载波通信在直流低压输电线上的应用

【摘要】 本文着重介绍了在直流低压输电线路上电力载波点对点通信方式的应用方法，分析与总结出在使用过程中需要注意的几个问题及其解决的办法。

【关键词】 载波通信 低压电力线 干扰和噪声

电力线载波通信（Power Line Carrier-PLC）是利用电力线路作为传输通道的载波通信，是电力系统一种特有的通信方式。本文中的直流低压输电线为+48V的直流输电线，在低压输电线上基于PL3015的电力载波终端来实现400m的电力载波通信。

一、数据通信的实现

1.1 电力载波终端

电力载波终端的电力载波芯片选用PL3105C，它除了内嵌直序扩频通信的数字信号处理单元外，还集成8/16位高速处理器内核和AD转换、定时器、串口等模块。电力载波终端的内部硬件结构如图1所示。

电力载波终端是实现电力载波信号与数字信号之间相互转换，它是整个电力载波通信的核心，它的特点与功能如下：（1）兼主控制器和扩频调制解调功能；（2）DCSK扩频调制和Y-NET自动组网技术，超强的电力线通信性能；（3）开放的接口，实现数据在电力线网络中透明的传输，支持多种协议，如串口等；（4）使用方便，即插即用，无需二次开发，快速实现点到点的通信，应用十分广泛。

1.2 通信实现

可根据需要，自定义实现指定设备间的电力线通信，即点到点，串口到串口的连接方式，现场设备通过串口分别与电力载波终端连接，低压电力线载波通信系统的总体框图如图2所示，进行信息交换。

二、面临的问题

（1）直流低压电力线上干扰强，它是影响数据在直流低压线上高质量传输的主要因素。直流低压线上的干扰主要来自加载在电力线上面的设备，如开关电源、功放、电机等。开关电源发出的基波频率从15KHz到1MHz以上，所占频带很宽，其谐波的振幅也很大，产生的强干扰将给通信带来致命的伤害，以至于在接收端根本无法识别出发送的信号。（2）直流低压电力线上信号衰减强，它制约了载波通信的距离。载波信号的衰减是随着传输距离的增加而增加的。（3）直流低压电力线上具有随机性和时变性。由于直流低压电力线上的容量不是很大，当负载接入或打开时，电力线上的容量有很大波动。由于负载的接入具有随机性和时变性同样造成电力线上容量的波动具有随机性和时变性。

三、解决方法

（1）运用DCSK扩频技术。扩频通信用伪随机编码将待传送的信息数据进行调制，实现频谱扩展后再传输，在接收端则采用同样的编码进行解调及相关处理。DCSK扩频技术抗干扰性强、误码率低。对于各种干扰信号，因其与接收端解扩码的非相关性，解扩后窄带信号中只有很微弱的成分。此时，信噪比很高，达到了抗干扰性强、误码率低的效果。（2）采用中续通信。在长距离电力线上分段串入载波通信模块，将长距离通信分割成数段短距离通信，电力线中间串入载波通信模块起到通信中续的作用，增强信号强度，提高通信距离与质量。（3）降低电力线上的干扰，这里主要是指降低开关电源的干扰。可将电力线上的开关电源换为线性电源，在电源模块电源近端加EMC滤波器，根据电源输出端的功率在输出端增加RC滤波和磁环。

四、结束语

本文在给出了载波通信模块设计的基础上，综述了直流低压电力线载波通信的设计方案，提出了在实际应用上面出现的问题，同时给出了解决这些问题的方案。但直流低压电力线载波通信这一技术还需要我们更加深入的研究，尽可能全面的实验，为这项技术早日广泛应用于生产和生活而努力。

参 考 文 献

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