电力系统保护与控制
主办单位:许昌开普电气研究院
国际刊号:1674-3415
国内刊号:41-1401/TM
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浅析电力线通信系统

  论文摘要:阐述了电力线通信系统在国内外的发展及现状,展望了电力线通信技术在我国普遍实现的有力条件,还对电力线通信系统原理做了简单介绍,给出利用电力线通信的组网方案,着重强调了家庭组网模式。并给出相应的电力线通信控制模块以供参考。

  关键词:电力线通信  家庭组网 plc技术 网络管理

  1 概述

  通常,我们上网的方式一般有:利用电话线的拨号adsl方式;利用有线电视线路的cable modem方式,或利用双绞线的以太网方式。现在,我们又多了一种更方便,更经济的选择:利用电线,这就是plc!plc的英文全称是power line communication,即电力线通信。通过利用传输电流的电力线作为通信载体,使得plc具有极大的便捷性,只要在房间任何有电源插座的地方,不用拨号,就立即可享受4.5-45mbps的高速网络接入,来浏览网页、拨打电话,和观看在线电影,从而实现集数据、语音、视频,以及电力于一体的"四网合一"!另外,可将房屋内的电话、电视、音响、冰箱等家电利用plc连接起来,进行集中控制,实现"智能家庭"的梦想。目前,plc主要是作为一种接入技术,提供宽带网络"最后一公里"的解决方案,适用于居民小区,学校,酒店,写字楼等领域。

  在国外,20世纪20年代开始研究利用电力线进行通信传输,尤其是欧洲已有非常成功的应用,如德国有60-70%的用户是通过电力线来进行宽带接入的。而美国则把主要研究精力放在智能小区建设和智能家电领域的建设上。目前,许多厂商对中国的电力线通信市场看好,中国有发展电力线通信的天然优势。我国的电力线通信从1997年开始发展,到现在,建设的内涵有了进一步的充实。是科技的发展,推动了电力线通信的发展。在我国有着潜力巨大的电力线通信市场,我国的“三相四线”电力网遍布城乡,适合发展电力线通信要求。在我国推广使用电力线通信,能充分利用现有的、延伸到全国各地的、庞大的电力网,这样可节省大量的投资。从事电力通信的对它比较熟悉,但对大多数人来说,还是一个非常陌生的概念。

  2 plc的技术原理

  plc利用1.6m到30m频带范围传输信号。在发送时,利用gmsk或ofdm调制技术将用户数据进行调制,然后在电力线上进行传输,在接收端,先经过滤波器将调制信号滤出,再经过解调,就可得到原通信信号。目前可达到的通信速率依具体设备不同

  在4.5m-45m之间。plc设备分局端和调制解调器,局端负责与内部plc调制解调器的

  通信和与外部网络的连接。在通信时,来自用户的数据进入调制解调器调制后,通过用户的配电线路传输到局端设备,局端将信号解调出来,再转到外部的internet。典型的plc网络如下图所示:

  图-1典型的plc网络拓扑

  2.1 plc的优点:

  ●实现成本低由于可以直接利用已有的配电网络作为传输线路,kernighan lin算法所以不用进行额外布线,从而大大减少了网络的投资,降低了成本。

  ●范围广电力线是覆盖范围最广的网络,它的规模是其他任何网络无法比拟的。plc可以轻松地渗透到每个家庭,为互联网的发展创造极大的空间。

  ●高速率plc能够提供高速的传输。目前,其传输速率依设备厂家的不同而在4.5m~45mbps之间。远远高于拨号上网和isdn,比adsl更快!足以支持现有网络上的各种应用。更高速率的plc产品正在研制之中。

  ●永远在线plc属于"即插即用",不用烦琐的拨号过程,接入电源就等于接入网络!

  ●便捷不管在家里的哪个角落,只要连接到房间内的任何电源插座上,就可立即拥有plc带来的高速网络享受!

  2.2 plc的应用

  ●可以为用户提供高速internet访问服务,话音服务,从而为用户上网和打电话增加了新的选择。且有"永远在线"特点

  ●通过与控制技术的结合,为在现有基础上实现"智能家庭"提供有力支持。利用电力线路为物理媒介,可将遍布住宅各角落的信息家电plc等连为一体,接入internet,实现远程集中的管理控制。

  ●不用额外的布线,就可将家中的多台电脑连接起来,组建家庭局域网。

  ●实现远程水、电、气等的自动抄表,一张收费单就可解决用户生活中的所有收费项目。3 plc组网

  220V电线联网只要在路由器、交换机,集线器上接一个电力网桥,电力网桥的电源线插到墙壁插座上;然后在利用一块USB电力网卡(外置)在任何一个房间的插座上以插,计算机就可以上网了。如下图所示:

  图-2 组网连接

  3.1 使用的协议:HomePlug Powerline

  3.2特点:

  由于电力线的普及范围是其他任何一种通信介质所不能比拟的,因此电力宽带上网就具有接入成本低廉、通信速度飞快、运行性能稳定等多种优点,它绝对可以作为其他Internet接入方式的有益补充。你所要做的仅仅是把适配器的电源线插头接入交流电插座,然后就可以联网了。Powerline网络在理论上的最大数据传输速率为14 Mbps,实际的平均传输率大约是6 Mbps。电力网络设备将网络信号调制成高频信号加载到电力线上进行传输,对任何电器不造成伤害。

