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电力线载波通信是利用电力线作为传输通道来实现数据传送的一种通信方式。根据传输线路的电压等级，可以将电力线载波通信分为高压电力线载波（35kV及以上）、中压电力线载波（10kV）和低压电力线载波（380/220V）。其中，中压电力线载波通信是利用10kV中压配电线作为传输通道的一种通信方式。中压电力线载波通信由于使用现有的、完善的中压配电线路作为传输通道，是唯一不需要线路投资的有线专网通信方式，具有投资少、设备简单、施工容易、维护管理方便、与电网建设同步、随新建工程开通快、覆盖面与电力系统一致等优点。随着现代微电子技术和通信技术的发展，中压电力线载波通信设备的性能得到了大幅度的提升，中压电力线载波通信在电力通信中也受到越来越多的关注。

在电力用户用电信息采集系统中，集中器等终端设备与电力公司主站系统间的通信主要采用的是GPRS通信。但是，随着用电信息采集覆盖率的提升，部分偏远山区由于没有GPRS信号导致终端设备无法与主站系统通信。为保证用电信息采集的全覆盖，可以采用中压电力线载波通信，将无信号处终端设备的数据通过中压配电线路传输到有信号处，再通过GPRS通信将数据传输到主站系统，从而实现无信号处终端设备与主站系统间的通信。为了帮助研发及实施人员更好地理解中压电力线载波通信在用电信息采集中的应用，本文对相关问题进行了分析。

1  信道特性

中压电力线载波通信的物理信道是中压配电线路，主要包括架空线路和地埋电缆线路两种。其中，架空线路主要分布于城郊、村镇及山区，而在城市主要是地埋电缆线路。中压配电线是用于传输电能的金属导体，在线路上以高频载波信号传送数据，不需要敷设专门线路，即可实现配电网中节点之间的通信。由于对供电可靠性的要求，中压配电线路能很好地抗拒自然灾害及外力破坏，且有专人维护和修理，从而能有效地保证载波信道的通畅。由于中压配电线路属于电力公司所有，因此不需要向电信等运营商支付运行费用。

与高压电力线载波通信所用的高压输电线路相比，中压配电线路中的接入设备较多，运行方式灵活、用户负荷投切存在随机性，噪声较大，且线路上的耦合器等容性设备会引起信号的衰减。由于分叉、“T”接太多，出于成本考虑，不能像高压电力线载波通信那样在线路分支处使用阻波器，故载波信号的多径衰减比较严重。但是与低压电力线载波通信所用的低压电力线相比，中压配电线路的信道环境是较好的，尤其是线路负载和环境干扰很少的偏移地区。根据经验，中压电力线载波通信的距离一般可以达到几千米至十几千米，在线路坏境很好的地方甚至可以达到20千米以上。

在通信系统中，当信号源的输出阻抗与负载的阻抗匹配时，传输到负载上的信号功率是最大的。当两者的阻抗不匹配时，则传输到负载的信号就会大大衰减。在实际中，中压配电线路的阻抗特性是随线路拓扑结构、接入设备情况及载波信号频率等而变化的。为了减小因阻抗失配引起的信号衰减，就必须对中压配电线路的阻抗特性进行理论计算和测试分析，并根据计算和分析的情况合理设计中压载波通信设备的输出阻抗。

2  耦合方式

中压载波通信设备不能直接与中压配电线路相连，必须通过专门的耦合设备，将载波信号耦合到中压配电线中。目前常用的耦合设备有2种，分别是一体化电容耦合器和卡接式电感耦合器。

一体化电容耦合器是耦合电容器与结合滤波器的组合，适用于10kV架空线路。该设备包含高压电容、调谐电容、阻抗变压器、排流电感、熔断器、防雷器件、放电管等器件，可以实现高频载波信号的传输、滤波及阻抗匹配，还可以实现对工频高压、操作过电压、雷电过电压的隔离。在实际使用时，一体化电容耦合器的线路侧端子通过高压电缆线与10kV架空线相连，电缆侧端子通过高频电缆与中压载波通信设备相连，接地端子接地。一体化电容耦合器的接入方式有单相-地耦合、三相-地耦合和相-相耦合，出于设备成本的考虑，在实际中一般使用单相-地耦合方式。

卡接式电感耦合器适用于地埋电缆线路，可以直接套在电缆的外侧。它利用电磁感应原理，将载波信号耦合到电力电缆屏蔽层和3相芯线进行传输。

3  关键技术

为了实现中压电力线载波通信，并抵御来自线路上的不利因素的影响，中压载波机应具备以下关键技术。

3.1  调制和解调

将数字信号调制成载波信号，从而可以发送到中压配电线路上进行传输。从中压配电线路上接收到载波信号后，再将载波信号进行解调，转变成数字信号。在电力线载波通信中，常用的调制和解调方式有FSK、BPSK和OFDM等。其中，ODFM技术具有较高的传输速率和较强的抗干扰能力。

3.2  纠错技术

在将数字信号调制成载波信号前，要先对数字信号进行编码。在将接收到的载波信号解调成数字信号后，还需要对数字信号进行解码。编码和解码能有效减小噪声干扰等对信息完整性的破坏，保证了中压载波通信所要求的误码率。常用的有卷积码、里德-所罗门码及重复码等，这些编码和解码技术可以单独使用，也可以交织使用。

3.3  自由路由功能

若出现负荷翻转或某些节点发生故障，会导致从载波机与原有主载波机失去联系，这时从载波机能够自动寻找其它能够通信的主载波机，并在设定时间范围内，与该主载波机建立载波通道，构建网络关系。自由路由功能可以免除线路结构改变时需要人为的去更改从载波机的网络参数，省去了大量的现场工作，具备很高的经济效益。

3.4  中继功能

当载波信号在中压配电线路上的传输距离过远时，信号强度会严重衰减。为了保证在接收端仍能接收到具有较高信噪比的载波信号，需要中压载波机具有中继功能，能对接收到的载波信号进行中继转发，从而实现长距离传输。

3.5  防雷技术

中压载波机的工作地点往往位于野外，当中压配电线路受到雷电冲击时，就会受到雷击浪涌的影响。为了保证设备的长期正常运行，在中压载波机中采用了先进的防雷电路，能有效避免雷电冲击带来的影响。

3.6  配置功能

中压载波机需要配置通信地址等参数，可以通过数据接口进行就地配置，也可以通过主载波机发送命令对从载波机进行远程配置。

4  结束语

中压电力线载波通信属于有线专网通信，能很好地抵抗外界干扰，也避免了无线公网通信中的收费、拥堵等问题。由于使用现成的、分布广泛的中压配电线路作为传输通道，不需要为通信铺设专门的线路，极大地节省了建设成本和维护成本。随着技术的逐年进步，中压电力线载波通信的传输距离和通信速率会进一步提高，其在用电信息采集中必将有广阔的应用前景。