2023年4月19日发(作者：邓颖芝)电⼒线载波通信---有线通信
电⼒线载波通信---有线通信
电⼒线载波通信---有线通信
抄表系统及其⽅法
本发明公开了⼀种抄表系统包括电⼒线宽带载
波通信单元、⽆线通信单元、时钟单元、控制单元以及存储单元；所述电⼒线宽带载波通信单元⽤于收发通过电⼒线载波⽅式
传送的抄表信号；所述⽆线通信单元⽤于收发通过⽆线通信⽅式
传送的抄表信号；控制单元⽤于信道状况的侦测，根据侦测结果控制抄表系统在电⼒线宽带载波通信以及⽆线通信之间的信道
⾃动切换，切换信道后进⾏⾃动组⽹，并将从电⼒线宽带载波通信单元以及⽆线通信单元接收到的抄表信号进
⾏格式转换⽣成电表数据。本抄表系统利⽤宽带载波通信可靠性⾼、数据传输率⾼、数据容量⼤、双向传输等特点，将⽆线通
信⽅式以及电⼒线通信⽅式相互结合，使抄表布线等现场施⼯⼯作变得简便灵活。
电⼒线载波Power Line Carrier - PLC通信是利⽤⾼压电⼒线在电⼒载波领域通常指35kV及
以上电压等级中压电⼒线指10kV电压等级或低压配电线380/220V⽤户线作为信息传输媒介进⾏语⾳或数据传输的⼀种特殊通
信⽅式
PLC
= Power Line Carrier,电⼒线载波
电⼒线深圳廉租房
载波(PLC)是电⼒系统特有的通信⽅式，电⼒线载波通讯是指利⽤现有电⼒线，通过载波⽅式将模拟或数字信号进⾏⾼
速传输的技术。最⼤特点是不需要重新架设⽹络，只要有电线，就能进⾏数据传递。
近年来电⼒线载波技术突破了仅限于单⽚机应⽤的限制，已经进⼊了数字化时代，并且随着电⼒线载波技术的不断发展和社会
的需要中/低压电⼒载波通信的技术开发及应⽤亦出现了⽅兴未艾的局⾯。电⼒线载波通信这座被国外传媒喻为未被挖掘的⾦
⼭正逐渐成为⼀门电⼒通信领域乃⾄关系到千家万户的热门专业。
但是电⼒线载波通讯因为有以下缺点，导致PLC主要应⽤－－“电⼒上⽹”未能⼤规模应⽤：
1、配电变压器对电⼒载波信号有阻隔作⽤，所以电⼒载波信号只能在⼀个配电变压器区域范围内传送；
2、三相电⼒线间有很⼤信号损失（10 dB -30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号。⼀般电⼒载波信号只能在
单相电⼒线上传输；
3、不同信号藕合⽅式对电⼒载波信号损失不同，藕合⽅式有线-地藕合和线-中线藕合。线-地藕合⽅式与线-中线藕合⽅式相
⽐，电⼒载波信号少损失⼗⼏dB，但线-地藕合⽅式不是所有地区电⼒系统都适⽤；
4、电⼒线存在本⾝因有的脉冲⼲扰。⽬前使⽤的交流电有50HZ和
60HZ，则周期为20ms和16.7ms，在每⼀交流周期中，出现两次峰值，两次峰值会带来两次脉冲⼲扰，即电⼒线上有固定的
100HZ或120HZ脉冲⼲扰，⼲扰时间约2ms，因定⼲扰必须加以处理。有⼀种利⽤波形过0点的短时间内进⾏数据传输的⽅
法，但由于过0点时间短，实际应⽤与交流波形同步不好控制，现代通讯数据帧⼜⽐较长，所以难以应⽤；
5、电⼒线对载波信号造成⾼削减。当电⼒线上负荷很重时，线路阻抗可达1欧姆以下，造成对载波信号的⾼削减。实际应⽤
中，当电⼒线空载时，点对点载波信号可传输到⼏公⾥。但当电⼒线上负荷很重时，只能传输⼏⼗⽶。
虽然技术问题随着时间的发展，最终都能被解决被克服，但是从⽬前国内宽带⽹建设的情况来看，留给PLC的时间和空间并不
宽裕。2000年以来各⼤运营商⼤规模推出ADSL、光纤、⽆线⽹络等多种宽带接⼊业务，留给电⼒线上⽹的⽣存空间，已经不
断被其他接⼊⽅式压缩。现在，PLC除了在远程抄表上有所应⽤外，已没有了当初的豪⾔壮语。
随着家庭智能系统这个话题的兴起，也给PLC带来了⼀个新的舞台。在⽬前的家庭智能系统中，以PC机为核⼼的家庭智能系
统是最受⼈热捧的。该系统的观念就是，随着电脑的普及，可以将所有家⽤电器需要处理的数据都交给电脑来完成。这样就需
