電力線通信實現智能電網連接

智能電網的網絡特性

有許多變量影響智能電網網絡的通信特性，其中網絡拓撲和連接網絡的負荷也許是兩個最重要的變量。這種可變性意味著沒有哪兩個電力線網絡具有完全相同的傳輸特性。

通過電網通信信道實現增強的數據傳送可靠性要求采用先進的通信機制來解決噪聲問題。這樣的機制還需要應付通信過程中被暫時或永久閉塞的許多頻率。

為了適應噪聲可變性，PLC設備必須能夠估計帶內噪聲電平以及每個載頻點的接收信號強度，然后通過修改通信頻率和調制機制來確保可能最佳的數據傳輸效果。通過測量帶內噪聲和每個頻率點的接收信號強度可以為通信系統選出最佳頻率。

PLC技術

低壓(LV)和中壓(MV)網絡主要采用以下三種窄帶通信技術中的一種：單載波調制，如二元相移鍵控(BPSK)和頻移鍵控(FSK)；正交頻分復用(OFDM)；直接序列擴頻(DSSS)，再加上碼分多址(CDMA)。

應用最為廣泛的窄帶PLC解決方案使用相對簡單但具有特別高性價比的FSK和BPSK調制技術。這些技術組成了多種具有互操作性的標準的基礎，其中最著名的是Lon和DLMS標準。

Lon在ANSI/EIA框架下實現了標準化，針對介質訪問控制(MAC)層和物理層的標準號分別是EIA-709.1和EIA-702.2。DLMS在國際電子技術委員會(IEC)框架下實現了標準化，標準號是IEC62056和IEC61334。

為了確保在有噪聲的環境中可靠工作，FSK和BPSK器件必須測量帶內噪聲電平以及每個頻率點的接收信號強度，然后由軟件為可靠通信選擇最佳頻率。例如，Semitech公司的SM6401PLC收發器就可以估計帶內噪聲電平和每個載頻點的接收信號強度，然后由軟件為數據傳輸選擇最優頻率。

通信技術的跨越式發展促進了更先進調制技術的開發和部署。例如，OFDM被證明特別高效，因為它能適應有噪聲的環境，可以在CENELEC工作頻段上實現更高魯棒性、更強功能的通信網絡。OFDM為PRIME聯盟和G3-PLC等新標準的制訂奠定了堅實基礎。

Semitech公司開發的SM2200是專門為支持低壓(100V)和中壓(1kV至33kV)配電網絡上的應用開發的先進OFDM解決方案之一(圖1)。SM2200可以處理速率高達175kbit/s的數據，它將54個載波組成了18個獨立的信道。

配電網絡上的應用開發的先進OFDM解決方案之一

OFDM及OFDMA提升智能電網通信質量

OFDM在有噪聲的信道(如電網)上發送大量數字化數據。OFDM將信號分成多個更小的子信號，然后用不同(正交)的頻率同時發送出去。每個更小的數據流再映射到各個數據子載波，并使用某種形式的相移鍵控(PSK)或正交幅度調制(QAM)(如BPSK或正交相移鍵控(QPSK))進行調制。

除了具有很高的頻譜效率外，OFDM系統還能減少信號傳輸中的串擾。另外，OFDM還能高效地克服由多徑效應造成的干擾和選頻衰落。

雖然OFDM可以解決有噪聲的智能電網環境中的通信問題，但與在這些非常惡劣的條件下實現可靠通信還有點距離。因此，為了提升可靠性，OFDM方法可以與多址機制結合起來實現正交頻分多址(OFDMA)。