厶７岔 市 搠 １ 日 上 且 ／、 丁 Ｔ Ｊ‘￣ ……－… ２０１５年 ３月 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＱＩＬＵ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｍａｒ． ２０１５ 文章编号：１００４—４２８０（２０１５）０１—００４４—０３ ＤＯＩ：１０．１６４４２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｑｌｇｙｄｘｘｂ．２０１５．０１．０１０ “电力猫”在电力系统载波通信中的应用 刘亚魁，韩国政 （齐鲁工业大学电气工程与自动化学院，山东济南２５０３５３） 摘 要：电力调制解调器（电力猫）在近几年受到了追捧，它可以在大空间内无需多个无线路由器，即可实现 网络的联通。电力猫通过电线来传输数字信号，然后将电路里的数字信号分离出来，再将分离的信号构造网络信 号。本文在介绍了电力载波通信的工作原理和可靠性的基础之上，分析了电力猫的优缺点，并对未来的应用方向 进行了展望。 关键词：电力系统载波通信；电力猫；智能家居 中图分类号：ＴＮ９１４ 文献标识码：Ａ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｐｏｗｅｒ Ｍｏｄｅｍ ＬｌＵ Ｙａ－ｋｕｉ，ＨＡＮ Ｇｕｏ—ｚｈｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｑｉｌｕ Ｕｎｉｖｅｒｓ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎａｎ ２５０３５３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ ｍｏｄｅｍ（ｐｏｗｅｒ ｃａｔ）ｗｅｒｅ ｐｏｐｕｌａｒ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ，ｉｔ ｃａｎ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ａｒｅａ ｎｅｔｗｏｒｋ（ＬＡＮ）ｗｉｔｈｏｕｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｒｏｕｔｅｒ．Ｐｏｗｅｒ ｃａｔ ｔｈｒｏｕｇｈ ｗｉｒｅｓ ｔｏ ｔｒａｎｓｍｉｔ ｄｉｇｉｔａｌ ｓｉｇｎａｌｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｓｅｐａｒａｔｅ ｓｉｇｎａｌｓ ｔｏ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ ｎｅｔｗｏｒｋ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂａｓｅｓ ｏｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃａｒｒｉｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｔｈｅｎ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｃａｔ ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｃａｒｒｉｅｒ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｐｏｗｅｒ ｃａｔ；ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ 无线局域网络（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ， ＷＬＡＮ）是不使用任何导线或传输电缆连接的局域 １ 工作原理 网，而使用无线电波作为数据传送的媒介，传送距离 一般只有几十米。对于大户型的用户来讲，ＷＬＡＮ 电力线载波通信（ｐｏｗｅｒ ｌｉｎｅ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ， 无法提供可靠的网络服务。 ＰＬＣ）是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或 近两年，一种新型的无线路由器——电力调制 数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要 解调器（电力猫）受到了追捧。电力猫是运用电力 重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传 载波通信的原理，即通过电线来传输数字信号，然后 递¨ 。