中心議題：

• 探討電力線通信的典型應用與關鍵技術
• 學習窄帶PLC的典型應用設計
• 了解寬帶PLC的應用
• 研究電力線通信的可靠性的關鍵技術

電力線組成了世界上最大的銅線基礎設施。家庭或辦公大樓的每個角落都有電源插座
，因此電力線是一種全包圍網絡。電力線通信（Power Line Communication，PLC）jishujiushitongguozaibofangshijiangmonihuoshuzixinhaozaipeidianxianshangjinxinggaosuchuanshudejishu。yongdianlixianzuoweishujuchuanshujiezhi
，liyongyiyoudedianlipeidianwangluojinxingtongxinbuxuyaozhongxinbuxian，xinhaobuhuiyinweitongguojianzhuwuqiangbiershoudaoshuaijianshenzhipingbi
，xiangduijiaoweidiliandechengben
，shizhexiangjishuzaidianbiaozidongchaobiaoxitong，dengguangkongzhidengxuduolingyushoudaoqinglai。

窄帶PLC的典型應用設計

自動抄表係統是最典型的PLC應用。下圖就是PLC技術典型的應用案例——遠(yuan)程(cheng)電(dian)表(biao)自(zi)動(dong)抄(chao)表(biao)係(xi)統(tong)的(de)示(shi)意(yi)圖(tu)。電(dian)表(biao)通(tong)過(guo)電(dian)力(li)線(xian)與(yu)集(ji)中(zhong)器(qi)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)交(jiao)換(huan)。集(ji)中(zhong)器(qi)通(tong)常(chang)位(wei)於(yu)變(bian)壓(ya)器(qi)附(fu)近(jin)
，是(shi)網(wang)絡(luo)的(de)核(he)心(xin)管(guan)理(li)者(zhe)。它(ta)負(fu)責(ze)網(wang)絡(luo)管(guan)理(li)、數據集中采集、命令傳送等工作；同時還通過上行線路（PSTN或RF等）與yu主zhu站zhan進jin行xing數shu據ju交jiao換huan和he信xin息xi傳chuan遞di。一yi台tai集ji中zhong器qi可ke管guan理li幾ji十shi至zhi幾ji百bai隻zhi電dian表biao。在zai這zhe個ge係xi統tong中zhong，集ji中zhong器qi會hui按an照zhao設she定ding的de時shi間jian間jian隔ge讀du取qu各ge個ge電dian表biao的de運yun行xing數shu據ju，並bing把ba數shu據ju傳chuan送song給gei主zhu站zhan
，實shi現xian自zi動dong遠yuan程cheng集ji中zhong抄chao表biao。

PLC也常應用於照明控製。在傳統照明應用中，。傳統照明架構允許獨立地控製某個燈，而建立在總線拓撲上的標準支持獨立地控製多個燈；雖然DALI和DMX512可以從一個控製器獨立地控製多個燈，但DALI和DMX512都要求安裝額外的控製線。 erdianlixianwangluocaiyongzongxiantuopujiegou，ketigonggaodukepeizhinengli，nenggoucongyigekongzhiqiwanchengduiduogeshebeidekongzhi。zhezhongkongzhiqikeyiguanlifangjianneidesuoyoudengju
，shenzhijialidesuoyoudengju。ciwai，zongxiantuopuhaiyunxuduogekongzhiqikongzhiyigedengju。zheyang
，yigefangjianneidedengjukeyishouqitafangjiankongzhi(例如從臥室關閉所有家裏的燈)。這種拓撲還允許控製器一直跟蹤網絡上的所有設備

，並用作骨幹服務器實現可擴展性和“即插即用”安裝
，任何新的燈具可以立即成為網絡的一部分。
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以上的自動抄表係統和照明控製係統都是窄帶PLC的典型應用。總體來說，窄帶PLC可以應用於需要與連接著電力線的設備雙向通信的任何地方。例如：

