薛峰
清远市电创电力工程安装有限公司清城通信分公司 广东省清远市 511500
摘要：在我国科技的发展，各领域的技术水平逐渐提高的今天，电网智能化需要灵活方便、经济实用的通信方式支撑，电力线载波通信被认为是最佳的通信方式之一。
关键词：高速电力载波；通信网络；组建；协议
引言
电力线载波通信技术，英文简称PLC(Power LineCommunication)，是指利用己有的配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。该技术出现于上世纪二十年代初期，最早主要应用电力线传输电话信号。
1电力载波通信的内涵
电力载波通信简称PLC，其应用范围十分广阔，无论从电力调度通信、IP网络、小水电控制、配网自动化、直流输电领域，还是图像传输、系统监控、远方抄表、继电保护、数据采集方面都能够发挥其价值。该技术基于现有电力线，即传输媒介为220V或380V的低压配电线，依托载波方式模拟数字信号对信息数据或语言数据进行高速传输的通信方式。电力载波通信突出开放式网络结构，不单单局限于点对点通信的范畴，不需要重新架设网络，只要有电线，就可以完成视频、数据、语音和等多种服务的承载，最终形成智能的物理实体与自我标识、感知连接和网络传递。载波电力线优点在于安装简易、配置灵便，可以满足用户对高带宽的需求。由于信息传输介质无需再次建设，因此宽带连接的覆盖范围极广。其次，电力线载波网络建设运维成本很小且机动灵活、成本低部署快，能够进行视频各种综合业务传输服务。最后，在电力线设计方面具有施工周期短、投资成本低、安全系数可靠性高和等时性特征。基于此应该加大开发与利用，确保电力系统安全、经济、稳定运行。
2高速电力载波通信网络的组建及协议
2.1分布式数据存储
电力载波网络的时变性，获得在线路良好与线路恶化状态下区块链节点的拓扑结构的基础上，利用区块链技术对电力载波网络数据进行分布式存储。分布式存储是指每个电力载波网络节点都有属于自己的独立且完整的数据存储。为了缓解由于电力载波网络拓扑节点上的设备运行业务突增，而造成的错误率上升、能量消耗大的问题，区块链通过哈希计算区块中的所有交易，以一棵Merkle树的形式，存储电力载波网络数据。从而降低错误率，减少能量消耗。
2.2电能计量监控模块设计
（1）电能计量监控模块硬件设计从整体上主要有两个模块，分别是电能计量模块与电力载波通信模块。其中电能计量模块主要是由电能计量芯片(IDT90E32)、单片机(HT6015)、电压、电流采样电路等外围电路构成。为保电能计量高精度，还需要注意互感器的选型以及抗混叠滤波器的设计：1）选择1.5A/5mA的电流互感器，其精度则需要控制为0.05级。2）为避免因为采样而引发的失真问题，选择抗混叠滤波器设计。电压用电阻分压方式采样，电流用CT采样，CT电流比和负载电阻需根据实际量程范围进行选择。3）借助于东软载波芯片SSC1653进行电力载波通信模块的基本结构，其中SSC1653的作用就是将从电力线上接收的调制信号进行有效调解，然后再将所得到的数据借助于串口传给单片机，并将单片机返回数据信息进行FSK调制，最后再经过滤波电路和耦合电路将信息发送到电力线网络之中。（2）电能计量监控模块软件设计整个模块在上电之后，单片机就可以进行初始化处理，然后再分别对载波芯片与计量芯片进行相关初始化运行设置，以此来保障载波通信与计量功能能够维持正常运行。在程序进入到主循环之后，则会一直等待主站集中控制器所发出的指令，在接受指令之后则会进行相关处理，并将计量数据通过载波信道传递给主站。
2.3串口操作
协议中MAC子层主要进行串口流数据的发送与收录，并且按照规定时刻与AN1000相互联系，方便进行数据信息的交换与传输。针对二者相互通信的方式通常是采取直面对象的规划工序进行，能够实现多种类型的MAC工作，包含有RS232设计与Win32Port等系列设计方式进行。前者对相关串口工作进行抽象规划，将电力通信网络中的全部相关接口重新组织，形成行的联系，即Win32Port是根据前者的概念引出，并且解决了通信的下端接口，串联中使用API函数进行计算设计。进行串口操作时，首先将电力通信的内部系统按照令牌指示进行启动，在启动环节，如果产生两个串口连接线，就可以把这两个线路程序当做该操作内容信息的录入与读取。此外，根据常规原理进行录入读取的程序设计，并通过内部关系网络进行数据启动，也可以进行信息数据的重新规划，防止出现重大事故时直接通过串口进行事件的处理，而是按照串口程序将内部事故的通信信息发出，外界接收信息后提出针对性的解决措施与解决行为，并且将此次事故进行收录。相较于传统处理程序显得更为灵活，将通信信息的传递时间大大缩短，提高处理意外事故的效率。
2.4跨频带电力线载波信道特性
新一代PLC通信的频率范围在0.15~10.0 MHz，国内外信道研究测试主要集中在窄带9~500 kHz和宽带2~30 MHz，需要重点研究0.5~2.0 MHz频段的信道特性，包括信道的衰减、输入阻抗、噪声及串扰、多径传输带来的符号串扰，以及随时间的变化等特性。鉴于所考虑的频段包括低频、中频和高频，将重点研究中短波无线信号在电力线上的干扰情况，及PLC对无线信号潜在的干扰，对150~500 kHz、0.5~1.6 MHz和1.6~10.0 MHz不同频段上的噪声、阻抗、信号衰减、信噪比和其随时间的变化等关键信道参数进行比较和分析，为设计新一代智能PLC提供理论和实际的依据。
2.5建立消息循环
电力通信网络存在初次运行的过程中，内部通信指令会将此次消息循环的时段传输到AN1000数据库中，并把其中存在返程消息进行自由录入，加以保存，保存内容有数据信息的时段、运行形态与信息的披露形式。并且在进行电力通信网络的自我程序监查中，根据网络线路的运行状态，当电力通信网络中存在返程信息为0时，可以进行系统内部指令的自我传递，即在指令输出地质重新规划令牌、令牌信息发出机制等，避免数据信息的遗漏。在消息循环建立之后，要想将信息进行逐级传递，首先要进行级别令牌的设置，即：在电力通信网络运行过程中，出现下级消息不能进行上级消息收录，就将此处保存在案，通过对电力数据信息的时段节点进行标记，并设置相关联系，将其录入网络通信的构件中，在没有初见数据传输失败的情况，就可以进行下一级的数据节点传输。
结语
目前，已有相关公司正切入这一市场，积极与国外相关公司联系、合作，相信在未来的几年内，就能推出真正适应国内市场需求的电力线载波通信芯片，为载波通信打开一个光明的前景。
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