1、前言

智能電網（smartpowergrids）,就是電網的智能化，是指在現有供用電系統的基礎上提高供用電網運行的可靠性和經濟性；在公用電網上方便地接入各種分布式可再生能源，達到降低碳排放，改善人類生存環境，增強抗外界干擾沖擊的能力；把供用電管理理念轉變為主動服務理念，做到優質服務，指導電力用戶科學用電，節約用電。在智能電網的建設中，用電信息采集系統的建設是其中重要的一環，它建立在集合的、穩定的、高速雙向通信網絡的基礎上。目前主要分為兩種：一種方式是需要建立專門的通信信道，這種方式費用較大，還給用戶帶來不便，在實際工程中難以推廣。另一種方式是基于低壓電力線載波數據通信技術，充分利用現有的電力線路實現數據傳輸。

2、低壓電力載波通信技術介紹

低壓電力線載波通信（PLC，PowerLineCommunication）是指利用已有的低壓配電網作為傳輸媒介，即高頻的通信信號與電力工頻電流通過占用不同的頻段來實現數據傳遞和信息交互的一種技術。低壓電力線載波通信主要應用于居民供電臺區，通過居民家庭供電線路進行數據傳輸，廣泛應用于低壓集抄系統。基本通信原理如圖1所示，由信號處理器、調制解調器、信號放大電路、信號耦合電路、低壓電力網絡幾部分組成，下面對各部分功能簡單說明。(1)信號處理器：向電力線發送一連串數字控制信號，并且能夠接收識別電力線返回的數字代碼信號。(2)調制解調器：通過調制，不僅可以進行頻譜搬移，把調制信號的頻譜搬移到所希望的位置上，從而將調制信號轉換成適合于信道傳輸或便于信道多路復用的已調信號。由于從消息變換過來的原始信號具有頻率較低的頻譜分量，這種信號在許多信道中部適宜直接進行傳輸，因此在通信系統中通常需要有調制的過程，而在接收端則需要有反調制的過程，也就是解調的過程。(3)信號放大：電力線衰減非常大，提高的載波通信的性能的最有效的手段就是將信號進行幅度放大，以此保證接收端的可靠接收。(4)信號耦合電路：將已調信號通過信號耦合電路耦合到電力線上，能夠將載波發送接收電路與電力網隔離，可提高系統得抗干擾能力。(5)低壓電力網絡：對低壓電力載波通信而言，低壓電力網絡是載波模塊之間傳輸的通道。

3、低壓電力載波在我國智能電網中的應用情況

隨著電力線載波通信技術的日趨成熟，電力線載波應用研究也逐漸成為熱點。由于電力線載波通信技術具有無可比擬的方便、免維護、可靠性、經濟性、即插即用等優勢，在用電信息采集系統得到大范圍應用，目前國內廣泛應用載波芯片廠商為：青島東軟、青島鼎信、北京福星曉程、深圳力合微、深圳瑞斯康。青島東軟在調制方式上采用63位直序列擴頻通信FSK技術，中心頻率為270K，自適應數字信號處理和模糊處理技術，具備前向糾錯功能，幀中繼轉發機制。目前在網運行的多為東軟3代、3.5代和4代產品。其中東軟3代在2008年底推出，2009年開始批量使用，在2代的基礎上改進了網絡層協議，支持7級中繼，應用層支持DL/T645-1997/2007；電路板改成了MOS管發送，提高了電路的可靠性。東軟3.5代芯片在3代的基礎上進行了網絡層協議修改，符合Q/GDW　376.2—2009標準要求，同時修改了支持上電自動讀取表號作為MAC地址，路由方式支持洪泛方式。東軟4代在2011年底推出，所應用的載波芯片PLCI38-IV，內部集成了低噪聲放大器和BFSK數字解調單元，不需要使用AFE4361模擬前端，芯片的集成度更高，采用三相解調、三相同發同收、過零發送接收，同時通信速率可調，支持300bps、400bps、600bps、800bps。

青島鼎信在調制方式上為BFSK，中心頻率為421KHz，產品主要特點：軟件相關器和匹配濾波器，80位正交碼序列；擴頻通信技術；高效率前向糾錯；BFSK調制、半雙工通信。目前在國網使用的為TCC081，TCC081C，TCC082C表端、采集器端載波芯片。其中TCC081為鼎信低速芯片，僅支持50bps、100bps低速模式，TCC081C支持鼎信高速模式，速率可達到600bps、1200bps。TCC082C提供對于采集器不帶地址模式的支持，專用于國網采集器可帶、可不帶采集器地址模式的采集器載波方案。近期，鼎信公司推出了TCRS081C路由芯片，集成了TCS081C以及TCR300，路由板硬件采用三相硬過零電路，不再強調A相必須供電。北京福星曉程于2000年前后推出載波ASIC芯片，最初產品為PL3105，后繼推出了PL3106（CEP2002AC），PL3201(CEP3001AC):CEP2002EX系列芯片，采用PSK調制直序擴頻方式，載波頻率為120KHz，速率500bps。由于曉程芯片采用數字解調、解擴，抗干擾性能優于青島東軟，在實際使用中物理層的通信距離較好，傳輸速率較快。但是由于其最早開發的產品載波芯片實際上是一個帶載波MODEM的單片機，只有物理層、鏈路層，應用層需要各廠家自己開發，缺乏路由組網及中繼算法的研究，同時由于存在多個廠家基于曉程載波芯片進行鏈路層開發，出現了同是采用曉程芯片也未必能互聯互通的局面，限制了其產品的通用性。

深圳力合微最早采用OFDM調制方式，推出了LME2210載波芯低壓電力線載波通訊技術在中國智能電網中的應用現狀及發展方向趙東亞張建華(華北電力大學電氣與電子工程學院北京102206)摘要：隨著低壓電力線載波通訊技術在中國智能電網建設中的逐步應用，載波抄表已成為低壓集抄系統采用的主要方案。本文在介紹各主片，內置MCU及FLASH程序存儲器,采用先進的正交四載波調制解調技術，具有載波頻率可選，自動差錯控制，內置可變增益接收放大器，靈活方便的MCU數據接口。隨后又推出了LME2980載波芯片，調制方式：1280子載波OFDM；載波中心頻率：352K；最大載波帶寬：96KHZ；通信速率：20kbps。在網絡路由方面采用了盲中繼動態路由，支持最大中繼級數為7級。近年來，力合微又分別推出了中心頻率為421KHz的吉林方案（鼎信低速方案）以及中心頻率為390KHz的新的OFDM方案。深圳瑞斯康成立于2004年，隨后推出了智能網絡系統芯片（SoC）:Rise3301,3501.載波通訊中心頻率為132KHz，通訊速率最高達5480比特/秒，BPSK調制；具有物理層N節點通信時避免數據包碰撞的CSMA防沖突機制，為分布式網絡奠定基礎。在網絡路由方面采用了分布式路由。