電力線明升88网址 技術：2016全球及中國市場應用現狀分析

　　電力線明升88网址 技術（PowerLineCommunicationTechnology簡稱PLT），是指利用高壓電力線、中壓電力線（10kV電壓等級）或低壓電力線（380/220V用戶線）作為信息傳輸媒介進行語音或數據傳輸的一種有線明升88网址 方式。

　　常規的電力線明升88网址 技術是在已有的電力線路上，加載經過調製的高頻載波信號進行明升88网址 。因此，電力線明升88网址 通常稱之為電力線載波明升88网址 （PowerLineCarrier－PLC）。其原理與普通無線電明升88网址 的原理類似，只是載波信號傳輸的通道是電力線路，如下圖1-1所示：

　　以電力線作為信號傳輸媒介實現明升88网址 是各國電力、明升88网址 、網絡等研究與產業部門一直致力研究開發的技術。

　　2016-2021年中國電力線載波明升88网址 產品行業市場需求與投資諮詢報告顯示，電力線明升88网址 通常以電網的電壓等級劃分，可以分為高壓電力線明升88网址 （35kV以上）、中壓電力線明升88网址 （1kV～35kV）和低壓電力線明升88网址 （1kV以下，380V/220V）。

　　從所使用的載波信號頻率、頻帶寬度和數據傳輸速率角度劃分，低壓電力線明升88网址 技術分為窄帶電力線明升88网址 技術與寬帶電力線明升88网址 技術。

　　電力線窄帶明升88网址 （NPLC）技術

　　頻率範圍：一般採用9k～500kHz，美國FCC規定為100k～

　　450kHz，歐洲電氣標準委員會（CENELEC）的EN50065－1規定為3k～148.5kHz；

　　明升88网址 速率：一般為幾百bps～幾十Kbps；

　　調製技術：FSK、BPSK、擴頻、OFDM調製、工頻過零調製等。

　　電力線寬帶（BPLC）明升88网址 技術

　　使用頻率：2MHz～30MHz之間。

　　明升88网址 速率：1Mbit/s以上，物理層速率最大為200Mbit/s，TCP/IP層速率可達80Mbit/s以上；調製

　　解調技術：各種擴頻明升88网址 技術、OFDM技術等。

　　國內外應用現狀及技術特點

　　國內應用現狀

　　低壓電力線載波明升88网址 在國內的應用現狀如下：

　　1、 低壓電力線窄帶載波明升88网址 技術

　　低壓電力線窄帶載波明升88网址 技術用於採集系統，應用時間較早，規模最大。近年來，隨著低壓電力線載波明升88网址 技術逐步完善，國內有十餘家（東軟、鼎信、曉程、彌亞微、瑞斯康、力合微等）企業專注於技術開發和應用，採用的技術主要有擴頻加窄帶頻移鍵控（FSK）、擴頻加窄帶相移鍵控（PSK）、正交頻分復用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM）等，在用電信息採集、智能家居能源管理、樓宇監視和路燈控制等領域均有大規模的應用。

　　2、 低壓電力線寬帶載波明升88网址 技術

　　最近幾年，低壓電力線寬帶明升88网址 技術得到了迅速的發展，在用電信息採集方面也有了大量的應用。我國多家公司的產品（深國電、中電華瑞、東軟、中信等）在電力線寬帶接入和基於電力線寬帶的用電信息採集等方面都有了較為成熟的應用。

　　為解決低壓電力線寬帶載波明升88网址 核心晶片一直以來依賴進口的問題，降低電力線寬帶載波相關設備的造價，實現電力線寬帶明升88网址 技術的自主發展，2010 年1月國家電網公司正式立項研製具有自主智慧財產權的電力線寬帶明升88网址 晶片及其實用化解決方案。

　　國內低壓電力線寬帶載波明升88网址 技術標準制定較晚，2010 年，我國發布了電力行業標準《DL/T 395-2010 低壓電力線明升88网址 寬帶接入系統技術要求》和郵電行業標準《YDB 055.1-2010 寬帶客戶網絡聯網技術要求 第1 部分：電力線（PLC）聯網》，全國電力系統管理及其信息交換標委會目前正在制定電力行業標準《智能用電電力線寬帶明升88网址 技術要求》。

