低壓電力線載波通信技術(shù)研究進(jìn)展

李 兵，王洪友

（1.融硅思創(chuàng)（北京）科技有限公司，北京 100144；2.上海外服（集團(tuán)）有限公司 北京人力資源分公司，北京 100020）

0 引 言

低壓電力線載波通信技術(shù)的應(yīng)用可以充分展現(xiàn)通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，提升電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證提升其工作效率。針對(duì)現(xiàn)階段低壓電力線載波應(yīng)用存在的問題，需要采取科學(xué)合理的解決方案，尤其針對(duì)信號(hào)損失、噪聲干擾等問題，需要降低傳輸信號(hào)衰弱，提升信號(hào)傳輸效率，保證電力通信安全性和可靠性的同時(shí)，還可以建立適應(yīng)當(dāng)前發(fā)展的模式，增強(qiáng)整體運(yùn)行效果，保證電力線通信運(yùn)行的安全性與可靠性。

1 電力線通信問題探索

與高壓電力線相比，低壓電力線信號(hào)損失較大，容易受噪聲干擾，同時(shí)在運(yùn)行階段存在隨機(jī)性，一定程度上影響了低壓電力線載波通信的安全性。因此需要結(jié)合電力線通信問題采取有效的解決方案，在綜合探索階段做好全面分析，有效提升低壓電力線載波通信運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)還可以結(jié)合各個(gè)要點(diǎn)進(jìn)行綜合分析，通過降低信道衰減以及減少電網(wǎng)的方式避免低壓電力線載波受到通信影響。目前，電力線通信問題仍然存在，在運(yùn)行過程中通過電網(wǎng)阻抗匹配特性分析降低信道衰減，減少電網(wǎng)噪聲需要采取科學(xué)合理的信號(hào)調(diào)制方法，尤其針對(duì)當(dāng)前運(yùn)行面臨的問題，需要建立可靠的運(yùn)行方案，結(jié)合電力線通信趨勢(shì)制定針對(duì)性措施解決問題，如網(wǎng)絡(luò)層問題、數(shù)據(jù)鏈路層問題以及物理層問題，需要形成參考模式，了解各個(gè)解決途徑，這樣才可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理模型、電力通信組網(wǎng)算法進(jìn)行有效控制，分析電力線信道噪聲特性、衰減特性，進(jìn)而采用科學(xué)合理的建模方法。針對(duì)某個(gè)問題提出可靠的解決措施，結(jié)合當(dāng)前情況輕松探索，但需要注意，要想實(shí)現(xiàn)可靠性解決現(xiàn)階段電力線通信問題，還應(yīng)該科學(xué)合理地融入先進(jìn)技術(shù)，這樣才能全面提高電力線通信的運(yùn)行效果。

2 低壓電力載波在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 較低的通道建設(shè)投資成本

低壓電載波的路由走向相對(duì)簡單，在運(yùn)行過程中可以通過調(diào)度優(yōu)化的方式實(shí)現(xiàn)有效協(xié)調(diào)，對(duì)電力部門建設(shè)來說，低壓電力載波通信技術(shù)在應(yīng)用過程中需要結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合調(diào)控，妥善處理并解決電力線載波信道容量問題，這樣才可以充分展現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，而且這種開發(fā)模式并不會(huì)對(duì)家庭裝飾環(huán)境造成影響，因此，通過運(yùn)用此技術(shù)可以在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮一定的效果，并且能有效控制成本[1]。

2.2 網(wǎng)絡(luò)要求日益提升

在技術(shù)領(lǐng)域中，低壓電力載波運(yùn)用過程中，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)層面的要求得到顯著提高。為了能夠有效適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方面，則需要結(jié)合現(xiàn)有通道概念和擴(kuò)展方法進(jìn)行分析，尤其針對(duì)傳統(tǒng)電力技術(shù)設(shè)施，電力載波依賴自動(dòng)化規(guī)模。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加速推進(jìn)，載波與變電站之間可以協(xié)調(diào)調(diào)度資源，相互配合，并形成相對(duì)良好的智能化機(jī)制，有效優(yōu)化運(yùn)行趨勢(shì)，增強(qiáng)整體運(yùn)行效果。

3 電力線通信問題解決方案的具體內(nèi)容

3.1 電力線輸入阻抗特性和信道衰減

在電力線載波通信收發(fā)模式運(yùn)行過程中，輸出阻抗與配電網(wǎng)電力線輸入阻抗的匹配程度越來越高，信號(hào)耦合效率也得到了大幅增高，電力輸入阻抗與低壓電力傳輸?shù)馁|(zhì)量及效率有著密切聯(lián)系。為了保證其運(yùn)行穩(wěn)定，則需要結(jié)合當(dāng)前運(yùn)行基礎(chǔ)做好綜合探索，尤其針對(duì)電力線載波通信模塊阻抗匹配設(shè)計(jì)要領(lǐng)需要加強(qiáng)分析，結(jié)合低壓配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。高頻信號(hào)在發(fā)生衰減時(shí)，需要保證信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，有效降低傳輸存在的隱患，提升信號(hào)傳輸?shù)目煽啃裕瑸楹罄m(xù)應(yīng)用提供支撐[2]。

