電力線載波技術是指利用電力線作為信息傳輸媒介進行語音或數據傳輸的一種特殊通信方式。電力線在電力載波領域一般分為高中低3類，通常高壓電力線指35kV及以上電壓等級、中壓電力線指10kV電壓等級、低壓配電線指380/220V用戶線。
基本介紹
- 中文名：電力線載波技術
- 外文名：power-line carrier
- 出現時間：20世紀20年代
- 特點：可靠性高等
- 套用：語音壓縮技術等
- 學科：通信科學技術
簡述,原理,調製方式,發展方向,
簡述
電力線載波是利用高壓輸電線路作為高頻信號傳輸通道的一種通信方式，是電力系統特有的一種通信形式。由於輸電線路機械強度高，可靠性好，不需要線路的基建投資和日常的維護費用，具有一定的經濟性和可靠性。在電力系統通信網的規劃建設中，電力線載波作為電力系統傳輸信息的一種基本手段，在電力系統通信中得到廣泛套用，經歷了從分立到集成，從功能單一到微機自動控制，從模擬到數字的發展歷程。
電力線載波技術(PLC，Power Line Communication)出現於20世紀20年代，50—60年代研製了具有中國特色的ZDD一5型電力線載波機。70年代模擬型電力線載波技術已趨成熟，80年代中期電力線載波技術開始了單片機和集成化的革命，產生小型化、多功能電力線載波機。90年代中期以SNC.5PLC為代表首次採用DSP數位訊號處理技術，將音頻至中頻信號用DSP處理；90年代末期採用紐西蘭M340數據復接器，結合電力線載波的音頻部分為一體的全數字式多路復接的載波機，提高了PLC通信容量，初步解決了通信容量小的“瓶頸”問題。與現代新發展起來的微波和光纖以及衛星通信相比，電力線載波有很多內在的缺陷，但是，在隨著數字電力線載波和電力線載波自身技術的新突破，以及一些新通信技術在其上的套用，使得它在省調和地調中以及繼電保護中的高頻保護通信中仍然起著主導作用。由於不斷採用新的改進技術，從最早期的單載波系統的擴頻通信到多載波系統的正交頻分復用技術，使得電力線載波技術依然呈現出誘人的前景。
原理
在電力系統中，實現電力線載波通信最重要的問題是如何把高頻信號耦合到電路線上，最常用的是如圖1中所示相地耦合方式，實現耦合的線路設備由耦合電容器C、結合濾波器F和高頻阻波器T組成。耦合電容器和結合濾波器構成一個高通濾波器，使高頻信號能順利地通過，對50Hz工頻交流具有極大的衰耗，防止工頻高壓進入載波設備。
圖1中電力線載波通信的信號傳輸過程是：A端的話音信號由A端載波設備通過調幅，變為頻率f1和以f2±(0.3～0.4)kHz的高頻信號，經過結合濾波器F1、耦合電容器C1，送到電力線上。由於阻波器T1的存在，高頻信號只沿電力線傳輸到B端，經耦合電容器G2、結合濾波器F2進入日端載波設備。在B端由中心頻率為f1的收信帶通濾波器濾出f1和f2±(0.3—0.4)kHz的高頻信號，反調後得到了A端的語音信號。同理，可將B端的語音信號傳輸到A端，這樣便實現了雙向電力線載波通信。
調製方式
電力載波通信使用的調製方式主要有SSB調製、FSK調製、PSK調製、工頻調製、擴頻調製、OFDM調製等調製技術。
高壓載波使用的主要調製方式為FSK、QAM及SSB調製。
中壓載波使用的主要調製方式有PSK、FSK、擴頻、OFDM調製。
低壓載波使用的主要調製方式有PSK、FSK、超窄帶、擴頻、工頻過零、OFDM調製。
發展方向
隨著通信技術的不斷提高，載波技術也在不斷地更新與發展，其發展的新技術與方向，有下述幾點。
1．語音壓縮技術
採用碼本激勵線形預測編碼(CELP)技術，矢量和激勵線性預測編碼(VSELP)技術，可進一步壓縮話音信號的頻寬。
2．寬頻電力線載波
可以極大地發揮電力線網路的通信潛能，依據奈奎斯特準則，任意信號通過寬頻為b的理想低通濾波器時，能夠完全重建的信號最大速率為每秒26個抽樣，若為肘元信號，則信號的最大速率為每秒2bl092M個抽樣，若採用糾錯編碼和多進制限制相結合的TCM技術(網路編碼調製)，與傳統電力線載波相比，頻寬提高了近百倍。為保證已調信號和工頻信號的同傳，需要在相應的節點上安裝定向耦合單元(Cu)，形成網路出口(NP)，通信分配出口(DCP)，和電力分配出LI(EDP)，一定數目的CU構成高頻調製電力網路(HFCPN)。耦合的信號頻率大於1MHz，可為遠端用戶提供6—10MHz的寬頻。這種技術實際上是把低壓配電網變成區域網路。
3．超窄帶載波技術
套用在電力線傳輸中，可以無需任何中繼，在低功耗的情況下，穿透多級變壓器。傳輸距離在不大於200km的範圍內，超窄帶載波技術是使低功耗信號集中在一個非常狹窄的頻帶內傳送。