　　國外應用現狀

　　1、 低壓電力線窄帶載波明升88网址 技術

　　國外低壓電力線窄帶載波明升88网址 應用在電力部門的自動負載控制和自動抄表

　　領域起步較早，歐洲，英國SWAB 公司1993 年就實現了地區範圍內遠方抄表、

　　自動收費、系統能源管理的功能。歐洲、美國以及國際上相關組織聯盟先後推出多種窄帶PLC 標準，並規定了技術類型，典型技術有：擴頻型頻移鍵控（S-FSK）、頻移鍵控（FSK）、相移鍵控（PSK）、多載波調製（multi-carrier modulation MCM，例如正交頻分復用OFDM或離散多音頻DMT）等。

　　基於IEC 61334-5-1 標準的S-FSK 技術以及基於IEC14908-2 標準的BPSK 技術方案，在歐洲及美洲各地已經有大規模的應用。基於OFDM的電力線窄帶高速載波明升88网址 技術正在興起。歐洲PRIME、法電G3-PLC、電氣與電子工程師協會IEEE、國際電信聯盟ITU 等聯盟組織針對OFDM 窄帶高速PLC 技術制定出相關標準，由於各技術標準的物理層參數例如頻段、編解碼方式、OFDM實現技術沒有完全統一，難以實現之間的互聯互通。

　　目前窄帶OFDM技術在歐洲部分地區已經開始推廣。國外的電力線載波明升88网址 晶片根據北美、歐洲等地區頻率、標準、電網特性開發，在國內也有一些推廣，但實際測試及運行結果並不理想，性能大多不如國內的PLC 產品。

　　2、 低壓電力線寬帶載波明升88网址 技術

　　從1997 年起，隨著高速PLC 調製解調技術和晶片技術的突破，電力線寬帶載波技術取得了快速發展。經過10 餘年的發展，電力線寬帶明升88网址 技術已日趨成熟，在電網側，電力線寬帶明升88网址 技術主要用於用電信息採集或高級計量系統（AMI）;在民用側，電力線寬帶明升88网址 技術主要用於家庭區域網（HAN）或室內網絡（In-Home Network）。

　　表1 國際電力線寬帶載波標準

　　技術特點

　　低壓電力線載波明升88网址 是目前採集系統應用在本地信道的主流技術，具有廣泛的適用性，主要特點包括：

　　1） 可利用的電力線網絡覆蓋面大，直接接入計量裝置，不用重新敷設專用明升88网址 線路，無需額外施工，節約相應投資;

　　2） 不用進行專門的線路維護，節約維護費用和使用費用;

　　3） 由於藉助供電線路作為明升88网址 介質，在保證供電正常的情況下同時也保證了明升88网址 鏈路的連接;

　　4） 配電變壓器的供電範圍與載波明升88网址 網絡域相同，有利於台區線損統計計算和台區用戶檔案管理。

　　工程應用

　　低壓電力線載波明升88网址 技術已經廣泛應用於國外AMI 的各個場合，在國內自動抄表領域也已經基本走上實用階段。目前低壓載波明升88网址 是國家電網公司採集系統中最主要的本地明升88网址 方式，所占比例高達70%以上。

　　目前除了採集系統，電力線載波明升88网址 技術涉及到的其他應用領域還有：

　　（1）路燈控制系統：實現實時控制、故障監測、節能控制等;

　　（2）智能家居：家用電器只需接上電源就可以實現網上控制和互聯;

　　（3） 樓宇控制和智能化小區：通過電力線載波明升88网址 方式對高層樓宇用電、小區公共照明等進行遠程智能化管理;

　　（4）光伏能源接入：利用電力線載波明升88网址 進行分布式光伏發電逆變控制和管理等;

　　（5）停車場管理系統、公共信息顯示系統、安全防盜及消防報警系統等應用。

　　本次主要介紹在用電信息採集領域的工程應用，包括應用方式、應用情況等內容。

　　1.應用方式

　　按照在採集系統中的應用方式主要劃分為全載波方式、半載波方式和混合方式等3 種方式。

　　（1）全載波方式 由集中器、載波電能表組成。

　　這種方式下，在台區變壓器供電範圍內，集中器與電能表之間直接通過電力線載波方式進行明升88网址 。無需採集終端，不需要再敷設專用明升88网址 線路，不需要勘測、調整網絡拓撲結構。

　　一般工作流程：集中器通過自動組網方式（包括主從式和分布式）與此集中器範圍內的載波電能表建立完整的路由關係。每日集中器定時發出抄收數據命令，通過低壓電力線按照當前的路由表與此集中器範圍內的載波電能表明升88网址 ，獲取電能表的各項數據。當有點抄任務時，集中器根據主站點抄命令與指定電能表按照當前路由表進行明升88网址 ，獲取電能表的相應數據。