3.2 電力線信道噪聲特性研究

低壓電力線上噪聲強(qiáng)度具有可變性，且難以準(zhǔn)確衡量，在電力線信道噪聲特性的研究過程中，需要掌握并了解噪聲規(guī)律和特性，同時(shí)需要給予準(zhǔn)確分析。為了能夠增強(qiáng)整體應(yīng)用效果，則需要結(jié)合產(chǎn)生的隱患進(jìn)行分析，以保證電力線通信信號(hào)運(yùn)行與信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。但仍然需要注意，針對(duì)電力線通信問題，要想增強(qiáng)可靠性防護(hù)方案的準(zhǔn)確性，則需要嚴(yán)格按照實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，增強(qiáng)整體應(yīng)用效果。

4 低壓電力線通信調(diào)制與解調(diào)新技術(shù)的應(yīng)用

4.1 正交頻分復(fù)用技術(shù)在電力線通信中的應(yīng)用

在正交頻分復(fù)用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）利用的背景下，寬帶電力線載波通信應(yīng)用需求不斷增大。低壓電力通信OFDM 的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成為近些年研究的重要內(nèi)容，這種技術(shù)能夠有效對(duì)抗多徑傳播，通過頻率選擇的方式準(zhǔn)確分析噪聲干擾以及受到的影響。在研究過程中需要結(jié)合信道估算和均衡算法標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行優(yōu)化，降低峰值平均功率，以便于增強(qiáng)整體運(yùn)行效果。OFDM 信道估算方法一般可以分為多種類型，而且每種類型在利用過程中都可以將技術(shù)方法的作用充分體現(xiàn)在運(yùn)用過程中，需要提前做好估量，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合信道響應(yīng)情況進(jìn)行分析。針對(duì)初始值進(jìn)行連續(xù)性估計(jì)，這種算法要求信道在運(yùn)行過程中得到控制，同時(shí)可以準(zhǔn)確反饋信道估算方法，尤其是針對(duì)自適應(yīng)估算方法，在分析過程中需要結(jié)合估算標(biāo)準(zhǔn)，這樣可以結(jié)合項(xiàng)目情況做好自動(dòng)探索，以便了解信道影響估值。這種方法在應(yīng)用過程中還應(yīng)該結(jié)合電力線有線信號(hào)頻譜資源的利用情況進(jìn)行分析，避免盲目利用而產(chǎn)生影響，尤其在高速數(shù)據(jù)通信發(fā)展的背景下，用戶數(shù)量不斷增多，盲信道得到了重視，為了能夠提出針對(duì)性解決措施，則需要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，充分了解運(yùn)行情況，結(jié)合算法直接提取準(zhǔn)確信息[3]。

在OFDM 核心技術(shù)調(diào)制與解調(diào)方向上進(jìn)行分析，根據(jù)技術(shù)頻譜資源的分配情況，在研究過程中需要深入了解正交頻分復(fù)用技術(shù)的運(yùn)行現(xiàn)狀，尤其針對(duì)客服電力線存在的問題，需要結(jié)合OFDM 系統(tǒng)對(duì)同步誤差的影響進(jìn)行準(zhǔn)確分析，這樣才可以結(jié)合信號(hào)情況進(jìn)行準(zhǔn)確管理。針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行趨勢(shì)，需要采用科學(xué)合理的管理措施，了解符號(hào)運(yùn)行趨勢(shì)，同時(shí)還可以結(jié)合實(shí)際方法進(jìn)行準(zhǔn)確探索。在延遲相關(guān)算法的準(zhǔn)確研究過程中，還應(yīng)該結(jié)合OFDM 系統(tǒng)符號(hào)的定值進(jìn)行探索，針對(duì)其所受的影響，需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行分析，根據(jù)信道資源情況進(jìn)行探索，提高配電網(wǎng)用戶系統(tǒng)的性能，為后續(xù)研究提供重要支撐。

