寬帶載波在智能電網中的應用

楊曉東

摘要：伴隨社會需求的不斷增加，寬帶載波通信智能電網的需求也隨之加大，并廣泛地用于智能電網中。本文先闡述智能電網和寬帶載波通信，與OFDM概念，然后分析噪聲與衰減及寬帶載波中、低壓;最后與OFDM的技術特征結合起來，提出OFDM技術在智能電網中的合理運用，以此將通信通道在電網中受到的干擾進行處理，從而保障智能電網中寬帶載波的有效運用。

關鍵詞：寬帶載波;智能電網;具體應用

我國智能電網具體建設于物理電網的基礎下，集成信息技術、通信技術、傳感測量技術、控制技術、計算機技術、物理電網成為全新的電網。新的電網意在對用戶不斷增加的電力需求給予滿足，以此來優化電力資源配置，確保企業安全、經濟、穩定的供電，同時降低對環境的污染，發揮良好的環保作用，保證提高電能質量，并逐漸順應電力市場的發展變化，在為用戶正常供電的基礎下，符合其對于增值服務的需求。

一、寬帶載波在智能電網中的概述

（一）寬帶載波的優勢

寬帶載波通常使用的通信方式具體依靠電力線，也就是通過PLC及時傳遞信息。使用此種技術的原理就是將信息量較大的高頻信號加載成電流，而后通過電線來傳輸信息，通過解調器調制信息后再在電流中分離高頻，再將其傳送至服務器或計算機終端，即時傳輸信息。若通過分析數據的傳輸速率，可將其分成PLC寬帶（BBPLC）與PLC窄帶（NBPLC）。

（二）寬帶載波的特點

由于寬帶PLC通信體系應用性能的好壞需依靠其網絡拓撲結構和網絡特點的影響。相關研究者再研究PLC時，面臨最大的問題就是信息傳輸特性問題。電力信道和傳統有線通信信道差別較大，因其具備高頻噪聲特征，相較無線信道的噪聲特點差別較大。通過相關研究者的驗證結果顯示，中壓及低壓電網之中蘊含了諸多噪聲網絡特點。

二、分析寬帶載波通信信道模型

（一）噪聲模型的概述

在信道傳輸性質中，造成特性屬于重要的參數描述方法之一，PLC信道噪聲的構成部分為背景噪聲、周期性噪聲、突發性噪聲。參考有關測量結果研究獲得，中壓電力線噪聲的形成原因在于窄帶和有色背景造成出現疊加。其中時域中有色背景噪聲表現的非常緩慢，并具備隨機性。

（二）減模型的概述

通過分析衰減特征的過程中，正在運用FIR濾波器分析，信道作用等同于FIR濾波器，信道沖擊響應h（t），相應的數字FIR濾波器h（k），信道頻率響應h（f）相應的數字FIR頻率響應H（k），信道頻率響應h（f）。由于在具體實驗中，應景掌握中壓線路的頻率響應特點，所以可運用頻率取樣的方式求取FIR參數值。在實踐求值中，可以先收取理想的頻率響應Hd（ejw）樣本，以此來求取H（k）采樣值，而后通過插值公式獲得最終系統的函數H（z）。

三、PLC調制技術的概述

（一）簡述正交頻分復用技術

正交頻分復用技術通常使用多路窄帶正交子載波，同時可以傳輸諸多數據，不論哪路碼元時間，都需耗費大量時間，這樣才能避免碼元間相互干擾。通過對可用子載波的動態選擇，該技術可以實現窄帶干擾率的有效降低，包括谷點頻率影響。正交頻分復用技術可提升電力線網絡的傳輸水平，使電網受客觀因素的不利影響，并受到嚴重的侵擾，OFDM也可供應高寬帶，同時還能保證寬帶傳輸時的效率。使用糾錯技術可確保數據穩定的傳輸，各子信道于OFDM系統中的載波互相正交，所以可促進頻譜應用率有效提升，針對避免等幅波侵擾具有明顯作用。

OFDM技術發送的信號有一組正交信號為副載波，碼元周期T，不歸零方波是基帶碼型調制成功的。接受機解調器也是其正交信號與（O，T）內發送和分別信號實現運算解調的。調制解調基礎原理如圖1所示。

考慮到一個周期內傳送符號的序列{do，d1，…，dN-1}，每個符號di都通過了基帶調制后的復信號di=ai+jbi，串行符號的序列間隔Δt=1/fi，其中fi作為系統符號的傳輸速率。在轉換串行后，其分別對諸多子載波進行調制，如{ fo，f1，…，fN-1}，在這些子載波頻復用整體信道寬帶臨近子載波間頻率之間的間隔為1/T，符號周期T由Δt增加至NΔt。合成傳輸信號D（t）可運用其低通復包絡D（t）進行展示：

如果以符號傳出速度人為采樣速度對D（t）實施采樣，在相應周期內，統計有諸多采樣值。令t=mΔt，采樣序列D（t）能通過符號序列{do，d1，…，dN-1}的離散付氏逆變換進行表示。

所以，OFDM系統調制與調解流程等效于離散付氏逆變換與離散付氏變換進行處理。圖1當中的（a）與（b）區別為獲取OFDM系統為實現接收機與發射機的框圖，通過圖1可見，其核心在于離散付氏變換，如果使用數據信號（DSP）技術與快速算法（FFT）進行處理，實現起來非常簡單。

（三）OFDM技術的實踐運用

如何實現智能電網，電力行業需構建雙向、實時、高速通信系統，若缺乏類似穩定的系統為保障，智能遺忘的那些特征無難以在現實中全部實現，由于智能電網在獲取數據、保護數據、控制數據時都需以通信系統為支撐，因此，建設通信系統與完善作為智能電網得以實現的關鍵步驟。但中壓和低壓電網通訊通常會遭受信道的不利侵擾，通過和OFDM技術技術特征相結合，每個子信道載波都在系統中互相正交，其頻譜處在互相重疊狀態，這種情況既能實現小子載波影響力與彼此干擾逐漸減少，還能讓子載波間彼此干擾有效降低，并提升頻譜應用概率。因此，OFDM技術適合在智能電網中運用，針對處理那些中壓、低壓電網通道的干擾問題作用巨大。

結束語：

總之，電力線寬帶載波OFDM技術適合在智能電網中運用，對處理中壓、低壓電網通道干擾問題發揮著主要作用。電力企業在應用寬帶載波的過程中，需要對通信系統建設速度給予重視，建設智能電網成為電力交換互動性強、實時信息、動態信息的關鍵設備，從而在智能電網中實現寬帶載波技術的有效運用。

參考文獻：

[1]韓熙媛， 朱杰. 電力線寬帶載波通信在智能電網中的應用[C]// 2012年云南電力技術論壇論文集（文摘部分）. CNKI， 2012：25-27.

[2]路鑫. 電力線寬帶載波通信在智能電網中的應用[J]. 工業b， 2015（49）：129-129.

[3]張科， 羅建， 李純堅. 寬帶載波技術在智能用電小區用電信息交互中的應用探究[J]. 電子測試， 2013（10X）：162-163.