  电力线网桥、网卡可通过该款电力线网桥把宽带信号输到电网上,其它各楼层用户通过电网插座接一个廉价的电力线网桥把宽带信号接到各户的电脑上,实现共享宽带,无须接线,简单易用。PowerLine电力线宽带网桥为您的电力线网络实现在一个电表下用电力线组建网络的需求提供了一个完整连接的解决方案。PowerLine宽带网桥可以将10/100Mbps以太网与电源线网无缝连接在一起。对于已经拥有宽带共享路由器的用户,只要买两个支持Power Line的设备,一个Plber10接在路由器、集线器、交换机的LAN口,另一个接其他要联网的PC,你要做的就是插上电源然后打开PC就行了。这意味着两个网络可以共享Internet宽带接入。

  4 plc网络的管理

  4.1 PLT485电力线载波控制模块

  PLT-485 固化了完整的电力线工业控制固件和协议。该模块提供 UART异步串行通信接口,用于数据交换及模块控制。用户无需进行电力线通信编程,只需遵照标准工业控制通信接口协议,即可通过电力线实现设备间数据、命令、开关等的发送和接收。

  PLT-485 电力线载波工业控制模块采用内置电源,具有RS-485 电平的串行通信接口,可以直接与任何具有 DB9 接口的PLC/台式电脑/笔记本电脑或其它控制设备相连,接收/发送数据;提供半双工通信功能,可以在220/110 VAC,50/60Hz 电力线上或者无电导线上实现局域控制通信。在同一台配电变压器下,多个PLT-485 工业控制模块可以连接在同一条电力线上: 在主从通信模式下分别独立工作,不会相互影响。但同一时刻,只能有一个 PLT-485 工业控制模块占用载波信道发送数据。

  4.2 PLT-485 电力线载波抄表模块

  PLT-485固化了完整的电力线抄表硬件和协议。该模块提供 UART异步串行通信接口,用于数据交换及模块控制。用户无需进行电力线通信低层软件编程,只需连接接口,即可通过电力线实现数据的发送和接收。

  PLT-485 电力线载波抄表模块采用内置电源,具有RS-485 电平的串行通信接口(9 针接口),可以直接与任何具有 DB9 接口的台式个人电脑/笔记本电脑或其它抄表设备相连,接收/发送数据;提供半双工通信功能,可以在220/110 VAC,50/60Hz 电力线上实现局域通信。在同一台配电变压器下,多个 PLT-485 抄表模块可以连接在同一条电力线上: 在主从通信模式下分别独立工作,不会相互影响。但同一时刻,只能有一个 PLT-485 抄表模块占用载波信道发送数据。PLT-485 抄表模块用一只绿色发光二极管(?3 接收数据指示灯)来指示调制/解调器的工作状态。初始上电后,发光二极管闪烁 2 次后熄灭,指示模块初始化成功且电源正常,模块进入正常工作状态。当 PLT-485 抄表模块从电力线上接收到有效的数据并通过 RS-485 串行通讯接口发送到台式设备时,代写硕士论文接收数据指示灯闪烁,当解调有效数据结束后,接收数据指示灯熄灭。

  图-3自动抄表模块

  4.3 PLT-232 电力线载波通信(讯)调制/解调器模块

  PLT-232 固化了完整的电力线通信固件和协议。该模块提供 UART异步串行通信接口,用于数据交换及模块控制。用户无需进行电力线通信低层软件编程,只需遵照异步串行通信接口协议,即可通过电力线实现数据的发送和接收。 PLT-232 电力线载波调制/解调器采用内置电源,具有 RS-232 电平的串行通信接口(9 针接口),可以直接与任何具有 DB9 接口的台式个人电脑/笔记本电脑或其它设备相连,接收/发送数据;该调制/解调器具有四种通讯速率可供选择:1200 bps、2400 bps、4800bps、9600 bps,提供半双工通信功能,可以在220/110VAC,50/60Hz 电力线上实现局域通信。在同一台配电变压器下,多个 PLT-232 调制/解调器可以连接在同一条电力线上: 在主从通信模式下分别独立工作,不会相互影响。但同一时刻,只能有一个 PLT-232 调制/解调器占用载波信道发送数据。集中抄表系统,安防监控系统,路灯监控系统、工业现场数据传输、断缆监控系统,智能家电控制,停车场管理系统,远程灯光控制,舞台灯光音响控制等。

  5 结束语

  电力线通信方案用数字方式传播交互式图像和语音。将基于电力线的语音、网络电影、网络电视、网络广播、视频会议、电子商务、互动视频、网上教育、家居智能控制(目前PLC已可进行家庭安全和能源控制)、交互式远程医疗等应用变成现实。无论是在现代化的摩天大厦,还是在山村海岛,都能得到推广和应用。随着我国信息化建设步伐的加快,这项技术将会使互联网应用产生量子跃迁般的发展。可以预计,电力线通信将是在不就的将来令人振奋的宽带接入技术和联网技术。

  参考文献

  1.齐淑清 电力线通信(plc)技术与应用[M] 北京 中国电力出版社 2005

  2.林维明 华晓辉 王东方 低压电力通信的现状与展望 北京 人民邮电出版社 2007

  3.李维 林维明 电力线通信的现状与展望 中国电工技术学会低压电器专业委员会第十二届学术年会论文集 , 2005

  4.刘谦 电力线通信技术浅析电信网技术2004

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