配電網雙向通信技術

概要

一般來講，在配電網路上實現雙向通信有兩種方案：一是電力載波法（PLC）；另一種是雙向工頻自動通信系統（TWACS）。載波法是目前套用最多的一種方法，它利用調頻或調相方式，在電力線上傳輸信號，主要套用於電力傳輸網路，在配電網路中也有很多套用。雙向工頻自動通信方法是近幾年發展起來的新技術，套用範圍是電力配電網路，同樣是在電力線上調製信號，所不同的是調製頻率很低，調製方法比較特殊。本文對這兩種方法進行了簡單的介紹和比較。

兩種技術簡介

1． 載波法

載波法通信是電力系統一種必不可少的通信手段，在電力調配等方面起到了重要作用，多年來，一直是電力系統通信的主要手段。載波法包括以下兩種。

（1）常規載波法。常規載波法與無線通信方法類似，是在電力線路上利用調頻或調相等方法進行中高頻率的信號傳輸。通道兩端由發射機和接收機分別進行調製和解調，在傳輸通道上要設定阻波器和濾波器設備及中繼設施，經過變壓器時要增設轉接設備，以便使高頻信號通過變壓器。

（2） 擴頻載波法。電力配電網路上的線路不僅高頻通道特性差異很大，而且，噪聲功率亦較其他線路要大，這使得為電力傳輸而設定的電容器組等設備對載波干擾很大。在這樣的通道上實現常規的窄帶載波通信是困難的。擴頻技術是目前電力配電網路信息傳輸中利用載波法可靠通信的主要手段。擴頻載波技術採用連續相位調製技術、自適應均衡技術、前向糾錯等技術，有效地克服了各種惡劣的通道特性，提高了通信的可靠性。

2． 雙向工頻通信法

雙向工頻通信法，是近年來由美國和加拿大的幾位科學家提出的新型通信技術，其產品在國外從20世紀90年代初期開始進入實用階段。目前從加拿大西北部直到美國佛羅里達的許多地區，安裝了大約7．5萬台相關設備。在我國尚未有關具體套用的報導。

　　

雙向工頻通信的傳播通道（參見圖1）分成兩個部分：由子站向用戶傳輸數據的輸出信號通道和由用戶向子站傳輸數據的輸入信號通道。實現雙工通信的設備包括子站端調製解調設備和用戶端調製解調設備，在傳輸通道上無需任何附加設備。其工作原理就是利用工頻電壓基波過零調製的方法，實現信號的調製和解調。輸出通道利用電壓波形調製來傳送信息，輸入通道利用調製電流基波波形的方法來傳送信息。調製信號由於本身的頻率很低，只是工頻的3～7倍，因此，可以直接通過變壓器，實現跨台區通信，直接傳輸到遠程用戶處，不需要中繼環節，沒有駐波和盲區現象。

兩種技術比較

從表1可以看出，TWACS具有很多優點，但傳輸速率偏低，因而，其主要套用是在通信速率不高的自動抄表系統、遠程負載控制等方面。但是對於較大範圍的多用戶網路，載波通信方法並不一定能得到比TWACS方法更快的傳輸速率。因為在這樣的系統中，中心控制單元發出的命令，在載波通信中要經過多級中繼和轉換，而TWACS是直接送到用戶的。所以，在傳輸範圍很大的情況下，TWACS在遠程抄表和負載控制方面，其傳輸效率完全可以與載波方法媲美，甚至超過載波通信方法，而且通信成本低，所以，有巨大的經濟效益和社會效益。

　　

TWACS目前主要套用於北美地區和60Hz電網，電網環境相對較好。而我國電網複雜且噪聲高，所以應做相應改造，方可採用TWACS方法實現可靠通信。

其他特點

1、這是一種新型電網通信技術，所傳輸的信號在電壓過零處附近。降低了調製信號所需的功率，同時信號本身頻率很低，所以電網中的電感和電容的分布參數對信號無影響。從根本上解決了跨配電變壓器台區的問題，信號穿過配電變壓器時不需增加轉接設備。

2、不需改變原配電網的的結構和狀態，對配電網本身無任何要求，既適用於架空線也適用於地下電纜。由於採用的信號載體就是電網本身，無額外線路，所以，在通信線路中不必增加阻波器、濾波器和中繼器等設備，大大降低了通信成本。

3、信號線上路傳輸過程中，沒有泄露和旁路，無衰減，其終端設備可以接在網路的任何一點，可靠通信距離可達40KM。

4、對惡劣的環境有很好的適應性，包括高低溫環境、煙霧和多霧區。

5、該項技術套用範圍很廣，可用於水、電、氣的計量和遠程抄收、配電網監測和各種負荷控制等。可為實現電網自動化管理和遠程控制提供一種更為先進的技術平台。

6、配電網雙向通信技術的成功套用，可以擴展到許多領域，並與配電網雙向通信系統配套的測控儀表、網路系統、軟體平台構成一個新的產業。