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PLC es un método de comunicación que utiliza líneas eléctricas para transmitir datos y señales de voz, y tiene una historia de décadas de desarrollo. En la red de transmisión de voltaje medio y alto, es una de las principales formas de tecnología de comunicación de línea eléctrica para transmitir datos o voz a través de la máquina portadora de línea eléctrica con una frecuencia más baja (9 ~ 490kHz). En el campo de bajo voltaje, la tecnología PLC se usa por primera vez en el control de carga, la lectura remota de medidores y la automatización del hogar, y su velocidad de transmisión es generalmente de 200 bits/so menos, lo que se denomina PLC de baja velocidad. En los últimos años, se ha desarrollado en el país y en el extranjero tecnología PLC de alta velocidad que utiliza líneas eléctricas de bajo voltaje con una velocidad de transmisión de más de 1 Mbit/s, que puede transmitir datos hasta 45 Mbit/s y puede transmitir datos, voz, video y poder al mismo tiempo, lo que puede traer "cuatro redes" La nueva tendencia de "unidad".
La Figura 1-1 muestra una aplicación típica del sistema PLC, en la que la estación maestra del PLC está ubicada en la salida de baja tensión del transformador de distribución, conectada al cable de alimentación a través de un acoplador capacitivo o inductivo, e inyecta y extrae PLC de alta frecuencia. señales El otro lado está conectado a Internet a través de la comunicación tradicional. La computadora del lado del usuario está conectada al módem PLC a través de la interfaz Ethernet o la interfaz USB, el teléfono normal está conectado al módem PLC a través de la interfaz RJ11 y el módem PLC está conectado directamente a la toma de corriente. Si la atenuación de la señal de alta frecuencia del PLC es grande o la interferencia es grande, se puede instalar un repetidor en una ubicación adecuada para amplificar la señal.
Figura 1-1 Diagrama esquemático de una aplicación de sistema de PLC típica
El PLC utiliza líneas de transmisión de energía como medio de transmisión de señales, que pueden transmitir señales de teléfono, telégrafo, datos y protección remota. La línea eléctrica tiene una alta resistencia mecánica y buena confiabilidad, y no requiere inversión en infraestructura ni costos de mantenimiento diarios. Por lo tanto, el PLC tiene una alta economía y confiabilidad. Se utiliza en la comunicación de despacho, el comando de producción, la comunicación comercial administrativa y varios juegan un papel importante. en la transmisión de información. Al mismo tiempo, el PLC puede proporcionar convenientemente enlaces de comunicación para varios dispositivos, especialmente en la comunidad donde la red de bajo voltaje se utiliza como esquema de acceso a la red de área local, se ha puesto en uso, por lo que el PLC ha atraído gradualmente a la gente. atención por su economía y confiabilidad.
La tecnología de modulación adoptada por PLC de alta velocidad en el mundo incluye principalmente tecnología de espectro ensanchado y tecnología de multiplexación por división de frecuencia ortogonal (OFDM). La tecnología OFDM se ha convertido en una de las tecnologías más atractivas debido a sus ventajas únicas en banda ancha y PLC de alta velocidad, y ha resuelto con éxito muchos problemas en la tecnología PLC.
La tecnología OFDM es un sistema de transmisión de datos en paralelo que puede transmitir datos en canales de diferentes anchos de banda en la misma línea eléctrica. Esta tecnología utiliza la transformada discreta de Fourier para realizar el proceso de modulación y demodulación, sin necesidad de bancos de filtros de haz, y la implementación es relativamente simple. El uso de la tecnología de procesador de señal digital y el algoritmo de transformada rápida de Fourier puede lograr un ancho de banda de comunicación de hasta 200 Mbit/s y, al mismo tiempo, puede obtener una tasa de transmisión de datos más alta y una utilización del espectro más efectiva.
(1) El enrutamiento de la portadora de alto voltaje es razonable y la inversión es baja
El enrutamiento de las líneas eléctricas de alto voltaje suele ser desde la estación terminal hasta la estación central y luego hasta la estación de despacho. Esta ruta es una ruta razonable requerida por la comunicación de despacho de energía, y también es el modo de comunicación básico de la comunicación de energía. Dado que la construcción del canal portador no necesita considerar la inversión en línea, se ha convertido en un método de comunicación muy favorable. Además, el canal portador de la línea eléctrica generalmente se completa antes de la subestación, lo que también es muy útil para la apertura de la comunicación de la nueva central eléctrica.
(2) La banda de frecuencia es limitada y la capacidad es pequeña
En la situación actual en la que los servicios de comunicación se han desarrollado mucho, la capacidad del canal del canal portador se ha convertido en el "cuello de botella" de su aplicación posterior. Aunque el método de interpolación aleatoria, el método de subdivisión, el método de agrupación y segmentación, el método de bloqueo de frecuencia, el método de color del mapa y el software de distribución de frecuencia de la computadora se han estudiado en la asignación del espectro portador, y se estipula que no se construirán líneas eléctricas de alta frecuencia. entre líneas eléctricas de diferentes niveles de tensión, el puente permite reutilizar la frecuencia portadora en la medida de lo posible, pero aún no puede satisfacer las necesidades. En los últimos años, el desarrollo de la comunicación por fibra óptica y la aparición de portadores de líneas eléctricas totalmente digitales han aliviado ligeramente la tensión del espectro portador.
