电力物联网的通信技术探究

陈海林

摘 要 为了提高电为系统的自动化、信息化、智能化的水平，为用户提供更加高效、实用的服务体验，必须加强电力系统的通信技术。电力物联网技术的出现是信息通信技术不断迅速发展的结果，该技术的产生将有效提高现有的电力基础设施与通信设施资源的利用效率。本文主要在研究分析物联网技术的基础上对电力线载波技术加以研究。

关键词 电力物联网;电力线载波通信;电力基础设施

引言

电子信息及通信技术的不断发展，必将促建电力物联网技术的不断进步与革新，这将同时带动智能电网的智能化水平。在电力物联网中，通信网络对于实现分布式数据与传感器件数据的采集来说十分重要，结合电力企业的具体配用电业务，电力物联网中不同的环节具有不同的通信需求。所以，研究电力物联网中重要的通信技术，对于增强电力系统运行的安全稳定性和可靠性与具有重要作用。与此同时，它也能满足节能减排、环境保护、和可持续发展的要求，推动电网结构向着更高、更智能化的层次进行发展，为未来能源互联网的大规模建打下良好的基础。

1電力物联网对通信技术的需求分析

电力物联网涉及电力输、变、配 、用四大环节的各种配用电业务的信息通信。电力物联网不同环节的不同业务对通信技术的要求不同。具体表现如下：

（1）要求较高SCADA系统的数据传送效率;

（2）计量与监测的表计自动化;

（3）要求有更高的数据通信的带宽;

（4）要求有开放的通信规约;

（5）要求有能够扩展的监测功能。

电力物联网中不同配用电业务对通信技术的需求不同，以及针对电力物联网的各个环节配用电业务不同通信需求，得出对于不同的业务应选用与其相适应的通信技术，以此保证网络资源的利用率和信息的安全可靠传输。在电力物联网的电力需求主要的是终端到终端类业务，这类业务对终端的传输速率要求比较低，没有话音及多媒体类业务，中低速的通 信速率就能基本满足其业务数据传输需要。电力物联网中需求侧面对成千上万的客户，终端的安装量是巨大的，只有电力所及的地方就可能存在需求类业务。因此，电力物联网需求侧业务要求只要有电的地方就要能够通信，即通信线路分布必须十分密集。其次，电力需求侧类业务在通信方面主要是上传数据，接收控制命令，所以其上行流量大于下行流量，这 点需要特别注意[1]。

2电力物联网的主要通信技术

2.1 电力线载波通信技术

电力线载波通信的信息传输介质是现有的各种电力线，电力线是全球范围内覆盖区域最大的有线网络，用电力线作为网络接入，不需要再次建设通信传输网，从而达到有电的地方就能有宽带连接。随着高速电力线载波通信技术的迅速发展，可以实现数据、语音 、视频 和电力传输相融合的“四网合一”。电力线载波网络建设比较灵活，可按照用户需求以小区和以个人为单位进行安装，成本低部署快，同时运维成本和用户成本都很小。

2.2 光纤通信技术

光纤通信是一种以光纤作为物理传输媒介，以光波作为信号载体的信息传输技术。光纤通信具有带宽大、容量高、低损耗、中继距离长、抗电磁干扰能力强、无串扰干扰、安全性性高等特点。光纤由内芯和烙覆层组成，由于光纤生产主要采用玻璃纤维作为原材料，所以是一种绝缘材料，不用考虑接地回路。光波在光导纤维中传输，信号传输过程中发生泄露的概率很小。由于光纤维特别细，因此在应用过程中占的空间很小。

2.3 短距无线通信技术

短距无线通信技术含有蓝牙技术、WI-FI技术、IrDA技术、ZigBee技术、UWB技术等，蓝牙是行业内广泛关切的短距离无线通信连接技术。它为一类关于无线数据和语音通信开放 的全球标准，低费用的短距无线相连是它的根本，能够为固定的或移动终端装置供应低 费用接入服务，蓝牙极大的缺点为成本太高。无线网络为以太网在无线方面的拓展，原理上只要求使用者在一个接入点的周围一定范围，与一些地区。IrDA是使用红外线完成点到点 的信息传输技术，是无线PAN技术首次实施。IrDA重要优势是不需要请求所要采用的频率 ， 所它的利用费用很低。而且拥有移动的通信体积很小、功率损耗小、相连接简单、使用 便捷的特征。IrDA的缺点是它为一种视距的传送，只能在两个中间没有其他物体阻隔且互相瞄准的装置之间进行通信。ZigBee主应用数据传送速度低和传送长度小的各类电子装置当 中 ，相较于蓝牙 ，ZigBee 速率愈慢 、愈简易 、功率损耗和费用也愈低。超宽带技术是无线的载波通信技术，它不使用正弦信号载波，利用非正弦波在纳秒级窄的脉冲完成信号数据传输， 所以，它所占用户的频带比较宽，超宽带技术具有如下优点：系统简单;发射的信号功率谱密度很低;对信道衰落敏感度低;截获能为低;高定位精度等[2]。

3电力线通信技术在电力物联网中应用的优势及局限性

上面提到的几种主要通信技术的特点比较可知，这些通信方式传输距离近，只能适用 于电力物联网感知层末端信息的采集。当采集好的信息需要汇集上传至电力物联网骨干通信网时，需要大量的接入网。如果接入网采用光纤通信技术，需要建设十分密集光纤网，这样不仅需要巨大的投资，而且接入网的信息量不大也会造成通信资源的浪费。如果采用宽带无线网络作为接入网络，同样需要建设规模巨大的无线专网，投资也将十分巨大。而PLC通信可以使用电力输电线此种介质来完成载波传输，并且电力输电线分布广泛无须重复投资，能够实现有电的地方就能有宽带连接。因此，使用PLC 通信作为电力物联网中的接入网通信 方式拥有巨大的优势。但是，电力线自身就是个输送电力的输电线路，不是专门用于通信的通信线路，所以在电力线进行信号传输和其他专门用于通信的通信线路相比，电力线存在着许多的复杂性与不确定性。总的来说有三个：线路阻抗、负载阻抗和噪声。

4结束语

确保电为物联网正常工作，需要安全性强、可靠性高的通信网络技术作支撑。本文没有具体讨论通信的可靠性和实时性，只是对电力物联网的几个通信技术进行分析，没有对影响通信可靠性和实时性的因素进行单独研究，所以这也是笔者日后研究的一个重要方向。

参考文献

[1] 戚佳金，陈雪萍，刘晓胜.低压电力线载波通信技术研究进展机.电网技术，2010，34（05）：161-172.

[2] 王琼.基于物联网的电力设备信息管理研究与实现[D].北京：华北电为大学，2013.