　　適用範圍：適用於大部分情況。

　　（2）半載波方式 由集中器、採集器和485 電能表組成。

　　半載波方式下，集中器和採集器（載波型採集終端）通過載波方式明升88网址 ，採集器和電能表之間通過RS485 連接，需要額外敷設RS485 專用明升88网址 線路。

　　一般工作流程：集中器通過自動組網方式（包括主從式和分布式）與此集中器範圍內的採集器（採集終端）建立完整的路由關係。每日集中器定時發出抄收數據命令，通過低壓電力線按照當前的路由表與此集中器範圍內採集器明升88网址 ，然後採集器通過RS485 總線與485 電能表進行明升88网址 ，獲取線上電能表的各項數據。當有點抄任務時，集中器根據主站點抄命令按照當前路由表與指定採集器進行明升88网址 ，然後採集器與指定電能表通過RS485 專線進行明升88网址 ，獲取電能表的相應數據。

　　適用範圍：由於系統需要敷設RS485 通訊線路，所以適用於那些電能表集中安裝、容易或允許敷設RS485 的新建或規範的住宅小區。

　　（3）混合方式 一部分電能表通過全載波方式與集中器進行明升88网址 ，另有一部分電能表通過半載波方式與集中器進行明升88网址 。

　　混合方式根據現場實際情況不同，對於集中安裝的電能表，表箱旁邊安裝載波型採集器（採集終端），採集器與電能表之間通過RS485 總線方式進行連接;對於用戶電能表分散安裝，或因樓宇之間不允許安裝RS485 明升88网址 線等情況的電能表，直接安裝載波電能表;組網後的一般工作流程與上述兩種基本方式類似。

　　（4）三種方式的比較：

　　1）全載波方式的優勢是無需布線、易安裝、易維護，但成本相對高一些;

　　2）半載波方式的優勢是安裝設備量少，成本相對較低，但需專門布線，安裝施工難度和維護工作量多一些;

　　3）混合方式的優勢是應用靈活，能夠解決全載和半載混合模式的台區，但施工難度相對較大，管理起來複雜得多。

　　2.應用情況

　　（1）當前應用情況

　　載波明升88网址 方式成為低壓集抄系統建設的首選，在國網採集系統中得到了廣泛應用。在實際應用中還有如下總體特點：

　　1） 不受金屬箱體屏蔽的影響;

　　2） 不受鋼混建築物的影響;

　　3） 不同變壓器供電範圍之間基本不受影響;

　　4） 不需要人工干預，例如具備自動路由、自恢復等功能;

　　5） 系統運維量少。

　　（2）影響抄收成功率的主要因素

　　按照統計情況分析，載波明升88网址 方式在部分地區日抄表成功率未達到95%，總體歸納起來，影響因素主要包括：施工、地區差異、管理模式、產品質量等問題，具體如下：

　　1 、施工問題：

　　a） 未安裝載波電能表;

　　b） 安裝的不是載波電能表;

　　c） 載波電能表進線與入戶線接反，欠費停電後載波電能表掉電;

　　d） 業務流程在途;

　　e） 拆遷影響：樓房正在拆遷過程中，部分已在線的載波電能表斷電;

　　f） 載波電能表混裝：包括多種載波方案的載波電能表混裝和同一種載波方案不同版本的載波模塊混裝。

　　半載波模式特有的施工問題：

　　a） 電能表側的RS-485 明升88网址 線極性接反;

　　b） 採集器與電能表的RS-485 明升88网址 線接線鬆動、虛接。

　　2 、地域差異

　　a） GPRS 信號質量差;

　　b） SIM 卡不兼容;

　　c） 主站統計功能的差異;

　　d） 數據信息採集的數量不同。

　　3 、管理問題

　　a） SIM 卡欠費;

　　b） 集中器內部計量點的地址信息錯誤;

　　c） 採集器地址信息錯誤;

　　d） 故障電能表沒有及時更換;

　　e） 用戶電能表表前斷電。

　　4 、產品質量問題：包括設計質量和生產質量

　　a） 電能表給載波模塊提供的電源能力低於標準中的規定，造成載波模塊發射功率降低，導致載波明升88网址 性能下降;

　　b） 集中器主板與載波模塊之間抄表交互流程不合理，降低抄表效率;

　　c） 集中器死機、頻繁掉線;

　　d） 載波模塊生產過程存在的質量問題：各廠家使用的元器件質量、檢測環境不嚴格造成明升88网址 能力下降;

　　e） 半載波方式的RS-485 總線阻抗不匹配。