智能家庭和電器：家庭自動化包括集中控製燈光
、HVAC(加熱、通風和空調)、電器和其它係統
，從而提高便利性、舒適性、能效和安全性。由於家庭自動化係統的目標是將所有家庭電氣設備相互連接在一起，因此PLC是一種理想的方法。
太陽能：光伏電池板(太陽能電池板)必bi須xu加jia以yi仔zai細xi管guan理li才cai能neng提ti供gong最zui佳jia性xing能neng，這zhe涉she及ji到dao利li用yong通tong信xin實shi現xian遙yao控kong和he實shi時shi監jian視shi。遙yao控kong用yong於yu控kong製zhi電dian池chi板ban傾qing斜xie度du以yi便bian最zui大da限xian度du地di提ti高gao光guang照zhao量liang
，還hai用yong於yu控kong製zhi單dan個ge電dian池chi板ban或huo整zheng個ge電dian池chi場chang。實shi時shi監jian視shi方fang便bian維wei護hu監jian視shi
、檢測矽劣化/電池替換需求、氣候條件、盜竊以及輸出功率和效率。

汽車至電網：隨著智能電網部署的展開
，上升的燃油成本以及更高性價比的電動汽車對電動汽車充電站提出了更多的要求。這種汽車至電網(V2G)基礎設施的部署要求在充電站和計費與管理係統之間實現雙向通信。PLC是理想的解決方案，因為它使用已經安裝好的電力線
，能夠提供強大的安全性

，並具有很大的擴容能力。

寬帶PLC的應用

與窄帶電力載波（PLC）技術相比，寬帶電力載波技術利用了高頻波段(幾MHz~幾十MHz)，使用OFDM、QAM等現代調製方式，具有高速、抗噪音
、傳輸距離長、覆蓋率高等諸多優點。根據有關數據統計
，預計在2012到2016年間，新安裝的智能電表數量達到4.75億個，其中，中國將安裝1.7億個智能電表

，有近5000萬個智能電表將采用寬帶PLC技術，中國寬帶PLC市場高速增長的時期很快就會到來。

寬帶PLC抄表更具效率。目前較成熟的遠程抄表大多采用窄帶PLC技術，是將各個終端電器的信息調製到低壓電力線上，載波頻率一般在幾百kHz左右。一個區域的電表數據通過窄帶PLC網絡彙聚到集中器，再由集中器通過網關接入其他網絡。可見，基於窄帶PLCshixiandezhaidaidianlixianchaobiaoxitongsulvdi，zhishihejiandandechaobiaoshujudanxiangchuansong，erwufazhichiqitayewu，kuozhanxingcha。ciwai，tahaishizhuanyongwang，xuyaojizhongqihezhuanmenpushe電纜，部署複雜且費用昂貴。這都與目前提倡的三網融合的先進理念相違背。寬帶PLC設備工作在高頻波段
，物理層速率可達200Mb/s (Homeplug1.1)，大大降低了元件和設備成本。同時，由於室內網PLC鏈路的距離都較近(幾十米以內)，正好發揮了PLC的長處並避免了其缺點，可保證數據傳輸的可靠性。

2010年，中國國家電網為世博會組建了采用寬帶PLC的AMI接入網，90秒內可收集942個電表的數據，並且成功讀表率也為100%。該方案中，每個傳輸中心采用了兩個集中器，每77個電表使用一個采集器
，總共覆蓋了842個電表。

寬帶PLC讓家庭聯網更具效率。電力線是普及最廣的線路，進入家家戶戶
，甚至一個樓裏的每間房間都有電源插座。整個低壓配電網的結構（包括戶外電纜）非常適合互聯網接入，可以提供最後1公裏的解決方案。作為又一種寬帶接入手段，寬帶電力線（BPL）在前幾年就引起了人們的關注。不少人都期望寬帶PLC能夠使電力公司在高速接入方麵成為有能力跟電話公司和有線電視公司競爭的第三軍團。

電力線通信的可靠性的關鍵技術

首先是EMC問題。無論是窄帶還是寬帶PLC通(tong)信(xin)
，都(dou)麵(mian)臨(lin)著(zhe)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)的(de)問(wen)題(ti)。由(you)於(yu)電(dian)網(wang)中(zhong)傳(chuan)輸(shu)的(de)是(shi)強(qiang)電(dian)，而(er)且(qie)電(dian)網(wang)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)比(bi)傳(chuan)統(tong)的(de)通(tong)信(xin)網(wang)差(cha)得(de)多(duo)，使(shi)得(de)電(dian)力(li)線(xian)通(tong)信(xin)線(xian)路(lu)的(de)電(dian)磁(ci)環(huan)境(jing)極(ji)為(wei)複(fu)雜(za)。這(zhe)就(jiu)給(gei)電(dian)力(li)線(xian)通(tong)信(xin)係(xi)統(tong)提(ti)出(chu)了(le)更(geng)高(gao)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)要(yao)求(qiu)
，電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)技(ji)術(shu)也(ye)成(cheng)了(le)實(shi)現(xian)電(dian)力(li)線(xian)通(tong)信(xin)所(suo)需(xu)的(de)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)之(zhi)一(yi)。

