低压电力线载波技术用于抄表系统的有关问题分析

电力18讯：    低压电力线载波通信,是自动抄表系统（集中抄表系统）的一个至关重要的环节，其解决方案的优劣直接影响到系统的技术水平和实用性。一个合理的解决方案必须是在充分地考虑了以下问题的基础上提出：
1.工作频段
    早在20世纪90年代初期，欧洲就提出了BS EN 50065标准，此标准对在低压电力线上的载波信号的频段、频带和电平等做出了具体的规定。迄今为止，这一标准仍是全球唯一的针对性的标准，全世界范围内在低压电力线上的任何方式载波无不严格地遵循它。此标准的第一部分即: BS EN 50065-1对频段的规定是：
    3kHz～9kHz ---- 电力公司专用频段。
    9kHz～95kHz ---- 电力公司和经电力公司许可的用户使用的频段。
    95kHz～148.5kHz ---- 其它用户使用的频段。
    当今的技术发展日新月异，全球不少重量级的公司（例如Microsoft、Intellon、THOMSON、3COM、AMD等）都不惜高昂的研发费用，开发低压电力线资源，低压电力线作为一种新的通信载体，将在未来家庭网络技术方面发挥出不可替代的作用。可以相信，在不久的将来，低压载波电力线将同无线电波一样变得十分宝贵，因此将受到严格的管理和控制。鉴于此, 抄表系统所使的载波频段应选择在95kHz以下。关于这一点，在我国的行业标准《低压电力用户集中抄表系统技术条件》--- DL/T 698-1999中也已明确提出。

2.传输速率（波特率）
    载波通信的传输速率是自动抄表系统的一项重要技术指标，也是载波通信技术水平的一项重要标志。通信速率（波特率）和误码率是一对矛盾，波特率越高，误码率就越高，通信成功率就越低。因此波特率的设计至关重要。 对于抄表系统而言，考虑到成本的因素，不宜追求很高的传输速率，在性价比合适的前提下，通常速率应在2400bps以下。对实际使用来讲，从300bps～2400bps都是可行的，但如果太低（比如300bps以下），仅仅用于抄表尚可以使用，但如果系统具备较强的管理功能，比如：多费率数据、相位平衡数据、线损数据和频繁抄表等，太低的传输速率就无法满足了。另一方面，速率太低，多数情况下需要设备（电表端和集中器）长时间地处于发送状态，整体功耗就会很大。

3.双向通信
    在抄表系统中，低压载波通信必须是双向的，这是因为：
● 通信中继的需要：低压电网上丰富的噪声是客观存在的，对载波信号所呈现出阻抗也是动态的，而且在用电负荷很大时，阻抗是很小的（Z<1Ω是可能的）。因此，设计通信时必须面对这个客观。再加上其他因素的影响，数据通信的成功率会受到较大的影响，有时甚至会造成从集中器到表端设备通信的持续性失败，这种情况下就需要系统有中继的功能，而切实可行的中继方法是表端设备（采集模块或采集终端）在集中器的干预下进行中继，这就要求从集中器到表端的载波通信必须是双向，否则将会严重影响数据的完整性，有时会因为通信的原因迫使用户更换采集模块，其麻烦程度和经济损失是不言而喻的。
● 多费率和管理的需要：比如校时、修改时段、断电等功能，要求通信必须是双向的。
● 系统的任何扩展都需要载波通信是双向的。
    Archnet抄表系统的每一个表端设备（采集模块/终端）都具有中继功能。
    集中器对执行中继模块/终端的选择有自动识别和人工确定两种。

4.调制解调方法
    由于电力线信道中存在着大量的无规律干扰源，有窄带的，也有宽带的，且电力线的阻抗随机变化，对载波信号的衰减很大。目前市场销售产品的调制/解调方法大致分为点频和扩频，而扩频又分为窄带扩频和宽带扩频。通常点频方式需要较大的发送功率，载波信号幅度有可能超出规定标准。 宽带扩频容易提高传输速率，但成本较高，而且占用较宽的频带也是资源的浪费。窄带扩频是一种比较经济的方法。
    ARCHNET采用直序扩频频率调制/解调技术实现电力线载波通信。应用先进的模/数转换、数字滤波、数据压缩、相关判决、纠错编码等数字处理技术，极大地提高了数据交换的可靠性和准确性。在噪声很大的情况下,即使S/N<1的情况下依然可以正常通信。