电力线载波亮出节能新牌

（张皓）电力线载波通信除了能实现传统应用领域内的自动读表等功能,还将拓展到对水、电、气、热的有效控制管理,从而达到节能降耗的目的.

刚刚结束的十七大在《促进国民经济又好又快发展》的报告中提到,必须把建设资源节约型、环境友好型社会放在工业化、现代化发展战略的突出位置,落实到每个单位、每个家庭,落实节能减排工作责任制.

国家在大力提倡节能减排,节电也是其中的一个重要组成部分.通过电力线载波进行数据传输,可对用电实行有效的计量和管理.例如某高校为了控制教室的照明,将低压电力线作为复用的网络传输通道,通过它双向地传输控制指令和数据,结合在电力线上需要进行控制管理的照明灯具,布设智能终端控制节点,设置控制中心,实现教室照明网络程序智能化管理.全校500个左右的教室接入了节能管理系统后,晚自习可以根据时间段,开启或闭合不同数量的教室照明,减少不必要的晚自习教室数量.校园里的路灯也可以随每年的季节日照时差以及每天的时段,自动地调整开启、闭合的时间,同时还可对路灯进行1/2、1/3、1/4等的开启或闭合.电力线载波通信在节约型校园的建设中起到很大作用.

惟一不需要线路投资的

有线通信方式

电力线载波(PowerLineCarrier,PLC)通信是利用高压电力线(通常指35kV及以上电压等级)、中压电力线(指10kV电压等级)或低压配电线(380V/220V用户线)作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式.“十一五”电力通信规划把电力线载波通信技术的研究列入了重大研究课题之中,反映了电力行业对电力线载波技术和设备发展的需求和要求.低压电力线载波指应用于380V及以下电压等级的电力线载波通信,主要应用于传输电线上网、用户抄表及家庭自动化（即本文中所述）.

由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介,因此它具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点,是惟一不需要线路投资的有线通信方式.

X-10协议就是一种以电力线为连接介质,对电子设备进行智能化控制的通信协议.所有的开关、电器、电灯、传感器都用这种协议就可以相互交流,就像普通话平台一样.X-10协议可以有256个不同的地址,如果需要多个器件响应同一个指令,只需将它们设为同一个地址.X-10协议具有良好的兼容性,只要产品厂商遵循这个协议,那么各个厂商之间的产品就可以相互通用.X-10协议的控制命令由120KHz脉冲串组成,在1ms时间内,有脉冲表示为“1”,无脉冲表示为“0”,电源频率过零点同步.每个X-10数据包含有标识、房间编码和单元/功能编码,共22bit.

电力线通信是先将数据调制成载波信号或扩频信号,然后通过耦合器耦合到220V或其他交/直流电力线,甚至是没有电力的双绞线上.电力线载波通信不仅提供了实用的新兴通信手段,而且具有利用现有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等优点,显示出了良好的前景和市场潜力.

将应用延伸到

电力线覆盖的角落

以中低压配电网电力线作为信号载体实现通信,是20世纪90年代中期以来各国电力与通信界研究的一项前沿技术.该技术在电网自动化、自动抄表、楼宇自动化等领域已得到广泛应用,尤其是对电网的市场化运行有特别重要的意义.

在近几年的实际研究和应用中,电力线通信技术的研究与应用范围不断扩大,涉及的领域主要有:各种表记读数的自动抄收、用户需求侧管理(D)、负荷的自动监测与自动切换、远端用户的电源供电质量、电压稳定（干扰、谐波）等的监测、楼宇自动化系统、家庭安全防范系统、电力线局域网等.

电力线载波技术最大的优势就是充分利用电线,只要电线能够达到的地方就能够实现管理,不用单独布线、重复布线,在现实环境中该应用比较容易实现.最早的应用就是远程抄表系统,它是集计算机、数字通信等多项高新技术于一体的抄表系统.系统可以随时抄取用户用电数据,无论点抄、现抄或定时抄都不受时间段限制,抄收准确率100%.电力线抄表具有抄收速度快、计算精度高、抄表同步性好、随时进行用电数据信息统计、与银行系统联网实现网上缴费等功能,可以缓解抄表人员的劳动强度、降低供电公司的人力成本、减少抄表误差和便于计算线损.

电力线抄表系统可以实现居民住宅水（电、气、热）表由人工逐户抄表、管理收费转换为自动化、信息化、网络化、智能化.初期已经实现在住宅、商用和学生公寓水（电、气、热）表的远程自动抄表、控制、管理和收费.远期可以全面实现所有公共场所（市政、企业、社区）水、电设备的自动控制和节能管理.

例如,北方供暖的时间比较长,北京是每年的11月15日到第二年的3月15日,共4个月的时间,通过节电控制技术也可以间接实现对供暖的管理.在供暖建筑的管道上安装一个电磁阀或是特制的可以通过电力载波控制流量的阀门,如果供暖单位晚上不上班,则不需要达到和白天同样高的温度,只要供暖管道不破裂,水不会在管道中冻上就可以.利用电力载波控制这个阀门,调节供暖的水流量,可以通过程序精确设定在夜间开半个小时,停一个小时,实现阶段性供暖.这样既可以节省燃料（无论燃料是油、气还是煤）,还可以节省供暖的水泵用电（流量小电机工作得少）.

而水表气表周围多数情况下也可以方便地实现电线的连接,添加模块后也就可以实现远程管理.

推广步伐还需加快

建设部文件指出“二十一世纪住宅中应有自动抄表系统,并且作为是否应用高科技技术的条件之一”.

国家发改委早在2004年经济体制改革指导意见中就提出“推行分时电价制度,加大城市供水阶梯式水价实施力度”.虽然这些政策为电力线载波集中抄表控制系统开辟了广阔的市场前景,但是这一技术的推广还存在一些问题:

1．电力线间歇性噪声较大（某些电器的启动、停止和运行都会产生较大的噪声）,一些寄生的各类干扰,如谐波、浪涌和瞬变会影响传输数据的准确性,当传输的数据对供需双方都有利益相关时,无误传输就显得很重要.

2．信号衰减快、线路阻抗经常波动等使传输的距离受到限制.在不考虑电表模块参与中继的情况下,信号一般能传500米以上,如果加上中继功能,能够大于1.5公里.

3.多种不同类型的电源线对信号所呈现的特征阻抗和衰减常数不一样.

4.不同的用电负载有不同的特性,负载情况也在经常变化.

5.电源线上除50Hz交流电外,还存在不同来源的多种电磁干扰,窄带的宽带的均有.

除了上述技术方面的原因,在市场方面也有一些障碍需要跨越,例如:相关产品还没有形成规模化生产,成本相对较高,电力抄表的应用已经成熟可靠,但是推广到水、电、气、热的综合智控系统,是否能长时间稳定可靠地运行还需要时间的考验,并在实际应用中逐渐磨合完善.