重新认识电力线载波通信

1深圳市业通达实业有限公司2目录一、电力线载波通信发展历程二、业通达公司及项目简介三、全数字载波机应用情况3电力线载波通信发展历程4输电线是电力系统特有的、巨大的资源。除局端外，管理路径与输电线路径一致发电220kv220kv220kv变电站110kv110kv110kv110kv升压变电站110kv110kv10kv10kv10kv10kv10kv10kv10kv10kv10kv10kv35kv35kv35kv35kv35kv35kv35kv变电站变电站变电站高压输电网络通信系统配电网络通信低压电力线接入系统220v市电220v市电500kv以上5电力通信发展历程及趋势全数字载波机将进入高速发展阶段未来的电力通信将以光纤和全数字载波机为主要通信方式大变电站、环网的通信方式是以为光纤主，载波备用；中、小变电站及农网自动化的主要通信方式为全数字载波机。62000年前后，随着数字技术的发展和应用，中国电力线载波通信设备出现了重大技术变革，但国内外都没有相应的产品标准，载波机市场曾一度出现混乱局面，各厂家各自称自己生产的载波机为全数字、数字、准数字、数字式、数字化、多媒体等。在这种情况下，2001年11月由国家电力部通信专业委员会和全国工业产品生产许可证办公室在北京共同组织召开了[中国电力载波通信行业生产许可证发证范围及执行]标准讨论会。会议邀请了业内资深专家、部分有影响的载波机厂家。会上就载波机分类展开了激烈争论，深圳业通达公司代表详尽阐述了将载波机分为全数字、数字化、模拟三大类载波机的科学性及必要性，得到了行业领导和专家的赞同。载波机分类标准出台7电力线载波机产品生产许可证（发证）实施细则附件1电力线载波机（类）产品生产许可证申证单元、发证范围及执行标准序号申证单元发证范围执行标准1全数字电力线载波机峰值包络功率≤40WGB/T7255-1998(等同IEC495-1993）2峰值包络功率＞40WGB/T7255-19983数字化电力线载波机峰值包络功率≤40WGB/T7255-19984峰值包络功率＞40WGB/T7255-19985模拟电力线载波机峰值包络功率≤40WGB/T7255-19986峰值包络功率＞40WGB/T7255-19987电力线数据传输装置380V电压等级≤35KVGB/T7255-1998IEC61334-1996-20008电压等级≤380VGB/T7255-1998IEC61334-1996-20009继电保护收发信机各种电压等级GB/T15149-1994DL/T524-1993注：以上1～6项中，同类产品高功率的生产许可证可以代替低功率的，反之不可代替。2002年1月全国工业产品生产许可证办公室颁布了《电力线载波机产品生产许可证》实施细则。该细则采纳了业通达的分类建议，将载波机分为三大类，即全数字、数字化、模拟载波机。全数字载波机是最高级别的，此时只有深圳业通达有此类产品。8模拟载波机高频调制：单边带抑制载波，模拟调幅（二次、三次）系统：模拟特点：抗干扰差质量差（误码高）容量小高频通道（电力线）△f＝4kHzf＝40～500kHz基带：0～4kHz基带内信号：全话音：0.3～3.4kHz，一路话音or频分复用：0.3K～2kHz，一路窄带话音(滤波)，2K～3.4kHz,一路低速数据(FSK,600bps）or全数据：0.3～3.4kHz，一路低速数据（FSK，1200即1.2kbps）9数字化载波机高频调制：单边带抑制载波，模拟调幅（二次、三次）基带：0～4kHz高频通道（电力线）△f＝4kHzf＝40～500kHz系统：模拟特点：抗干扰差、适应性差质量差（误码高）容量多路（实际达不到）基带内信息：多路数字复接器，6路话音和数据,总速率28.8kbps/4kHz，是模拟的24倍。