南华大学电气工程学院毕业设计

引言

电力线通信(PLC)是电力系统特有的通信方式。电力线通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。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，同时也是唯一不需要另行铺设线路、增加投资的有线通信方式。

该种通信技术由来已久，早在20世纪初就已经出现了。当时，主要用于中高压（大于11kv）输电网上的监控、设备保护、远程指示以及语音传输等方面。从20世纪50年代开始，电力线通信的应用拓展到了低压（220/380v）网络上。主要用于电力线自动抄表、电网负载控制等方面。到了20世纪90年代，随着人们对家庭网络化和Internet宽带接入需求的增长，遍布城乡各地的低压电力网再次引起了人们的关注。用电力线作为通信媒介，通过联网设备实现基于电力线的Internet接入、智能家庭网络、智能小区网络和工业自动化控制等。然而，由于电力线传输过程不存在固定不变的特性阻抗且变化复杂，还存在大量的干扰噪声和突出的电压－频率衰减特性，因此长期以来使得人们无法将宽带通信技术应用于电力线通信。直到本世纪初，伴随着通信调制技术、自适应信号处理以及差错编码控制技术的进步，特别是OFDM(正交频分复用)技术的出现，才使得电力线作为一种高速可靠的通信信道成为可能。当前，电力线作为一种分布广泛，不需另行布线，连接方便而又能提供高达10Mb/s乃至100Mb/s的信道容量的宽带通信媒体，再次引起了人们的重视，成为广大学者和工程师们的研究热点。

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1 绪论

1.1 研究电力线通信的意义

电力线通信是指利用电力线传输模拟和数字信号的一种通信方式，即高频的通信信号与电力工频电流通过占用不同的频段来共用电力线网络传输。目前的通信方式主要分为有线通信和无线通信两种。无线信道资源宝贵而有限，远不能满足人们的通信需要。常见的有线通信方式，如光纤、同轴电缆、双绞线等，布线安装需要大量的人力物力，且安装周期长。目前电力线通信技术正日益引起人们的关注。电力网是一个入户率最高的物理网络，而现有的功能仅仅是传输电能。利用现有的电力线网络资源潜力，在不影响电能传输的基础上，实现窄带或者宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信、卫星通信之后的又一通信网，可以简化通信设备线路，节约建设成本。而且电力线通信在办公和家庭组网中有特殊的优势，室内插座随处可见，可以使得通信设备即插即用，移动方便。国内通信事业发展迅速，但专门的通信网络覆盖范围还不足。但我国拥有世界第二长的电力输电线路，若能利用现有的电力线网络进行通信，将会对国内电信市场和互联网发展提供极大的空间。

电力线通信技术应用广泛，主要有下面三个方面:

(1)最传统的应用是电力系统自动化控制。远程实时监控进行负荷控制、继电保护，提高电力公司管理水平;需求端管理、远程自动抄表系统方便了用户，也为公用事业公司节省了费用。

(2)利用电力线通信技术，可以组成小区配电变压器范围内的宽带接入网，用于解决网络的“最后一公里”的瓶颈问题，实现光缆通信与家庭的连接，为用户打电话和接入互联网提供新的选择。

(3)可以利用遍布室内的电源插座组成办公室或家庭局域网，提供室内组网、家庭自动化、安全消防等服务，构建智能化小区和智能化大楼。

1.2 电力线通信发展现状

1.2.1 国外电力线载波通信技术的发展

电力线载波通信技术出现于本世纪二十年代初期，十多年前，在美国就有用电力线作为家庭总线的产品—10X系统。在德国，已研制出称为“电网在线”的

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技术，该技术使用户只需要一台专用调制解调器就能通过电力线上网，用户只需把电脑中的网卡与这只外置的调制解调器接通，然后将插头插入任意的电源插座便可上网了。这项技术的最大特点是数据吞吐量大，目前己可以达到2Mb/s。电力线通信目前在欧洲(瑞典、芬兰、德国)发展较快德国政府制定了电力线通信规则(规定最小发射及噪声电平)

在美国，由思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司组成的“家庭插电联盟”(HomePlug Powerline Allianee，简称HPA)在2000年4月成立，致力于创造共同的家用电线网络通信技术标准。美国AMD、Conexant Systems、Enikia、Intellon、Motorola、Panasonie、S3下属的Diamond Multimedia、Tandy/RadioShaek以及Texas Instruments等都参加了HPA。此外，经营采用电力线的家用网络供应商，有美国Intellon及Ambiant Technologies等公司，现己发展成为由90家公司组成的企业集团，并己选用Intellon公司的技术，作为统一技术标准的基础。1999年6月26日，“家庭插电联盟”发布了该标准的第1个版本Home-Plug1.0。在电力线家庭网络中，只需在事先安装好的万能插座上插入电源插头即可构筑起WLAN。因为使用的是安装在室内的万能插座，所以省去了布线工程，具有成本低、安装和连接容易等优点。数据传输速度为14Mb/s。目前日本的九州电力正在策划电力线互联网。九州电力计划通过在电线杆上架设光缆来构筑高速网络并提供互联网接驳服务。而电力线通信则用于光缆通信网与家庭的连接。系统的构成如下，在家中需要设置的是个人电脑与电源插座之间的电力线Modem，后者将个人电脑的数据信号转换成模拟信号送往电力线。模拟信号由设置在电线杆上的局端设备筛选后转换成数字信号再送到光缆。电力线Modem的最大传输速度为3Mb/s，采用OFDM技术，其特点是即使在窄带宽下也能够发出大量的数据。

总之，电力线通信技术除了可以利用现有的电力线路外，这项新技术还有速度高、价格低廉和可以不间断上网的特点。其数据传输速度可以达到10Mb/s。

1.2.2 国内电力线发展概况

电力线通信在我国应用起步较早，但与欧美相比，仍然处于初级阶段。从相 关产品开发来看，独立设计开发的电力线通信芯片还比较少。但国内科研机构和 厂商己开始重视这方面的研发。在南京，电力部门在三年前就开始利用电力线通

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