四网融合之PLC技术在智能电表中的应用

        智能电表是多年来人们致力于用于实现远程抄读电量和电能的智能化设备，也是构成远程自动抄表(AMR)系统的基本单元，而由智能电表组成的自动抄表系统是实现智能电网的重要一步。

        智能电表系统可以使电力供应商在提高服务质量的同时降低管理成本，从而帮助公共事业服务提供者和政府降低电源损耗、优化能源消耗、管理对宝贵能源的需求，并让用户有机会充分利用各种用电计划(如分时电价)来节省开支和享受多种便利。完善的智能电表系统将极大地方便人们的日常生活，同时提高电力能源的有效分配和利用，在建设“节能节约型”社会及“节能减排”的过程中产生巨大的商机和社会效益。

        智能电表的实现使用了以下几种主要技术：电力线载波通信(PLC)技术、专用通信线路(如RS485总线技术等)以及无线通信技术等。目前电力线载波通信技术是AMR的主流技术，因此智能电表的发展和推广将与电力线载波通信技术的发展有着紧密的关系。

        电力线载波通信系统是以电力传输线作为传输载波信号的媒介，这看起来似乎是一种便于实施并推广的方案，但是电力传输线不是理想的载波信号传输媒介。电力线对载波信号有很大的衰减，同时电力线上有很多用电装置产生的干扰，其干扰的总功率可能远远超过载波信号的功率，有时高达数百倍，因此在电力线上建立可靠的通信系统非常具有挑战意义。如果没有良好的系统设计，往往会导致通信完全失败或仅能以极低的数据传输率进行通信。

图为基于PLC技术智能电表系统功能

        早期的电力线载波通信技术多以分立元件和通用的集成电路芯片实现。由于当时硬件资源有限，不能利用先进数字信号处理技术来产生复杂的载波信号以及处理接收到的载波信号，更不用说在电力线上组成大规模的通信网络了，所以早期的载波通信系统多仅能实现“点对点”的简单通信以及小规模的系统。

        随着集成电路技术的发展，先进的电力载波技术逐渐采用专用的集成电路芯片来实现，并且从简单的专用芯片发展到具有内嵌多个CPU内核的多功能系统级芯片(SoC)。先进的载波通信芯片具有强大的计算处理能力，使得大规模通信网络的实现及管理成为可能。

        尽管实现通信技术的硬件条件及资源逐渐改善，但是由于电力线通信的特殊性，特别是中国的电力线状况的特殊性，如果没有一个良好的设计(包括数字信号处理算法以及网络系统管理等)，电力线载波通信还是难以保证其性能的可靠，以及大规模的推广应用。

        这在十多年来中国电力线载波通信的发展历史中有所体现。以前有的技术方案低估了电力线载波通信的困难，事先未经过大量的研究分析和计算机模拟及现场实验就投入使用，还有一些技术方案则照搬用于无线通信的技术方案或者某些在国外电力线上有效的电力线通信方案。

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