利用配電網進行高速數據通信，曾經得到過強烈的反對。各國的相關部門對 PLC 究竟會不會對其他係統產生電磁幹擾也非常關注

，試圖在發展寬帶技術和保護無線用戶之間尋找利平衡。

歐洲從2000年起開始研究PLC係統的技術框架和技術標準，目前已經取得了一定的進展。主要相關的國際組織有CENELEC和ETSI，前者側重電磁兼容問題，後者側重通信技術方麵的統一標準。雖然根據一係列測試來看
，被測試的 PLC 設備所產生的電磁幹擾沒有超過標準限值
，但為了保證PLC能在大多數場合安全、方便地使用，仍需要解決EMC的問題。解決問題的出路大致有兩條：一是降低發信功率，使電磁騷擾低於規定限值
；二是控製使用頻率，在敏感頻段嚴格限製，一般頻段適當放鬆。

第二個問題是通信的可靠性。影響電力線通信係統性能和可靠性的因素包括）發送信號強度

、電力線噪聲、電力網絡阻抗、網絡協議和接收機靈敏度。

fasongxinhaodeqiangdu。jiaoqiangdefasongxinhaoyiweizhegengduodexinhaogonglvjingguodianlixian。jiaoqiangdexinhaoshibuyishoudianlixianzaoshengyingxiangde，keyichuanshudigengyuan。fasongxinhaodeqiangduyehuiyingxiangdianlixiantongxinjiediangonghao，yinweixinhaonengliangshurudaodianlixianyueduo，jiedianxiaohaodenengliangyeyueduo。dangxuanzeyigedianlixiantongxinshebeishi，jianzhayixiafasongxinhaoshifoufuhemubiaoshichangdeqiangdudaxiaoyaoqiu。tongshiyeyinggaifuheFCC和CENELEC標準。理想的情況是
，發送增益應該是可配置的，這樣你可以根據其他係統調試Tx信號強度。此外，確認PLC節點消耗多少能量，從而達到FCC和CENELEC要求的最佳發射信號的強度。當然，能量消耗越少越好。電力線噪聲。一旦發射信號注入到電力線，其完整性取決於線路上噪聲大小——噪聲越強對噪聲的信號破壞就越大。電力線噪聲可以簡單地分為兩種類型：脈(mai)衝(chong)型(xing)和(he)連(lian)續(xu)型(xing)。脈(mai)衝(chong)噪(zao)聲(sheng)是(shi)不(bu)可(ke)預(yu)知(zhi)的(de)，類(lei)型(xing)的(de)噪(zao)聲(sheng)會(hui)完(wan)全(quan)覆(fu)蓋(gai)線(xian)路(lu)上(shang)的(de)任(ren)何(he)數(shu)據(ju)包(bao)。連(lian)續(xu)噪(zao)聲(sheng)比(bi)脈(mai)衝(chong)噪(zao)聲(sheng)更(geng)容(rong)易(yi)預(yu)測(ce)。連(lian)續(xu)噪(zao)聲(sheng)通(tong)常(chang)取(qu)決(jue)於(yu)社(she)區(qu)，城(cheng)市(shi)，或(huo)國(guo)家(jia)的(de)電(dian)力(li)線(xian)安(an)裝(zhuang)質(zhi)量(liang)。因(yin)為(wei)電(dian)力(li)基(ji)礎(chu)設(she)施(shi)最(zui)初(chu)是(shi)設(she)計(ji)來(lai)用(yong)於(yu)有(you)效(xiao)地(di)傳(chuan)輸(shu)電(dian)力(li)而(er)不(bu)是(shi)數(shu)據(ju)，所(suo)以(yi)電(dian)力(li)線(xian)安(an)裝(zhuang)時(shi)很(hen)少(shao)注(zhu)意(yi)到(dao)線(xian)路(lu)的(de)噪(zao)聲(sheng)水(shui)平(ping)。根(gen)據(ju)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)在(zai)地(di)球(qiu)的(de)哪(na)個(ge)地(di)方(fang)，電(dian)力(li)線(xian)噪(zao)聲(sheng)可(ke)能(neng)大(da)也(ye)可(ke)能(neng)小(xiao)。