要在家电与PC间构建⼀个数据传送⽹络，现在⼤家都看好⽆线，但是在家庭这个环境中，“墙多”这⼀特征严重影响着⽆线传
输的质量，特别是在别墅和跃层式住宅中这⼀缺陷更加明显。如果架设专⽤有线⽹络除了增加成本，那么家电的位置今后也⽆
法随意挪动。
PLC的最⼤特点：不需要重新架设⽹络，只要有电线，就能进⾏数据传递，⽆疑成为了解决这智能家居数据传输的最佳⽅案之
⼀。同时因为数据仅在家庭这个范围中传输，束缚PLC古风两字网名
应⽤的艾三
5⼤困扰将不复存在，远程对家电的控制我们也能通过传统⽹络
先连接到PC然后再控制家电⽅式实现，PLC调制解调模块的成本也远低于⽆线模块。
电⼒线载波通信⽅式的⽐较
PLC已经有效地应⽤于电⼒系统，它具有通道可靠性⾼，抗破坏能⼒强，投资少，不需要架设专⽤线路等优点。鉴于这些特
点，电⼒系统⼀直都致⼒于发展和实现电⼒的实时监控和调度，并取得较好的成果，因此在很长的时间⾥，电⼒线载波在电⼒
系统通信中占有主导地位。
电⼒线载波（Power Line Carrier，PLC）通信是order
利⽤电⼒线作为信息传输媒介，并通过载波⽅式将模拟或数字信号进⾏⾼速
传输的⼀种特殊通信⽅式。其最⼤特点是不需要重新架设⽹络，⾃20世纪20年代推出以来，PLC已经有效地应⽤于玉佛吊坠
电⼒系
统，它具有通道可靠性⾼，抗破坏能⼒强，投资少，不需要架设专⽤线路等优点。鉴于这些特点，电⼒系统⼀直都致⼒于发展
和实现电⼒的实时监控和调度，并取得较好的成果，因此在很长的时间⾥，电⼒线载波在电⼒系统通信中占有主导地位。
低压电⼒线载波通道特性
⽬前，⼴泛应⽤的电⼒线载波通道主要集中在中、⾼压电⼒线上。
低压配电⽹由于直接⾯向⽤户，各种不同性质的负荷在任意的时间和位置可随机断开或连接，这使其通信环境极其恶劣。电⼒
线并⾮专为传输信号⽽设计，对于⾼频信号电⼒线，它是⼀根⾮均匀传输线，利⽤电⼒线作为传输媒介的通信过程中，存在负
荷情况复杂，噪声⼲扰强且具有时变性，信号衰减⼤，信道容量⼩等问题。影响电⼒线通信质量的原因主要有以下三种。
1.⾼频信号的衰减及失真
由于电⼒线上随机接⼊和断开各种感性负载或容性负载，⾼频信号在传输中必然存在衰减。⼀般来说，传输距离越远，信号衰
减越严重，但是由于电⼒线是⾮均匀的传输线，负载阻抗不匹配，这就会出现驻波、反射等问题，不仅会使信号衰减，还会造
成信号失真。
2.输⼊阻抗不定
低压电⼒⽹直接⾯对⽤户，接⼊的负载类型各不相同，这使得不同频率的阻抗也各不相同。⽽且电⼒线上的阻抗并⾮⼀成不
变，因为负载接⼊是随机的，⽆法根据某特定的阻抗选择固定的频率与之匹配，这给设计带来很⼤的困难。
3.传输⼲扰
电⼒线上存在着⼈为和⾮⼈为的⼲扰，⼈为的⼲扰主要是接⼊电⼒线的设备造成的，⾮⼈为的⼲扰是由⼀些如雷电等⾃然现象
引起的。各种⼲扰都会对信号传输质量造成不利影响。
电⼒线载波常⽤通信⽅式
低压电⼒线载波常⽤通信⽅式主要有窄带通信、正交频分复⽤和扩频通信技术。
1.窄带通信技术
窄带通信⽅式是早期电⼒线载波采取的通信⽅式，主要包括相移监控（PSK）和频移键控（FSK）⽅式。PSK⽅式⽤两种不
同的相位表⽰“0”、“1”，通常是⽤0和180。FSK⽅式⽤两种不同的频率表⽰“0”、“1”。窄带通信⽅式成本低廉，易于实现，
早期应⽤较多，但是抗⼲扰能⼒差，⽬前使⽤不多。
2.正交频分复⽤⽅式
正交频分复⽤（OFDM）是将串⾏的数据转化为多个并⾏数据并分配给相应的多个正交的⼦载波，从⽽在⼀根线上实现并⾏数
据传输⽽相互之间不受⼲扰。OFDM实际上就是多路窄带载波同时传送，其特点是通信速率⾼，但是电路成本较⾼，主要应⽤
于对通信速率要求⾼的场合。
3.扩频通信技术
扩频通信（SS）是在信号发射端将信号频谱扩展后进⾏传输，在接
收端将接收到的信号解扩还原出原始信息。扩频通信常⽤的四种扩频⽅式为直接序列扩频恐龙怎么画简笔画
