電力物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)探究

陳海林

摘 要 為了提高電為系統(tǒng)的自動化、信息化、智能化的水平，為用戶提供更加高效、實用的服務體驗，必須加強電力系統(tǒng)的通信技術(shù)。電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)是信息通信技術(shù)不斷迅速發(fā)展的結(jié)果，該技術(shù)的產(chǎn)生將有效提高現(xiàn)有的電力基礎(chǔ)設(shè)施與通信設(shè)施資源的利用效率。本文主要在研究分析物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上對電力線載波技術(shù)加以研究。

關(guān)鍵詞 電力物聯(lián)網(wǎng);電力線載波通信;電力基礎(chǔ)設(shè)施

引言

電子信息及通信技術(shù)的不斷發(fā)展，必將促建電力物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷進步與革新，這將同時帶動智能電網(wǎng)的智能化水平。在電力物聯(lián)網(wǎng)中，通信網(wǎng)絡對于實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)與傳感器件數(shù)據(jù)的采集來說十分重要，結(jié)合電力企業(yè)的具體配用電業(yè)務，電力物聯(lián)網(wǎng)中不同的環(huán)節(jié)具有不同的通信需求。所以，研究電力物聯(lián)網(wǎng)中重要的通信技術(shù)，對于增強電力系統(tǒng)運行的安全穩(wěn)定性和可靠性與具有重要作用。與此同時，它也能滿足節(jié)能減排、環(huán)境保護、和可持續(xù)發(fā)展的要求，推動電網(wǎng)結(jié)構(gòu)向著更高、更智能化的層次進行發(fā)展，為未來能源互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模建打下良好的基礎(chǔ)。

1電力物聯(lián)網(wǎng)對通信技術(shù)的需求分析

電力物聯(lián)網(wǎng)涉及電力輸、變、配 、用四大環(huán)節(jié)的各種配用電業(yè)務的信息通信。電力物聯(lián)網(wǎng)不同環(huán)節(jié)的不同業(yè)務對通信技術(shù)的要求不同。具體表現(xiàn)如下：

（1）要求較高SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送效率;

（2）計量與監(jiān)測的表計自動化;

（3）要求有更高的數(shù)據(jù)通信的帶寬;

（4）要求有開放的通信規(guī)約;

（5）要求有能夠擴展的監(jiān)測功能。

電力物聯(lián)網(wǎng)中不同配用電業(yè)務對通信技術(shù)的需求不同，以及針對電力物聯(lián)網(wǎng)的各個環(huán)節(jié)配用電業(yè)務不同通信需求，得出對于不同的業(yè)務應選用與其相適應的通信技術(shù)，以此保證網(wǎng)絡資源的利用率和信息的安全可靠傳輸。在電力物聯(lián)網(wǎng)的電力需求主要的是終端到終端類業(yè)務，這類業(yè)務對終端的傳輸速率要求比較低，沒有話音及多媒體類業(yè)務，中低速的通 信速率就能基本滿足其業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸需要。電力物聯(lián)網(wǎng)中需求側(cè)面對成千上萬的客戶，終端的安裝量是巨大的，只有電力所及的地方就可能存在需求類業(yè)務。因此，電力物聯(lián)網(wǎng)需求側(cè)業(yè)務要求只要有電的地方就要能夠通信，即通信線路分布必須十分密集。其次，電力需求側(cè)類業(yè)務在通信方面主要是上傳數(shù)據(jù)，接收控制命令，所以其上行流量大于下行流量，這 點需要特別注意[1]。

2電力物聯(lián)網(wǎng)的主要通信技術(shù)

2.1 電力線載波通信技術(shù)

電力線載波通信的信息傳輸介質(zhì)是現(xiàn)有的各種電力線，電力線是全球范圍內(nèi)覆蓋區(qū)域最大的有線網(wǎng)絡，用電力線作為網(wǎng)絡接入，不需要再次建設(shè)通信傳輸網(wǎng)，從而達到有電的地方就能有寬帶連接。隨著高速電力線載波通信技術(shù)的迅速發(fā)展，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)、語音 、視頻 和電力傳輸相融合的“四網(wǎng)合一”。電力線載波網(wǎng)絡建設(shè)比較靈活，可按照用戶需求以小區(qū)和以個人為單位進行安裝，成本低部署快，同時運維成本和用戶成本都很小。

2.2 光纖通信技術(shù)

