电力载波通讯即plc,是英文power line communication的简称。
电力载波是电力系统*的通信方式,电力载波通讯是指利用现有电力线,通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。大特点是不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递。
但是电力线载波通讯因为有以下缺点,导致plc主要应用--“电力上网”未能大规模应用:
1、配电变压器对电力载波信号有阻隔作用,所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送;
2、三相电力线间有很大信号损失(10db-30db)。通讯距离很近时,不同相间可能会收到信号。一般电力载波信号只能在单相电力线上传输;
3、不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同,藕合方式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合方式与线-中线藕合方式相比,电力载波信号少损失十几db,但线-地藕合方式不是所有地区电力系统都适用;
4、电力线存在本身固有的脉冲干扰。目前使用的交流电有50hz和60hz,其周期为20ms和16.7ms,在每一交流周期中,出现两次峰值,两次峰值会带来两次脉冲干扰,即电力线上有固定的100hz或120hz脉冲干扰,干扰时间约2ms,因次干扰必须加以处理。有一种利用波形过0点的短时间内进行数据传输的方法,但由于过0点时间短,实际应用与交流波形同步不好控制,现代通讯数据帧又比较长,所以难以应用;
5、电力线对载波信号造成高削减。当电力线上负荷很重时,线路阻抗可达1欧姆以下,造成对载波信号的高削减。实际应用中,当电力线空载时,点对点载波信号可传输到几公里。但当电力线上负荷很重时,只能传输几十米。
虽然技术问题随着时间的发展,终都能被解决和克服,但是从目前国内宽带网建设的情况来看,留给plc的时间和空间并不宽裕。2000年以来各大运营商大规模推出adsl、光纤、无线网络等多种宽带接入业务,留给电力线上网的生存空间,已经不断被其他接入方式压缩。现在,plc除了在远程抄表上有所应用外,已没有了当初的豪言壮语。
随着家庭智能系统这个话题的兴起,也给plc技术的发展带来了一个新的舞台。在目前的家庭智能系统中,以pc机为核心的家庭智能系统是受人热捧的。该系统的观念就是,随着电脑的普及,可以将所有家用电器需要处理的数据都交给pc机来完成。这样就需要在家电与pc机间构建一个数据传送网络,现在大家都看好无线,但是在家庭这个环境中,“墙多”这一特征严重影响着无线传输的质量,特别是在别墅和跃层式住宅中这一缺陷更加明显。如果架设有线网络除了增加成本以外,在以后的日常生活中要更改家电的位置也显得十分困难和繁琐,这就给无须从新架线的电力载波通讯带来了机遇。
plc的大特点:不需要重新架设网络,只要有电线,就能进行数据传递,无疑成为了解决这智能家居数据传输的佳方案之一。同时因为数据仅在家庭这个范围中传输,束缚plc应用的5大困扰将在很大程度上减弱,远程对家电的控制我们也能通过传统网络先连接到pc然后再控制家电方式实现,plc调制解调模块的成本也远低于无线模块。
目前的应用领域主要集中在家庭智能化,公用设施智能化(比如远程抄表系统,路灯远程监控系统等)以及工业智能化(比如各类设备的数据采集)。在技术上,电力载波通讯不再是点对点通讯的范畴,而是突出开放式网络结构的概念,使得每个控制节点(受控设备)组成一个网络进行集中控制,目前在电力载波应用上具有网络协议及网络概念的企业不多,国外的有echelon公司的lonworks网络,国内的有risecomm(瑞斯康)公司的瑞斯康智能控制网络。他们的网络协议都是根据标准协议eia709.1,eia709.2编写的。
列举两个应用领域的例子:
应用案例一:智能家居
智能家居控制网可用电力线载波技术来实现,其原理是将电力载波技术集成后嵌入到各电器中去,并利用家庭现有的电力线作为载波通信媒介,实现智能设备之间的通信与控制。智能家居控制网中智能电器的互联互动,将为您带来高品质的生活体验和生活享受:
随时查询所有电器状态
任一开关集中控制家中所有智能电器设备
组开组关电器,如场景灯等
随时掌握家庭安防情况,如防盗、火警、探测燃气泄漏等
通过互联网或对家中电器进行远程控制
应用案例二:远程抄表系统(amr)
远程自动抄表(amr)系统是智能控制网的重要应用之一。它可以使电力供应商在提高服务质量的同时降低管理成本;并让用户有机会充分利用各种用电计划(如分时电价)来节省开支和享受多种便利。
系统功能特点
远程自动抄表
远程控制电表拉合闸
实时查询用户用电量
电表用量组抄或个别选择抄读
可与收费系统联为一体
根据电网负载的峰谷时段分段电价
分时段抄表及计费
控制非法窃电行为
减少人力成本及管理成本
自动保存抄读的历史数据
统计电表数据,分析用电规律
估计线损和由电表计量误差引起的自损