(3) requisitos de alta fiabilidad
El portador de la línea eléctrica necesita transmitir información de despacho importante y aislamiento de voltaje en el sistema de energía para la seguridad personal, por lo que requiere una alta confiabilidad. Para garantizar la calidad del producto, el portador de la línea eléctrica debe someterse a un tratamiento de envejecimiento a alta temperatura antes de salir de la fábrica, y se debe realizar la inspección final de los elementos de inspección de seguridad. Desde la década de 1980, la Administración General de Supervisión de Calidad, Inspección y Cuarentena de la República Popular China ha implementado la gestión obligatoria de licencias de producción para productos (categoría) de máquinas portadoras de líneas eléctricas Dispositivos de transmisión de datos y módems para acceso a Internet a través de líneas eléctricas. Ahora, la mayoría de los fabricantes de portadores de líneas eléctricas de alto y medio voltaje han establecido un sistema de calidad relativamente completo de acuerdo con los requisitos de la licencia de producción.
(4) Ruido de línea grande
La interferencia de ruido provocada por las líneas eléctricas como medio de comunicación es mucho mayor que la de las líneas de telecomunicaciones. En las líneas eléctricas de alto voltaje, el ruido generado por la corona de descarga libre, el flashover de la contaminación del aislador, la operación de conmutación, etc. es relativamente grande, especialmente el ruido de explosión tiene un nivel alto.
(5) Interferencia con el mundo exterior
La banda de frecuencia de la portadora de la línea de alimentación de alto voltaje debe limitarse a 40-500 kHz, y la potencia de transmisión de interferencia de armónicos e intermodulación de la máquina portadora de control es lo suficientemente pequeña como para evitar la interferencia con el mundo exterior. Para lograr una comunicación de datos de alta velocidad, los dispositivos de acceso a Internet por cable de espectro ensanchado a menudo ocupan una banda de frecuencia de 30 MHz o más. Cuando se usa una banda de frecuencia de 2 a 30 MHz para transmitir datos, tendrá un impacto en la transmisión de radio de onda corta. en esta banda de frecuencia. Al establecer estándares de comunicación de datos de líneas eléctricas en nuestro país, debemos estudiar más a fondo y limitar el grado de esta interferencia.
(6) requisitos más altos para aplicaciones de red
Los requisitos de la comunicación moderna para portadores de líneas eléctricas prestan más atención al aspecto de la red. El concepto que originalmente se limitaba a los canales necesita extenderse a un concepto de red. En el pasado, la máquina portadora de línea eléctrica se basaba principalmente en el disco automático y la interfaz de conversión de audio para realizar la red a pequeña escala. Teniendo en cuenta la cooperación de la máquina portadora y la máquina despachadora, la realización de la aplicación de red de la máquina despachadora de la subestación cooperativa de la máquina portadora y la configuración adecuada de los transmisores de adquisición de datos que pueden interactuar con el sistema de monitoreo de la red de comunicación deben considerarse problemas en los últimos años. La aplicación en las líneas de media y baja tensión del portador de la línea eléctrica se basa en la aplicación de la red en la etapa inicial.
Problemas a los que se debe prestar atención al aplicar PLC
El PLC tradicional utiliza líneas de transmisión de alto voltaje como canal de transmisión de señales de alta frecuencia, que ya no pueden cumplir con los requisitos del desarrollo de banda ancha.Actualmente, se está desarrollando en la dirección de gran capacidad y alta velocidad de transmisión, y utiliza baja -Red de distribución de voltaje para la comunicación del operador para realizar la utilización de los usuarios domésticos.Varios servicios como llamadas telefónicas de línea eléctrica y acceso a Internet. Los países extranjeros también están llevando a cabo investigaciones y experimentos sobre comunicación de red de distribución de bajo voltaje, como la "Alianza de línea eléctrica de enchufe doméstico", etc. mi país también está realizando investigaciones experimentales sobre el uso de líneas eléctricas para acceder a Internet. El futuro PLC debe poder realizar la integración de los servicios de comunicación, la banda ancha de la capacidad de transmisión y la inteligencia de la gestión de la red, y puede realizar la conexión perfecta con la red remota. Pero al mismo tiempo, también es necesario prestar atención a los siguientes problemas:
En cuanto a la selección de la plataforma de hardware, es necesario considerar la selección razonable de los métodos de comunicación y la selección óptima de la estructura de la red de comunicación. Para el método de espectro ensanchado, la tecnología OFDM y el método de codificación de red multidimensional, es necesario comparar y analizar para determinar qué método es adecuado para la red de bajo voltaje. Además, también es posible considerar adoptar la idea de software de radio para proporcionar una plataforma unificada para estos tres métodos. En el caso de una estructura de red eléctrica compleja y una topología de red en constante cambio, cómo optimizar la estructura de la red de comunicación también es un problema que debe estudiarse en profundidad.
Necesitamos estudiar más a fondo la teoría de la comunicación PLC, mejorar la tecnología de procesamiento de señales y la tecnología de codificación para adaptarnos al entorno especial de PLC. Además de estudiar la tecnología de modulación y la tecnología de codificación adecuada para PLC, también es necesario estudiar tecnologías como la ecualización de canal adaptable, la cancelación de eco y el ajuste de ganancia adaptable.Estas tecnologías son especialmente importantes para garantizar la comunicación en PLC de bajo voltaje.
Las líneas eléctricas de bajo voltaje pueden realizar lecturas automáticas remotas de datos de medidores de agua, electricidad y gas, y construir sistemas de monitoreo de seguridad y sistemas de emergencia médica. La línea eléctrica se puede utilizar para transmitir datos, voz, video y energía, realizando "cuatro redes en una", y cualquier electrodoméstico en el hogar se puede conectar a la red y a la red troncal. Para realizar la conexión perfecta de los cuatro tipos de redes y los complejos problemas de gestión de redes que genera, es necesario seguir investigando.