话音：音频数字化压缩，4.8kbps图像：视频数字化压缩，9.6kbpsor19.2kbps数据：RS232时分复接28.8kbps10数字复接原理框图语音板1语音板n数据板6-n数据板114.4kbps19.2kbps24.0kbps28.8kbps（or33.6kbps）6.4kbps4.8kbpsPCM编码MP-MLQ压缩TDM时分复接TCM网格编码调制语音1语音n数据6~n数据1RS-232：300~19200bps4W平衡600Ω音频0～4kHz语音+数据＝6路比单路模拟的信息量增加28.8/1.2=24倍D/A11全数字载波机高频调制：多种数字技术的综合应用。一次将信号调制到线路频谱。纠错检错：抗干扰性强。数字均衡：补偿线路的幅频和时延失真网管网控：实时监控各变电站全数字电力线载波机的运行状态及修改参数系统：全数字特点：抗干扰强、适应性好（数字均衡）质量好（误码低）大容量：6路（28.8kbps）高频通道（电力线）△f＝4kHzf＝40～500kHz基带：0～4kHz基带内信息：多路数字复接器，6路话音和数据,总速率28.8kbps/4kHz，是模拟的24倍。话音：音频数字化压缩，4.8kbps图像：视频数字化压缩，9.6kbpsor19.2kbps数据：RS232时分复接28.8kbps12高频通道（电力线）△f＝4kHzf＝40～500kHz28.8kbps1.2kbps模拟载波高频通道（电力线）△f＝4kHzf＝40～500kHz数字化载波28.8kbps高频通道（电力线）△f＝4kHzf＝40～500kHz具有网管网控系统全数字载波任何通信系统和产品追求的目标是：①有效性（容量）②可靠性（质量）③合理代价（价格、频率资源、户外设备利用、管理成本）模拟、数字化、全数字载波对比13模拟载波机数字化载波机全数字载波机14电力线载波机的趋势模拟（单路）机→淘汰数字化载波机→过渡全数字载波机→必然趋势更好的全数字载波机→更大的容量（信息处理、信源编码）更高的可靠性（信道编解码技术）完善的网管功能有赖于技术的进步任何通信系统和产品追求的目标是：有效性、可靠性、合理代价，即大容量、高质量、低成本。这三者是互相矛盾的，实际中必须寻求适当的折中办法。15深圳市业通达实业有限公司企业及项目情况16总公司：深圳市业通达实业有限公司主要产品：全数字电力线载波机全数字电力线载波机(DT340、DT220（A/B/C）型)全数字一体电力线载波机全数字同频电力线载波机分公司：长沙业通达监控技术有限公司主要产品：动力设备及环境集中监控管理系统171998年成立注册资金1400万深圳市高新技术企业深圳市软件企业资信等级AA18业通达公司全数字电力线载波机发展历程(一)1998—引进国外先进数字复接设备，首次将数字技术引入传统产业——模拟电力线载波通信行业；2001—推出国内外首台全数字电力线载波机(DT340)2002—全数字电力线载波机核心技术获得两项国家专利(号码：ZL02248410.8ZL02248411.6)；2002—核心部件【电力线载波高频数字调制解调器】通过新技术鉴定。结论：该技术水平达到国际先进、国内领先水平；2003—推出大功率全数字电力线载波机(DT220A/B)；19业通达公司全数字电力线载波机发展历程（二）2003—DT340全数字电力线载波机通过新产品定型鉴定，结论：产品整体技术性能居同类产品国际先进、国内领先水平；2003—【电力线载波高频数字调制解调器】被分别列入2003年国家、省、市重点新产品计划；2003—全数字电力线载波机获得广东省科技进步三等奖；2003—全数字电力线载波机获得深圳市科技进步二等奖；2004—全数字载波机被列入2004年国家重点新产品计划；2004—全数字载波通信系统系列嵌入式核心支撑软件获《软件产品登记证书》（4个）。20业通达公司全数字电力线载波机发展历程（三）2005—应邀参加了Cigré国际大电网会议组织研究委员会在墨西哥召开的“电力系统通信与信息”会议，并宣读了论文。这是中国电力线载波设备制造商第一次参加国际会议，它标志着中国的电力线通信技术在国际上处于先进地位。