PLC for SG ApplicationsSlide 1 刘伟麟 中国电力科学研究院 中国电力科学研究院

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刘伟麟刘伟麟

中国电力科学研究院　中国电力科学研究院　

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3. 新一代智能 PLC 接入网技术介绍

1. PLC 接入网技术发展

2. PLC 接入网技术在智能配电网中的应用

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PLC 接入网技术二次浪潮

第一次浪潮电信市场开放 ( 互联网 )

宽带 PLC

第二次浪潮大规模智能电网 (AMI) 推广应用 窄带 ( 高速 ) PLC

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驱动力 （欧洲）

2005 年欧盟规划 : 2020 年智能电表覆盖率将在 80% 以上。在此基础上通过和用电户互动，启动电能市场。另外随着电动汽车，分散的新能源，配电网自动化等智能电网项目的推广，在欧洲中，低压通信接入网的建设越来越重要

用电信息采集 70% 将用 PLC 技术 2 亿个低压 PLC 点

欧洲 90% 以上中，低压变电站没有通信装置。需新建设大约 500 万个中压通信点。光纤铺设成本很高，各种限制多，无线受地理位置的限制。因此中压 PLC 估计有 20% - 30% 市场 100-150 万个中压 PLC 通信点

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PLC 在智能电网的应用 （作为通信工具）

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  配用电业务 速率  [kbps] 最大传输时延  [s] 数据特征远动 / 遥控 9.6 0.5 随机远程控制（故障检测） 9.6 NA 随机调度电话 8 0.5 随机企业管理信息接入 2000 1 随机视频监视 (surveillance) 256 1 持续视频监控 (supervision) 64 NA 周期报警管理（温度、湿度、气体、浸水） 9.6 30 随机遥测 , 产品和电能质量 9.6 NA 周期遥测保护（录波、下载） 64 1 随机调度 / 监控电信网络   1 连续AMI   NA 周期负荷管理，需求侧管理 2000 1 周期

摘自欧洲 智能电网研究项目 INTEGRIS, 到 2016 年电力线载波速率需求估算 : 　低压 : 700 kbps; 中压 : 4 Mbps

国外中低压配网自动化业务对通信技术要求 （ CIGRE, 2008 ）

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PLC 接入网 架构

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2 30 80 MHz9 150

500 kHz

窄带PLC

宽带PLC

欧洲

美国，亚洲

OPERA, Homeplug

IEEE1901, ITU-T

窄带和宽带 PLC 技术的频率范围

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速率

ASK几个 bps

PSK, FSK ， S-FSK

1950 1980 20001990 年2010

0.6 - 2.4 kbps

窄带高速 PLC

超低速PLC

OFDM

(33-128 kbps ）

窄带 PLC 技术发展状况

窄带低速 PLC

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主要宽带 PLC 技术发展状况

数据速率

• 45 Mbps• OFDM

2000 20042002 年2006

• 85 - 200 Mbps• OFDM

• 1Gbps• 2-80 MHz• OFDM• 认知无线电技术和

MIMO ( 室内应用）

2008 2010

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  100 kHz 10 MHz

低压 1.5-3 160-200

中压地埋线 1-2 50-80

中压架空线 0.5-1 30-50

电力线衰减 dB/km

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PLC 在欧洲的应用（窄带 PLC 用于电信息采集）

意大利 　

FSK （ 2.4 kbps ）3 千万智能电表

2001 年2006 2008 2010 2012

法国 　

S-FSK, 2.4 kbps ，　OFDM ， 33kbps

3.5 千万智能电表

2014

瑞典 , 　芬兰 　

- S-FSK, 2.4 kbps- 100 万智能电表

西班牙

OFDM （ 128 kbps)1 千多万智能电表

BPSK （ 9.6 kbps ）1 千多万智能电表

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　宽带 PLC 在中压的应用 （欧洲）

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中压点与点距离 统计（引自欧盟项目 OPERA 文件 ）

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实验室宽带 PLC 时延测试结果

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11# hops

min RTT

Ave. RTT

Max. RTT

[ms]

中继数

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PLC 在智能配电网的应用 （新的研究热点）

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电网拓扑结构检测

10KV 变压器•相位识别 （ A ， B ， C

）•台区识别•馈线识别 PLC 头端

I1I2 I3

It

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电网设备和状态检测和预警

电缆断裂预警 变压器状态检测

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F1F1

电网故障定位

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二、国内外研究现状  窄带接入网ＰＬＣ   宽带接入网 PLC

频率 9 - 500 kHz ( 欧洲 9-150 kHz) 2 - 30 MHz

可以得到的物理层速率 2 – 100 kbps 1 - 10 Mbps

时延 100 ms - 100 s 10 ms – 10 s

点与点距离 低压 / 中压 : 400 米 / 15 公里 低压 / 中压 : 200 米 / 600 米

主要应用 用电信息采集 中压接入

主要优点 技术简单 , 可达到的距离较长 速率高， 实时性能好，性能稳定

主要弱点

信道环境恶劣，受电器干扰影响大， 速率低，实时性能差

信道（地埋线）衰减大，距离短

窄带和宽带 PLC 技术比较

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宽带耦和模拟前端技术

无线电电台认知 检测技术 宽带高动态范围

数字前端技术

自组网技术

新一代智能 PLC 关键技术

支撑不同 QoS PLCMAC 协议

电网状态感知和认知技术

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小结

智能配电网建设给 PLC 带来了巨大的机会

窄带 PLC 大规模的被用于低压远程用电信息采集

宽带 PLC 在欧洲已被有规模的用与中压通信（城市）

为了满足今后智能配电网建设的需求，全面提高 PLC 通信接入网的性能（覆盖率、稳定性，实时性），需要研究新一代智能 PLC

频带自适应 频率认知 自助网 集通信和电网状态感知