電力線網絡阻抗。電力線上的信號阻抗會影響信號功率，可以由發射機傳輸到電力線。此阻抗依賴於電力線和連接到電力線的節點/設she備bei的de阻zu抗kang。每mei次ci設she備bei或huo節jie點dian插cha進jin電dian源yuan插cha座zuo時shi電dian力li線xian阻zu抗kang都dou會hui發fa生sheng變bian化hua。當dang電dian力li線xian信xin號hao阻zu抗kang和he發fa射she機ji電dian路lu匹pi配pei時shi

，傳chuan輸shu的de信xin號hao功gong率lv最zui大da。這zhe兩liang個ge阻zu抗kang相xiang差cha越yue大da，傳chuan輸shu信xin號hao功gong率lv越yue小xiao，因yin而er，電dian力li線xian通tong信xin性xing能neng會hui更geng差cha。這zhe種zhong阻zu抗kang動dong態tai變bian化hua是shi在zai電dian力li線xian通tong訊xun中zhong最zui棘ji手shou的de問wen題ti之zhi一yi。如ru果guo想xiang要yao達da到dao的de電dian力li信xin號hao性xing能neng的de魯lu棒bang性xing，那na麼me電dian力li線xian通tong信xin的de發fa射she機ji和he接jie收shou機ji需xu要yao事shi先xian設she計ji能neng預yu測ce這zhe些xie阻zu抗kang的de變bian化hua。發fa射she機ji的de不bu斷duan地di和he電dian力li線xian匹pi配pei阻zu抗kang，可ke以yi使shi信xin號hao最zui大da化hua傳chuan輸shu，同tong時shi接jie收shou機ji高gao阻zu抗kang可ke以yi確que保bao接jie收shou端duan信xin號hao丟diu失shi最zui少shao。

wangluoxieyi。yigelianghaodelubangxinghewuchacuodewangluoxieyikenengduidianlixiantongxindekekaoxingyouzuidadeyingxiang。xitongshejihenshaoyoubushouwuliyinsukongzhide，ruzaoshenghedianlixianzukang

，zuiyouhuadianlixiantongxinwangluoxieyideshishikexianzhetigaoPLC的性能。網絡協議可以使PLC係統成功或失敗，使用正確的網絡協議
，有可能達到100%成cheng功gong的de電dian力li線xian通tong信xin。考kao慮lv到dao大da多duo數shu電dian力li線xian通tong信xin應ying用yong支zhi持chi同tong一yi電dian力li線xian上shang有you數shu十shi到dao數shu百bai節jie點dian連lian接jie，網wang絡luo協xie議yi對dui節jie點dian間jian的de數shu據ju包bao進jin行xing判pan斷duan
，這zhe樣yang所suo有you節jie點dian可ke以yi公gong平ping地di共gong享xiang線xian上shang可ke用yong帶dai寬kuan，沒mei有you一yi個ge節jie點dian可ke以yi獨du占zhan通tong信xin通tong道dao。網wang絡luo協xie議yi的de定ding義yi和he實shi施shi也ye確que定ding了le可ke以yi在zai同tong一yi條tiao線xian上shang通tong訊xun的dePLC節點最大數量。

接收機靈敏度。根據電力線的特點、負載、和通過電力線的分段長度
，信號在接收機接收之前會明顯減弱。有較高接收靈敏度的接收機（也就是說，它可以可靠地接收到非常低強度的信號）可ke以yi從cong線xian上shang收shou到dao較jiao低di強qiang度du的de信xin號hao
，從cong而er可ke以yi增zeng加jia有you效xiao的de通tong訊xun距ju離li。然ran而er


，高gao靈ling敏min度du並bing不bu總zong是shi好hao的de，重zhong要yao的de是shi，需xu要yao有you一yi個ge機ji製zhi可ke以yi有you效xiao的de防fang止zhi接jie收shou機ji把ba噪zao聲sheng混hun淆xiao為wei實shi際ji信xin號hao。自zi適shi應ying增zeng益yi控kong製zhi（AGC）就jiu是shi可ke以yi達da到dao這zhe個ge目mu的de一yi種zhong機ji製zhi。使shi用yong自zi適shi應ying增zeng益yi控kong製zhi，接jie收shou機ji可ke以yi在zai噪zao聲sheng平ping麵mian動dong態tai調tiao整zheng靈ling敏min度du，這zhe樣yang它ta就jiu可ke以yi更geng好hao的de區qu分fen噪zao聲sheng和he數shu據ju。

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