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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
