[发明专利]一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置

说明书

技术领域

本发明属于智能电网通信技术领域，具体涉及一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置。

背景技术

智能电网指的是供电网的智能化，其最终目的是实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。这个目标的实现，除了需要各种先进的遥测、遥感技术和控制技术，整个系统需要建立在集成的双向可靠的、独立于公网的通信网络基础上。

目前，实现智能电网的数字通信要求，主要从两方面入手，一种是从零开始建立与公网隔离的电力通信专网，一种是以现有的某种成熟的通信技术为过渡的通信方法。从最完美的结果看，从无到有建立永久性完善的电力通信专网，以从光纤技术着手为技术性的最佳选择。但从成本说，困难很大，短期内难以实现，所以一般将其视为长远规划和目标。而各国一般都以现有技术着手，建立过渡性的电力通信专网。例如，美国的智能电网，以独立的固定无线通信技术为主体。

我国的智能电网技术起步稍迟于工业先进国家。这对建立电力通信专网造成一定困难。为了尽早实现智能电网，需要采用现有通信技术，建立独立于公网的电力通信专网。模仿西方以固定无线通信网为智能电网通信服务，从技术角度说没有问题，但一个很大的困难是，由政府资源法规给各工业和民用领域分配的无线频率资源，没有专门拨给智能电网应用的部分。改变国家资源法规的规定是很难的。

中国的无线资源法规虽然不能拨给智能电网数字通信以专门的频段，但是有个被称为“433MHz”的频段是可以随意使用的。所谓433MHz，在所有国家都是个可以被所有应用自由使用的频段。433是个泛指的频率资源范围，是位于433MHz附近的一定宽度的频段，可供任何应用无需申报自由使用。在中国，这个频段具体是指470～510MHz频段。一个典型的示例产品如A7139射频收发芯片，被设计在这个频段中某个中心频率占用带宽为250KHz。这样一类产品的通信能力最大只能达到0.5Mbps。如果考虑应对复杂物理信道环境采用的编码、压缩技术，随着通信距离的加大，在100～200米通信距离上，数字带宽只能在50Kbps左右。无法作为智能电网数字通信的主体产品。所以，过渡性的智能电网通信网络，需要另外寻求着眼点。

低压电力载波技术（PLC）是上世纪80年代初因超大规模集成电路技术起飞而掀起的数字通信技术革命以来，一个新近发展起来并受到各种应用领域注目的技术。它有几个特点可以便捷地建立和人类各种工业及社会活动相吻合的通信网络。即PLC技术构成的通信网络，其物理信道是民用电力网，而在今天的社会中，民用电力网可以说是无所不在的。因此，用PLC构成的数字通信网络，在建立物理信道上的成本几乎可以不计。这样，PLC通信技术首先在两个应用领域得到发展：室内宽带数字通信和智能电网通信专网。

由于上述智能电网发展的历史原因，PLC用于电力通信专网受到国内电力工业的广泛重视。而PLC用于室内（特别是居家生活方面的种种应用）宽带数字应用，现在已经相当成熟。从这方面看，似乎可将成熟的PLC室内数字宽带技术，很便捷地移植到智能电网通信应用上。但是，PLC的这两种应用，因为其各自特点，在若干关键的地方有一定差别。

在PLC的居家室内应用中，通信距离局限于家庭建筑的距离范围，一般在三十米之内。调制于电力线上的数字载波信号所占用的频段，因为种种实际原因，需要在2MHz以上。随着频率的增加，沿电力导线传输的信号，以越来越高的效率发射到四周空间，这对信息的传输明显是个不利的特性。因为信号能量以无线电磁波形式的损失的特点，不仅频率越高的信号分量损失越大，而且传输距离越远信号损失也越大。智能电网的数字通信距离，比居家室内的宽带数字通信距离远，通常达到上百米甚至更远。这对PLC技术为智能电网通信服务又是一个不利因素。

此外，由于人类的各种工业和社会生活活动，和电力应用有着很强的关联，造成对PLC传输的信号很大的干扰。这种干扰，在1MHz以内尤其强烈。它以导线内电流的大小成比例变大。也就是说，有很强的时变特性。另外，民用电力网的各种分支反射很杂很多。形成PLC信号频域上的起伏衰落。传输距离越远，信号频域起伏越快，对调制后的信号性能的不利影响也越大。

上述种种不利，经过适当的安排一般都可以得到某种程度上的解决。只有人类活动对PLC通信的影响最为困难。因为这种影响是时变的。某些时变因素尚有一定规律性，有些则纯粹是随机偶然的。这些时变的干扰，时有时无，很难掌握。最糟糕的情况下，可以导致PLC通信完全中断。

研究智能电网的各种应用对相应的通信通信带宽的要求，可以注意到如下几点：