电力载波通信PLC技术在充电桩建设中的应用王国军

王国军郭传朋

摘要：为实现配电网电力载波可靠通信，提出了一种利用LON双频电力载波通信的技术方案。采用PL3120/3150收发器，结合数字信号处理、噪声消除以及失真校验算法，克服电力载波通信高噪音、高衰减、高失真的弊端，实现了配电网电力双频载波模式的信息传输。配电网电力载波通信关键技术的研究对扩大电力网应用范围具有重要意义。

关键词：配电网；LON电力载波；充电桩

引言

电力线载波(PowerLineCarrier-PLC)通信是利用高压电力线、中压电力线或低压配电线作为媒介进行语音或数据传输的一种通信方式。在传输过程中通过载波将模拟或数字信号进行有效调制实现高频信号在电力线实现远距离传输。随着科技的不断进步,高压电力线载波技术已不在受单片机应用的限制,进入了数字化的信息时代。

1我国电力线载波通信的现状

电力通信网作为电力系统安全稳定运行的基础保障,实现了电网调度自动化、网络运营市场化和管理现代化。由于通信过程对信息的可靠性、传输的快速性有严格的要求,世界上很多国家都建立了电力系统专用通信网,以此构建稳定的传输体系。当前我国在35kV以上电压等级的输电线路上均已开通电力线载波通道，但随着数字媒体技术的不断发展,对通信速度的要求越来越高,为了实现高效的传输,电力线载波通信已不再是简单地完成电力通信,电网以及数据信息的一并传输成为现实。但由于我国电力通信发展水平参差不齐,且电力通信规程中要求变电站必须具有2条以上不同通信方式的互为备用的通信信道,就要求电力载波功能不断革新,这就使得电力线载波机在全国仍然有较大的市场需求。数据分析表明我国中低压电力线载波的应用主要是在10kV电力线以及在380/220V用户电网的自动抄表系统中的应用。10kV以上的应用目前已达到普及应用，而作为自动集抄系统通道的载波应用虽已能够组网通信,完成数据的远程抄送,但由于用户电网的时变特性和突发噪声的影响在技术上还有待解决。

2电力载波通信技术特点

技术复杂：在电力线上实现可靠的数据传输必须采用先进的技术融合手段才能实现，主要技术包括通信技术、微电子技术、信息技术、自动化控制技术、传感器技术、加密技术、试验技术、电磁兼容技术和电力相关技术等。通信速率提升：为了更为准确的监控用户用电信息情况，电网公司对用户用电信息的数据需求量不断增大，因此，需要不断提升载波通信产品的传输速率。标准制定加快：由于应用的不同，以及各地区或国家的配网结构和电力线信道特性的差异，使得许多电力线通信技术存在不同的技术特性，其产品之间缺乏兼容性。为了保证低压电力线载波通信产品的互联、互通和互换性，制定统一的行业标准是必由之路。目前，用于家庭户内网的宽带电力线载波通信的国际技术标准基本完成，包括IEEEP1901、ISO/IEC12139、ITU-TG.9960；欧洲电工标准化委员会（CENELEC）和欧洲电信标准组织（ETSI）一起也将推出最新标准。

3PLC技术在充电桩建设中的应用

3.1PLC技术在充电桩建设中需考虑的因素

随着电动汽车的推广，与之配套的各种充电桩也日益增多。无论是直流还是交流充电桩，桩体与桩体之间以及桩与电池之间均需要进行实时的数据通信，并且所有的数据都会采集至后台或云端，进行统一的管理。在充电过程中，充电桩与电池之间也必须进行数据交互，目前在充电桩的系统中，存在着多种通信方式，有线方式，如RS485、CAN，无线方式，如WiFi、GPRS等等，用以解决在不同层面上的数据通信。作为电动汽车的基础配套设施的充电桩，其结构的特殊性决定了智能化通信系统有以下特点：一是需要检测的点多且分散；二是覆盖面广、通信距离短；三是网络拓扑须具有灵活性和扩展性。因此，建设充电桩时需要考虑以下问题：（1）通信系统在户外需长期经受暴风骤雨等恶劣环境，具备抗电磁、噪音干扰能力，保持通信畅通。（2）通信上，实现信息量的上传和控制量的下达；且随着终端业务量的增长，保证多业务的数据传输速率越来越快。（3）通信协议标准化，用以满足充电桩控制点面多、面广和分散的特点。（4）在满足通信稳定可靠后，整体考虑初期建设成本，长期使用、维护的成本，以及便于安装施工、调试、运维等。

3.2PLC技术为充电桩建设提供的解决方案

电动汽车和充电桩之间需建立稳定、高速的通信连接，电力线载波通信PLC技术利用现有电力线路进行信息传输，不需要再铺设通信电缆，也无需对现有充电设备进行改造，利用充电系统中的各种交直流线缆，即可进行数据交互，实现供电与信息通信的二合一。同时具备了工程量小、建设周期快、综合成本低等优势。一般充电桩可分为交流充电桩与直流充电桩。通常交流充电桩为小电流慢充方式，用于小型汽车的充电，多建在居民小区、大型商场、以及公共停车场中。直流充电桩为大电流快充方式。适用于电动大巴、中巴、混合动力公交车、电动轿车、出租车、工程车等快速直流充电。以一个典型的交流充电桩系统为例，系统布置图如图2所示。每一个充电桩可以通过串口、485或网口与PLC模块相互连接。桩体与载波模块之间进行数据交互。在低压配电柜侧安装一个PLC通信主机，主机为三相通信方式，可与三相线上的所有从机模块进行数据通信。主机自带一个RJ-45网口，可接入就近的宽带路由器，继而接入云端管理平台。免去传统无线（2G/3G/4G）通信时受信号屏蔽或时常掉线以及月租费的困扰。

图2典型的交流充电桩系统

结语

应用电力线连接互联网是国人一直不断研究的课题,如今已得到认可并投入使用,而且价格不高,被大众接受。随着技术的不断提高,高速电力线载波也将会进入到人们的生活,使用者只需通过低压电力线即可接入国际互联网络,进行互联网的应用。在未来社会,我们相信随着科学技术的不断提升,新兴技术的不断涌现,通过电力线载波通信人员的不断努力,国家电信改革的深化、管理水平的不断提升,电力线载波通信在我国现代化电网的发展进程中的作用会越来越突显,也会越来越被国家重视。

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