4.2 跳頻調(diào)制解調(diào)技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

對(duì)于電力線通信調(diào)制解調(diào)技術(shù)的應(yīng)用需要加強(qiáng)重視，針對(duì)跳頻調(diào)制的現(xiàn)狀，需要結(jié)合跳頻通信系統(tǒng)的運(yùn)行趨勢(shì)進(jìn)行分析。其中較為先進(jìn)的應(yīng)用創(chuàng)新，主要是提高傳輸速率，在研究過程中需要結(jié)合當(dāng)前研究現(xiàn)狀，綜合分析跳頻系統(tǒng)的運(yùn)行趨勢(shì)，了解關(guān)鍵問題，并結(jié)合實(shí)驗(yàn)表明以及跳頻應(yīng)用情況進(jìn)行探索，提高傳輸可靠性，大幅度提升傳輸速率，在全面探索階段充分掌握各項(xiàng)問題，為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提供重要支撐。通過仿真實(shí)驗(yàn)可以了解評(píng)點(diǎn)跳頻實(shí)驗(yàn)情況，在設(shè)計(jì)過程中需要科學(xué)合理地運(yùn)用數(shù)字頻率合成器識(shí)別載波信號(hào)，此調(diào)制過程不僅可以解決傳統(tǒng)跳頻系統(tǒng)中產(chǎn)生的頻移鍵控（Frequency-Shift Keying，F(xiàn)SK）信號(hào)，同時(shí)與跳屏器進(jìn)行結(jié)合時(shí)，還可以通過混頻做法的降低系統(tǒng)軟硬件的復(fù)雜程度，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行可靠性。跳頻技術(shù)在電力載波通信系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 跳頻技術(shù)在電力線載波通信系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)

在后續(xù)研究過程中，結(jié)合所提模型，采用現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列（Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA）和微處理器加以實(shí)現(xiàn)，對(duì)電力線跳頻通信系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析，通過實(shí)驗(yàn)獲取準(zhǔn)確信號(hào)，這樣才能了解重要參數(shù)，通過測(cè)試系統(tǒng)的方式獲取準(zhǔn)確號(hào)碼，從而能夠證明電力線跳頻通信技術(shù)的抗干擾性[4]。基于混沌跳頻的編碼系統(tǒng)原理如圖2 所示。

圖2 混沌跳頻的編碼系統(tǒng)原理

通過觀察圖2 發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)引入了混沌跳頻技術(shù)，不僅可以保證系統(tǒng)信道的抗噪聲能力，而且可以提升通信系統(tǒng)的安全線。通過仿真實(shí)驗(yàn)保證系統(tǒng)更加穩(wěn)定，大幅度提升其糾錯(cuò)能力和信息準(zhǔn)確性，為后續(xù)載波通信系統(tǒng)的利用提供重要支撐。在全面探討階段，還應(yīng)該結(jié)合系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行編碼處理，針對(duì)仿真測(cè)試的要求，需要做好全面探究，保證整個(gè)研究的準(zhǔn)確性。

5 低壓電力線載波通信技術(shù)研究展望

根據(jù)系統(tǒng)觀點(diǎn)多角度、全方位提高電力線通信運(yùn)行的效果。在對(duì)信道分析及建模過程中，結(jié)合編解碼差錯(cuò)及控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，這樣可以掌握重要內(nèi)容。尤其針對(duì)物理層、網(wǎng)絡(luò)層以及應(yīng)用層，需要多方面考慮，科學(xué)合理地分析各項(xiàng)運(yùn)行情況，提高系統(tǒng)抵抗能力，恢復(fù)相應(yīng)速度，從而能夠保證運(yùn)行更加高效。

以服務(wù)作為目標(biāo)建立體系，隨著人們對(duì)服務(wù)質(zhì)量的要求不斷增高，電力線不同等級(jí)、質(zhì)量服務(wù)逐漸得到重視，未來發(fā)展趨勢(shì)需要結(jié)合自適應(yīng)調(diào)制和編碼理論標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電力通信的特點(diǎn)探索物理層適配的算法，建立服務(wù)體系，為后續(xù)電力線通信的發(fā)展提供重要支撐。

以資源控制作為重要課題，隨著人們對(duì)電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）認(rèn)識(shí)的不斷提高，改善線下電網(wǎng)質(zhì)量，可以促進(jìn)后續(xù)工作穩(wěn)步進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)通信質(zhì)量的保證，在控制現(xiàn)有形式的背景下需要節(jié)約資源，減少不必要的EMI 影響。電力系統(tǒng)有線頻道資源作為電力線通信推廣的重要組成，需要得到廣泛重視，結(jié)合當(dāng)前相關(guān)問題進(jìn)行綜合探索，以多種舉措作為實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，科學(xué)利用現(xiàn)有資源，解決當(dāng)前存在的問題。除此之外，在前期規(guī)劃階段，為保證智能化系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，結(jié)合項(xiàng)目研究重要內(nèi)容進(jìn)行全面探索，保證運(yùn)行的穩(wěn)定性，為后續(xù)的應(yīng)用提供重要支撐[5,6]。

6 結(jié) 論

電力線通信網(wǎng)絡(luò)安全穩(wěn)定運(yùn)行與低壓電線載波通信技術(shù)的應(yīng)用有著密切聯(lián)系，在實(shí)際展開研究工作時(shí)，需要分析電力輸入阻抗特性，同時(shí)還應(yīng)該結(jié)合電力線信道特征進(jìn)行分析，做好綜合調(diào)節(jié)開發(fā)，這樣可以提升電力線通信運(yùn)行的整體質(zhì)量，從而能夠增強(qiáng)整體應(yīng)用效果，充分展現(xiàn)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值。