【物联网通信技术】——电力载波PLC

发表于 知识科普  |  标签 , ,

概述

随着物联网应用的多样化,连接大量物联网设备的通信接口方式不仅限于WiFi以太网RS485/RS232。此外,对这些网络的要求不仅包括通信性能,还包括可靠性、成本等,因此PLC技术也是一种选择。

图片来自:https://hd-plc.org/

电力载波PLC(Power Line Carrier),也称电力线通信(Power Line Communication),是指通过电力线作为信息传输介质进行数据传输的通信方式,该技术将载有信息的高频信号加载在电力线上进行传输,然后接收端再用相关的适配器将高频信号从电流中分离出来,这样就实现的数据和信号的电力传输。

电力线载波可以在高压电力线(35KV以上)、中压电力线(10KV左右)和低压配电线(380V或220V)进行载波传输。

发展历史

  • 20世纪初期,电力线电话是一个最早的尝试,在同一个变压器的供电线路里,将电信号从电力线过滤下来
  • 1991年,美国电子工业协会,确定了电力线的家庭总线标准
  • 1997年,Northern Telecom公司使电力公司能够在电力线上以1Mbps的速度传送数据和话音业务
  • 西门子的电力线总线将应用从家庭扩展到小区电信接入端口,并用1Mbps的速率进行数据传输
  • 思科、英特尔、惠普、松下和夏普等13家公司成立“家庭插电联盟”(HomePlugPowerline Alliance),致力于创造共同的家用电线网络通讯技术标准
  • 德国电力工业巨头RWE电力公司推出了名叫电力网的新技术,这种新的传输技术将能通过电源线路传输各种互联网数据信号,从而大大推进互联网的普及
  • 2001年,日本九州电力、东京电力和三菱电机、富士通、松下等企业合作,开发了通过电力线传输和接收图像技术。
  • 2001年中国国电通信中心在北京居民区进行PLC应用实验
  • 由于电力系统的特殊性,为保证稳定和可靠的通信,世界上大多数的电力公司都是以自建为主的方式建立电力系统专用通信网络

工作原理

当在两个设备之间发送和接收数据时,数据在变送器上进行调制,调制的信号叠加在AC或DC电源电压上。在接收器中,通过用滤波器分离电源电压和调制信号并解调调制信号来提取数据。PLC可以在交流电源线上使用,也可以在直流电源线上使用。例如,它可用于蓄电池,照明,电动汽车充电等。

电力线通信原理
图片来自:https://hd-plc.org/

PLC技术类型

PLC技术类型

相关标准

在家庭中,IEEE 1901标准规定了全球应如何将现有的交流电线用于数据。IEEE 1901包括HD-PLC和HomePlug AV作为基准技术。任何IEEE 1901产品都可以共存,并且可以在使用相同技术的产品之间完全互操作。另一方面,中频家庭控制设备仍然分裂,尽管X10往往占主导地位。对于电网使用,IEEE于2013年批准了一项名为IEEE 1901.2的低频(≤500 kHz)标准

一些相互竞争的组织已经制定了规范,包括HomePlug Powerline Alliance(已解散),Universal Powerline Association(已解散)和HD-PLC Alliance。2009年10月,ITU-T采纳了 G.hn/G.9960建议书,作为高速电力线、同轴电缆和电话线通信的网络标准。 美国国家能源营销协会(美国贸易机构)也参与了标准的倡导工作

2009年7月,IEEE电力线通信标准委员会批准了其电力线宽带标准草案。IEEE 1901最终标准于2010年12月30日发布,其中包括HomePlug和HD-PLC的功能。通过符合IEEE 1901和IEEE 1905标准的设备的电力线通信由2013年承诺的此类设备的所有主要供应商的nVoy认证表示。NIST已将IEEE 1901(HD-PLC,HomePlug AV)和ITU-T G.hn 列为美国智能电网的“NIST确定的进一步审查的附加标准”。IEEE还在2013年提出了一个低频的长距离智能电网标准,称为IEEE 1901.2

应用领域

  • 内部网络:可以使用家庭内部主电源布线,为家庭提供高速数据传输
  • 电力线宽带:宽带互联网接入可以通过室外电力线提供
  • 窄带内部应用:家庭自动化和对讲机等低速率服务可以通过内部电力进行控制和通信
  • 窄带户外应用:可以用于抄表和远程监视及控制

可以应用的场景很多,不限于以下范围的应用

  • 高级计量基础设施 系统
  • 微型逆变器
  • 暖通空调系统
  • 电梯
  • 蓄电池
  • 智能路灯
  • 照明控制系统
  • 对讲系统
  • 监控摄像头系统

资源链接

网站总编:

内容审核: