電力線載波通信技術。在電力線載波通信的研究中，分析電力線輸入阻抗特性、信道衰減以及電力線信道噪聲特性，應用電力線通信調制/解調技術，同時開發更為先進新技術，以有效改進低壓電力線載波通信技術的缺陷，進而提升電力線通信的整體水平。

參 考 文 獻

[1]程萬勝，張潔，張玉忠. 低壓電力線載波通信技術探討[J]. 現代建筑電氣，2015，03：17-21.

[2]李文瑞. 低壓電力線載波通信技術探討[J]. 電子制作，2015，12：160.

[3]馬曉奇. 電力線載波通信技術發展現狀及其應用前景[J]. 機電設備，2014，03：36-40.