2005—第二代全数字一体和同频载波机核心部件：【复接调制一体载波信号处理器】和【数字载波专用回波抵消器】已经申请国家专利。(专利号码：200520035140.9、200520035139.6)。21项目确立的由来（一）一、98年业通达公司成立，关注电力专网通信情况二、98年时电力专用通信网状况由于现代电力系统自动化、管理水平的提高,对电力专用通信网要求提高，即对通信质量、容量的需求急剧增加。光纤→大量建设，大有唯此独尊之势当时状况微波→停滞不前，逐渐淘汰之势载波→需求下降，也有淘汰之说22★几种通信方式的特点光纤：容量大、质量好。建设周期长、投资大（尤其是线路建设和维护费用高，线路老化后需重建）。微波：由于其他无线通信的发展和微波通信固有的缺陷（多径衰落）等原因，将被淘汰。电力线载波(模拟)：经济、可靠、建设工期短、路由合理、不需要附加的线路维护。但容量小、单通道、质量差、速率低。项目确立的由来（二）★电力线载波是否将被淘汰23项目确立的由来（三）问题：1、光纤敷设至每个变电站，从建设工期和投资效益都是不现实的、也是不合理的。2、当干线、环网、大变电站都敷设光纤后，中小变电站的通信怎么解决?结论：电力通信网将缺乏经济、可靠的设备解决中小业务量的变电站间的通信。24项目确立的由来（四）为什么有电力线载波机将被淘汰之说？调查结果表明：产品和技术落后，原有的模拟、单通道载波机不能满足电力系统发展对通信的要求。分析认为：电力线载波通信利用了电力系统特有的资源优势。电力线载波通信这种方式并不落后，落后的只是技术和产品。确立研发方向：电力线载波通信产品，目标是提高质量和容量技术手段：应用新的数字技术和数字产品25一、发现了数字复接技术的新用途（解决了容量问题）二、数字复接原理框图语音板1语音板n数据板6-n数据板114.4kbps19.2kbps24.0kbps28.8kbps（or33.6kbps）6.4kbps4.8kbpsPCM编码MP-MLQ压缩TDM时分复接TCM网格编码调制语音1语音n数据6~n数据1RS-232：300~19200bps4W平衡600Ω音频0～4kHz语音+数据＝6路比单路模拟的信息量增加28.8/1.2=24倍研发过程D/A2627一、99年初我公司正式启动电力载波数字化升级改造工程项目，直接面向客户广告口号：载波通信再辉煌，升级扩容是良方用户响应热烈，用户有很强新技术接受能力，也说明有市场需求，我们大受鼓舞。用户：惠州、韶关、肇庆、海南、南宁、玉林、赣州、四川达川等电力局厂家：加快了数字化载波机推出的步伐，二、至此，载波机行业整体数字化升级开始了！我们是最初的推动者！用户是最有力的支持者！其他厂家是醒悟的跟进者！载波机行业的数字化升级（首次）28§开不通§运行不好§速率上不去§聘请行家解决问题无效升级效果将用户使用的多种型号的模拟载波机的音频部分去掉，换上多路数字复接器，将模拟载波机升级为多路数字化载波机。结果：29一、分析失败原因找到数字化升级的技术瓶颈是高频调制解调技术。车厢里多装了货，还让原来的马拉车走。二、措施中止改造工程（99年底），立即开发研制全数字电力线载波机。载波机数字化升级的技术瓶颈30模拟电力线载波机框图全数字电力线载波机框图31电力线（高压）载波通信系统是利用高压输电线路进行通信的系统。其中高频数字调制解调器是电力线（高压）载波通信设备中对传输信号进行处理的核心部件,该部件的技术水平决定着整机系统的性能。本项目中的高频数字调制/解调器创造性地将多种先进数字技术综合应用，能够将复接了多路信号的基带信号一次调制到40～500kHz的线路频率（基带信号：0～4kHz带宽；复用6路语音、数据、图像信号；信息密度高达28.8或33.6kbps/4kHz)。本高频数字调制解调器在处理信号的调制过程中不但未引起失真和引入误差(误码率10－9量级、信噪比26dB)，使高频信道具有优良的性能，而且由于应用了数字调制和抗干扰编码技术，进一步提高了系