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電力線載波通信技術的現狀與未來

字體: 放大字體  縮小字體 發布日期:2018-11-05  來源:環球表計  瀏覽次數:1181
 國網的用電信息采集系統建設已經基本完成,現在我們都在講電力大數據、智能電網。是的,用戶用電可以產生各種豐富的數據,但是數據就像貨幣,流通才具有價值,故而電力數據傳輸“路線”——電力通信技術的研究是建設智能電網舉足輕重的一環。電力線載波通信技術已經基本覆蓋全國幾億電力用戶,是現在電力通信主導采用方式,其中,70%的本地通信方式采用窄帶電力線載波通信技術(10kHz~500KHz)。

 

中頻(寬帶)電力線載波通信技術(低于12MHz)嶄露頭角

在電力信息通信基本“路線”建好以后,隨著智能電網的發展,電力系統對數據采集實時性要求越來越高,所需傳輸的數據越來越多,傳輸的數據從“小顆粒”變成“大顆粒”,還有視頻傳輸需求。而隨著傳輸數據量越來越大和信息的多樣化,需要的“路線”肯定會越來越寬,需要的通信系統肯定也將愈加完善。

 

窄帶載波通信方式的通信速率慢,自動采集成功率低,成為本地通信的技術問題解決的瓶頸。因此,國網利用電力線通信無需重新布線的優勢,重點開發寬帶電力線載波通信的應用。寬帶電力線載波通信在保有窄帶電力線載波通信技術通信技術低成本、免安裝維護優點的同時,極大地提高了通信速率。

 

從國網體系來看,要求電力線載波通信技術可以適應多種業務需求。寬帶電力線載波通信能夠實現海量用電信息采集數據24小時實時傳輸,并且通過臺區識別、相位識別等功能,獲取各種信息,使大數據分析成為可能。此外,寬帶載波支撐智能化目標所需的高速雙向通信網絡建設,有力地支持企業用電管理、能效管理、智能家庭互聯。對于售電來說,基于寬帶載波可以使發電、售電企業及時獲取重要數據,實現按需求生產、按需求采購的目的,將有力支撐市場化電力交易,促進市場化運作的良性發展。故有專家稱寬帶載波通信技術是未來發展的趨勢。

 

中頻電力線載波通信技術的發展(此部分內容數據整理自網絡)

近幾年,國網對寬帶電力線載波通信技術智能電網應用進行了大量研究:


  • 2012年7月,國家電網公司“千人計劃”專項項目——“新一代智能電力線載波通信關鍵技術研究”項目啟動,并于2014年11月26日通過驗收。


  • 2014年10月14至15日,中國電科院在京組織召開用電信息采集系統低壓電力線寬帶載波通信技術標準研討會,聽取了中國電科院計量所關于低壓電力線寬帶載波通信單元技術規范、檢驗規范及通信協議的匯報。

 

  • 2016年寬帶載波技術在國網公司用電信息采集中的應用迎來了突破。重慶成為了寬帶載波推廣和深化應用的先驅,重慶市電科院在國內率先在實驗室/現場開展低壓電力線寬帶載波通信性能測試技術研究,并公布了在大型公變約700戶臺區進行現場寬帶載波通信互聯互通測試結果。

    同年的三次招標中,單三相電能表及采集器、集中器中寬帶載波通信單元的需求量分別占到招標總量的3%、6%和11%,合計招標470.90萬只,占比6%;2015年僅招標132.59萬只,占比為1%。

     

  • 2017年國網用電信息改造的過渡之年,江蘇省電科院完成寬帶載波模塊互聯互通測試。

    同年6月,國網發布《低壓電力線寬帶載波通信互聯互通技術規范(Q/GDW 11612---2016)》詳細規定了寬帶載波通信標準的物理層、數據鏈路層、應用層協議以及相關檢驗技術規范,并于7月組織全國范圍內的廠商及專家召開了宣貫會。

    電力公司對原有的窄帶模塊的采購趨緩,而國網第一次招標中寬帶載波模塊單元的需求量達到726.98萬只,占招標總量的比重大幅提升至26%。

     

  • 2018年5月22日,由中國電科院、國網信通產業集團等企業聯合制訂的IEEE1901.1《適用于智能電網應用的中頻(低于12MHz)電力線載波通信技術標準》正式發布實施。

    該標準是以國網《低壓電力線寬帶載波通信互聯互通技術規范》為基礎進行大量創新,提出以OFDM、雙二元Turbo編碼、時頻分集拷貝為核心的物理層通信技術規范,以及以信道時序優化、樹形組網、多臺區網絡協調為代表的數據鏈路層技術規范,提高了通信信號)的收發質量和數據傳輸性能。

    該標準的發布,填補了中頻電力線載波通信應用在智能電網領域國際標準的空白,提升我國在物聯網領域的國際影響力和話語權。IEEE1901.1標準通過構建高帶寬、高可靠、低時延、低成本的電力線通信網絡,支持遠程自動抄表、配電臺區監測等多種應用場景,實現以電力線載波通信為基礎的物聯網技術在能源互聯網中的有效應用。


小編有話說:從寬帶電力線載波通信的小范圍的項目應用到國網招標,再到標準的一點點制定完善,寬帶電力線載波通信一直在發展推進,但是一直沒有大規模的落地應用。此前,寬帶電力線載波通信在現場應用,互聯互通是一個大問題,互聯互通可以節約大量投資、提升運維效率。有專家認為,解決互聯互通問題后,億萬級寬帶載波應用將逐漸浮上水面。而經過寬帶電力線載波通信這幾年的研究測試,IEEE1901.1標準對物理層通信、數據鏈路層都進行了技術規范,還將繼續研究其他層級的技術規范,可能會實現寬帶載波的互聯互通,成為寬帶電力線載波通信技術規模化應用的開端。

 

總結

對于國網來說,寬帶載波可以幫助實現多表合一、自動上報、信道監測與管理、戶變關系識別、線損、反竊電、新能源(光、風)接入、電能質量、用能分析在內的等營配調多種領域內的應用。

 

對于其他企業來說,寬帶電力線載波通信技術可以加強企業核心競爭力,比如青島東軟公司推出了符合IEEE1901.1國際標準的寬帶(中頻)載波通信芯片,并在今年8月完成互聯互通認證,獲得國際通行證,下一步東軟將依托集成電路的硬件優勢和低壓載波通信業務的技術優勢,發展了包括智能樓宇、智慧家庭和智能小區在內的智能化業務。未來,隨著智慧城市的發展和居民對家居智能化的要求提高,寬帶載波可以幫助企業未來在智能化業務找到新的業績增長點。

 

當然,寬帶載波與其他短波設備之間協同共存問題還依然有待解決,國網等行業專家也在不斷研究。隨著寬帶載波億萬市場的浮現,在電能計量領域也將有著長足的發展,智能電表也許也將面臨著窄帶載波通信向寬帶載波通信的升級,值得期待。

 
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