光纖通信是一種以光纖作為物理傳輸媒介，以光波作為信號載體的信息傳輸技術(shù)。光纖通信具有帶寬大、容量高、低損耗、中繼距離長、抗電磁干擾能力強、無串擾干擾、安全性性高等特點。光纖由內(nèi)芯和烙覆層組成，由于光纖生產(chǎn)主要采用玻璃纖維作為原材料，所以是一種絕緣材料，不用考慮接地回路。光波在光導纖維中傳輸，信號傳輸過程中發(fā)生泄露的概率很小。由于光纖維特別細，因此在應用過程中占的空間很小。

2.3 短距無線通信技術(shù)

短距無線通信技術(shù)含有藍牙技術(shù)、WI-FI技術(shù)、IrDA技術(shù)、ZigBee技術(shù)、UWB技術(shù)等，藍牙是行業(yè)內(nèi)廣泛關(guān)切的短距離無線通信連接技術(shù)。它為一類關(guān)于無線數(shù)據(jù)和語音通信開放 的全球標準，低費用的短距無線相連是它的根本，能夠為固定的或移動終端裝置供應低 費用接入服務，藍牙極大的缺點為成本太高。無線網(wǎng)絡為以太網(wǎng)在無線方面的拓展，原理上只要求使用者在一個接入點的周圍一定范圍，與一些地區(qū)。IrDA是使用紅外線完成點到點 的信息傳輸技術(shù)，是無線PAN技術(shù)首次實施。IrDA重要優(yōu)勢是不需要請求所要采用的頻率 ， 所它的利用費用很低。而且擁有移動的通信體積很小、功率損耗小、相連接簡單、使用 便捷的特征。IrDA的缺點是它為一種視距的傳送，只能在兩個中間沒有其他物體阻隔且互相瞄準的裝置之間進行通信。ZigBee主應用數(shù)據(jù)傳送速度低和傳送長度小的各類電子裝置當 中 ，相較于藍牙 ，ZigBee 速率愈慢 、愈簡易 、功率損耗和費用也愈低。超寬帶技術(shù)是無線的載波通信技術(shù)，它不使用正弦信號載波，利用非正弦波在納秒級窄的脈沖完成信號數(shù)據(jù)傳輸， 所以，它所占用戶的頻帶比較寬，超寬帶技術(shù)具有如下優(yōu)點：系統(tǒng)簡單;發(fā)射的信號功率譜密度很低;對信道衰落敏感度低;截獲能為低;高定位精度等[2]。

3電力線通信技術(shù)在電力物聯(lián)網(wǎng)中應用的優(yōu)勢及局限性

上面提到的幾種主要通信技術(shù)的特點比較可知，這些通信方式傳輸距離近，只能適用 于電力物聯(lián)網(wǎng)感知層末端信息的采集。當采集好的信息需要匯集上傳至電力物聯(lián)網(wǎng)骨干通信網(wǎng)時，需要大量的接入網(wǎng)。如果接入網(wǎng)采用光纖通信技術(shù)，需要建設(shè)十分密集光纖網(wǎng)，這樣不僅需要巨大的投資，而且接入網(wǎng)的信息量不大也會造成通信資源的浪費。如果采用寬帶無線網(wǎng)絡作為接入網(wǎng)絡，同樣需要建設(shè)規(guī)模巨大的無線專網(wǎng)，投資也將十分巨大。而PLC通信可以使用電力輸電線此種介質(zhì)來完成載波傳輸，并且電力輸電線分布廣泛無須重復投資，能夠?qū)崿F(xiàn)有電的地方就能有寬帶連接。因此，使用PLC 通信作為電力物聯(lián)網(wǎng)中的接入網(wǎng)通信 方式擁有巨大的優(yōu)勢。但是，電力線自身就是個輸送電力的輸電線路，不是專門用于通信的通信線路，所以在電力線進行信號傳輸和其他專門用于通信的通信線路相比，電力線存在著許多的復雜性與不確定性?？偟膩碚f有三個：線路阻抗、負載阻抗和噪聲。

4結(jié)束語

確保電為物聯(lián)網(wǎng)正常工作，需要安全性強、可靠性高的通信網(wǎng)絡技術(shù)作支撐。本文沒有具體討論通信的可靠性和實時性，只是對電力物聯(lián)網(wǎng)的幾個通信技術(shù)進行分析，沒有對影響通信可靠性和實時性的因素進行單獨研究，所以這也是筆者日后研究的一個重要方向。

參考文獻

[1] 戚佳金，陳雪萍，劉曉勝.低壓電力線載波通信技術(shù)研究進展機.電網(wǎng)技術(shù)，2010，34（05）：161-172.

[2] 王瓊.基于物聯(lián)網(wǎng)的電力設(shè)備信息管理研究與實現(xiàn)[D].北京：華北電為大學，2013.