宽带电力线载波通讯和智能电网 2008 年 01 月 24 日 星期四 10:01 电力线载波通讯――PLC，是一种通过电线进行数据传输的通信技术。换句 话说，PLC 是利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可以 进行数据通讯。这种方式能够有效监测和控制电网中的电力设备、仪表以及家用 电器。同时，电力线载波技术即插即用，大大提高了生产、工作和生活效率，在 很大程度上节约了布线施工成本，而且其稳定、可靠、丰富的资源系统也易于获 取。上述种种特点及优势使其相比较其它通讯方式更胜一筹。 目前，电力线载波技术日渐主导电力系统和民用生活的通讯方式。根据载波 频率、载波速率、载波调制方式，行业内部分为两大阵营： 低速窄带阵营 采用 1～500kHz 的频段载波，速率通常在 1.5～10Kbps 之间， 简单的 OFDM 扩频调制方式； 高速宽带阵营 采用 1～30MHz 的载波频率，速率通常在 1～200Mbps 之间， 基于成熟的 DMT 的调制方式。近年来，国内外开始普遍向宽带高速率 PLC 转移， 通常称之为宽带电力线载波技术或称之为 BPL。 对比项目 高速宽带 低速宽带 稳定性（针 对信噪比 -SNR） 载波频段广泛地分布在 1～30MHz 之间，载波信道多达 256/1024 个(低 速 24Mbps/高速 200Mbps），同时 每只信道宽大，不会被集中干扰， 不会出现断线现象，保障实时监控 动态范围广。 禁用频段限 制 先进的滤波技术加上自动规避禁 用频段的方式，保证了对频段使用 的安全性和可靠性。 通讯速率 低速时保障 24Mbps 的通讯速 率，高速系列产品可达到 200Mbps 的通讯速率，最大程度地保证了大 数据量的通讯质量，同时可提供多 媒体声像等服务。 调制方式和 效率 基于 OFDM/DMT 的多波载波 （Multi-Carrier）调制方式可达到 1，2，3……bits/s/Hz。 技术先进性 综合各学科的世界级领先技术，并 且每天都在进行着技术革新和创 新的研究。 因为载波频段集中在低频， 信道过少，且每个载波信道 相对狭窄，容易收到集中干 扰而丢失网络链接，无法实 现实时监控；动态范围低。 因为载波频段靠近 AM，国内外某些厂商的滤 波技术依然无法有效地防 范禁用频段侵入，制约了正 常发展。 通常在 2.4～9.6Kbps 之间， 无法保障大数据流量的实 时监控。 从宽带效率上来看，单波载 波、多通道以及扩频等调制 方式都无法提高载波效率 （2bits/s/Hz）。 教科书级的传统技术， 无法满足日新月异的高科技 需求。信息论的相关技术和 算法应用较少，大量依靠硬 件实现。 

芯片功能 采用 ARM9 和 ARM11 的 32 位内 核，提高了芯片和系统的处理能 力，使得高级算法和大量的计算从 而得到实现。 依旧采用 8051 系列 8 位或 者 16 位单片机作为内核， 功能和效果相对较差 表 1 宽带载波和窄带载波技术比对表 宽带电力线载波的优势 宽带电力线载波之所以优于窄带电力线载波技术，可从表 1 的比对中获得一 瞥。 不同于传统的 OFDM 方式，基于 OFDM 的 DMT 技术使用自适应载码算法 瞬时计算所有子通道中的信噪比，根据其结果动态地为各信道添加负载（从 0－ bit 负载～3 或 10～bit 负载），同时预测下一瞬间的信噪分布并自行学习电网干 扰概算，有效规避干扰，优化载波质量，并从根本上降低了宽带载波芯片的功耗， 从而做到＜0.9W。 基于宽带电力线载波的智能电网（BPL－AMI） 宽带电力线载波技术诞生伊始，其目的是为了解决最后一公里的问题，并提 供高速的互联网接入服务，近年来主要趋向电力设备通信。随着公用事业部门对 于信息化改革要求的日益挺进，智能电网的概念也不禁悄然出现。智能电网的应 用非常广泛，包括 AMR（远程抄表）、负载控制、变压器监控、电能质量远程测 量、安全监视、分时费率（TOU）、动态计费和其它各种增值服务等，例如电力 线电话和互联网信息服务。 尽管其它各种网络通讯技术在智能电网的实现过程中百家争鸣，但宽带电力 线载波技术无论在可行性、最优控制、成本、铺设等诸多因素中更拔头筹。其中 最令人瞩目的、也是最重要的一个原因就是宽带电力线载波技术仅仅使用电网中 现有的基础网络作为构架，无需另外花费安装和租用线路和设备、主站和主站、 中心和局部的网络通讯。同时，宽带电力线载波通信可实现庞大数据稳定可靠的 双方向实时传输，为电力公司、甚至物业部门有效规划和管理各种服务提供了便 利条件。此外，宽带电力线载波提供足够的带宽，不仅提高了通讯性能，同时确 保大范围、全面整合覆盖电网中的节点和设备，在数据流量和稳定性方面，具有 窄带电力线窄波不可比拟的优势。 基于宽带电力线载波（BPL）的远程抄表系统 AMR（远程抄表）是智能电网系统中最基本的应用，宽带电力线载波电能表是 其实现过程中最重要的环节。 远程抄表（AMR）是把电能表以及其它接入电能表中的仪表（水、煤气）使 用量通过电力线传输到数据库服务器，并进行计费和使用量数据分析，也就是说 用电（水、煤气）收费将无需依靠人工上门、估算等原始落后的方法来实现。同 时供需双方能更好地进行互动，进而提高服务质量，拓展业务渠道。另一方面实 时精准的用电数据确保供电部门得到一手的、丰富的信息资料。例如，按使用时 

间分为计费、用电特征、用电习惯、负荷曲线记录、停电报警、窃电报警、需量 预测、漏电记录、远程切断等各种传统方式无法及时获取的信息，用以建立更加 准确的数学模型，科学实现节能减排的大目标。 除此之外，传统电能表很容易遭受破坏和篡改，致使国家和公共事业部门的 资产和资源的大量流失，尤其是全球范围内的窃电问题。想要解决和防止这种不 良现象的发生，远程监控和计量是一种最佳方案，这也是各国电力公共事业部门 积极探索智能电网的重要原因之一。 宽带电力线载波电能表是下一代智能仪表的发展趋势。电力公司将通过自有 的电力线网络构架，加快并实现信息化电网的改造进程。 作者简介：白皞，圣元景科技有限公司市场部总监，毕业于英国谢菲尔德大学自 动化系，博士期间专攻航天数据建模和分析，为 IEEE 信息科学协会会员。