（DS）、线性调频、跳频（FH）和
跳时（FT）。当前国内应⽤最为⼴泛的是直接序列扩频⽅式。
扩频通信的优点是抗⼈为⼲扰，抗窄带⼲扰能⼒强，早期应⽤于军事通信领域。通信时先将普通数据调制为基带信号，再⽤伪
随机码（PN码）对基带信号经⾏扩频调制，将频谱拓宽，形成宽带信号利fetched
⽤电⼒线传输。在接收端⽤相同伪随机码进⾏解
扩，将宽带信号恢复为发送时的基带信号，最后按照常规的处理⼿段将基带信号解调得到信息。
扩频通信的理论依据是信息论和抗⼲扰理论的基本公式。信息论中的⾹农信道容量公式为
C=Blog2（1＋S/N）（1）
式中C——信道容量，单位b/s；
B——信道带宽，单位Hz；
S——信号功率，单位W；
N——噪声功率，单位W。
为了增加传输速率C，可以增加带宽B或信噪⽐S/N。同样，在信道容量确定的情况下，如果带宽⾜够⼤，即使在信号被噪声
淹没，也可以保证可靠传输，故⽽扩频通信的抗⼲扰能⼒较强。
电⼒线载波芯⽚
1.国内外载波芯⽚概况
早期电⼒线载波通信使⽤的是模拟载波机，⾄今我国部分地区仍在使⽤，现在随着微电⼦技术的发展，出现了载波专⽤集成芯
⽚。国外使⽤较早的有XR2210/XR2206，这是基于FSK⽅式的调制解调芯⽚。Intellon 公司的SSCP200/300载波芯⽚采⽤了
扩频技术，主要针对智能家居，对通信距离要求不⾼。Echelon公司的PLT－22采⽤的是BPSK调制解调技术，Lonwoks⽹络
专⽤，成本较⾼。
国内电⽹环境相对国外的较恶劣，国外的载波芯⽚能适⽤于国内电⽹的较少，国内企业针对我国电⽹环境研发出了专⽤载家常排骨的做法
波芯
⽚。深圳⼒合微电⼦推出了LME2200C电⼒线通信调制解调器；深圳昊元设计的HYT3101电⼒线载波通信芯⽚内嵌有⽹络通
信协议；北京智源利合公司的SC1128扩频通信芯⽚采⽤直接序列扩频，将扩频解扩，调制解调等电路全部集成在芯⽚内部，
可以有效降低系统使⽤成本；北京福星晓程公司的PL3000系列芯⽚是国内应⽤较多的电⼒线载波专⽤芯⽚，直接序列扩频，
内部不仅集成载波通信电路，还包含有电能计量电路，是针对载波抄表设计的。
2.直接序列扩频
直接序列扩频是国内载波扩频通信芯⽚使⽤较多的⼀种扩频⽅式，
4.东软PLCi38－Ⅲ、PLCi36M－Ⅲ
青岛东软的载波芯⽚采⽤的也是直接序列扩频，与福星晓程不同的是PLCi系列是频率调制，⽽福星晓程是相位调制。PLCi38
－Ⅲ和PLCi36M 牛肉砂锅
－Ⅲ属于东软第三代载波芯⽚，载波中⼼频率为270kHz，不像PL3106⼀块芯⽚集成了诸多功能，通⽤性
强，PLCi系列的功能相对单⼀，属于专⽤型，封装形式为双列直插28引脚，实际可⽤的引脚是15个，远⽐PL3106的引脚要
少。传输速率为9600bit/s，通信⽅式为异步半双⼯，与福星晓程不同之处在于主从之分，PLCi38－Ⅲ的⼯作⽅式为主动发
送，PLCi36M－Ⅲ的⼯作⽅式为主动接收。两款芯⽚的应⽤电路⼀样，载波通信原理图如图4所⽰。
图4 载波通信接⼝原理图
图4下⽅是载波发射电路，上⽅是接收滤波电路。SSOUT端输出载波信号，载波发射电路中的TS1是⼀颗20V的肖特基稳压
管，这⾥是利⽤它的正向导通电压低的特点，来保护P沟道的MOS管。US6M2是内部各有⼀个P沟道和N沟道的MOS管，作⽤
是对载波信号进⾏放⼤，这个电路的耐流为1A，过⼤有可能烧毁MOS管。右下⽅的电路的作⽤是你在哪里用英语怎么说
当15V电源电压被拉低时控
制其输出电流，保证15V电源电压不⾄于被拉到太低⽽使整个系统⽆法正常⼯作。
图4上⽅的接收电路包括信号耦合电路和带通滤波器，⽬的在于提⾼频带内的信号接收功率并抑制来⾃电⼒线上的噪声⼲扰，
使⽆源滤波⽹络的插⼊损耗最⼩。这是⼀个三阶巴特沃兹滤波器，其中⼼频率为277kHz，带宽108kHz。