电力线载波技术最早出现于２０世纪２０年 代，在我国也有了将近７０年的历史。随着我国智能 再用设备将电路里的数字信号分离出来，再将分离 电网的飞速建设，电力线载波技术在智能配电网中 的信号构造网络信号。电力猫在国外已经普及，国 有了更新的发展。在智能配电网中的数据采集与监 内的市场则刚刚起步，它能够很好解决大户型房屋 视控制系统（ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ ｃｏｍｔｒｏｌ ａｎｄ ｄａｔａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ， 的无线网络信号覆盖问题，在很大程度上缓解了大 ＳＣＡＤＡ）和高级测量系统（ａｄｖａｎｃｅｄ ｍｅｔｅｒｉｎｇ 户型房屋信号不清晰的状况。 ｉｎｆｒａｓｔｕｒｃｔｕｒｅ，ＡＭＩ），在智能家居中被广泛使 收稿日期：２０１４—１１—０５ 网络出版时间：２０１５—０３—３０ 基金项目：国家自然科学基金项目（６１１０４０３４） 作者简介：刘亚魁（１９９０一），男，山东梁山人，硕士生，研究方向：通信技术，ｌｙｋｐｐｑｑ＠１６３．ｃｏｒｎ． 第１期 刘亚魁，等：“电力猫”在电力系统载波通信中的应用 ４５ 圈１ 电力线载波通信工作原理 电力线载波通信系统的工作原理如图１所示， 数据进行调制后，通信信号通过电力线耦合电路发 图中给出了通信主站向从站间利用电力线进行数据 送到电力线上。接收端通过电力线耦合接口电路接 传输的基本结构和工作原理。主站要发送的数据通 收下来发送端发送的调制信号，通过解调得到发送 过数据通信接口发送到发送端的信号处理模块，发 的数据信息，送到接收端的微处理器进行分析处理， 送端的微处理器接收需要发送的数据，并对发送的 再通过通信接口送到从站通信设备中。从站也可以 数据进行处理，经过不同编码方式进行编码、将发送 采用类似的过程向主站发送数据信息¨卜 】。 圈２电力猫工作原理图 电力调制解调器（电力猫）在硬件上分为两部 ＯＦＤＭ）方式进行调制，可以有效规避干扰，能实现 分，即主机和拓展器。将网线插入主机的ＷＡＮ口 １２０ ｍ的距离内达到５０ Ｍｂｐｓ带宽。ＯＦＤＭ不仅可 中，然后将主机和拓展器置于同一电表回路内的插 以实现规避干扰，而且由于采用多个子载波同时进 座上，此时即可通过拓展器产生的ＷｉＦｉ信号进行网 行传输，通信容量随着带宽的增加而大大增大，数据 络连接，可实现即插即用。 传输速率也会大大增大。 主机在接收到网线传送的网络信号后，利用调 电力线载波通信的可靠性指标包括设备可靠 制技术将数据进行调制，把载有信息的高频加载于 性、系统可靠性和数据可靠性。基于电力猫简单廉 电流，然后在电力线上进行传输；在接收端，先经过 价等特点，笔者主要考虑数据可靠性。 滤波器将调制信号取出，再经过解调，就可得到原网 数据传输的可靠性指标用差错率来衡量，由于 络信号，并传送到拓展器，拓展器再将原网络信号转 数据信号在传输过程中不可避免的会受到外界的噪 化为无线网络信号供给用户（图２）。 声干扰，信道的特性也会给信号带来畸变，当噪声干 扰和信号畸变到一定程度时就会导致信号接收出现 ２可靠性分析 差错。差错率一般用误码率、误比特率、误字率表 示。文献［１６］从响应时间、丢包率、传输速率等性 载波技术虽具有明显的优势，但其易被干扰，尤 能指标验证了电力猫的实际性能。 其是我国低压线路干扰情况严重。采用正交频分复 用（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ， 齐鲁工业大学学报 第２９卷 ３ 电力猫的优缺点分析 ３．１ 电力猫的优势 同传统无线路由器相比，电力猫具有如下优势： １）操作简单。将拓展器插到插座上即可使用。 ２）信号覆盖广。有插座的地方就有信号，不同 楼层在同一电表回路下亦可使用，而且网络信号强。 ３）经济实惠。对于大户型用户，无线路由器穿 墙能力差，要想达到理想的网络环境，必须购置多台 无线路由设备。对于１４０ ｍ 以上的住宅内，需要购 置两台单价２００元的无线路由设备方可覆盖全部房 间，而单价同样在２００元的电力猫性价比就比较高。 ３．２电力猫发展中的障碍 由于电力网使用的是非屏蔽线，用它来传输数 据不可避免地会形成电磁辐射，影响数据的保密性， 因此信息安全性能差ⅢＪ。由于不间断电源 （ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ＵＰＳ）一般具有滤波作 用，会影响电力线网络传输或是不能连线，所以无法 使用电力猫。３Ｇ乃至现在４Ｇ等通讯技术的发展， 对于电力猫的普及也是不小的挑战。 ４电力猫的应用 目前电力猫作为成熟的产品，在市场中主要扮 演无线路由器的角色。以往大户型用户都是通过多 处布线和多个路由器来实现大范围覆盖网络信号， 电力猫的出现可以有效解决这个问题。现在市面上 有多个厂家不同型号的成熟产品，已经大范围推广 应用到居民的实际生活中。 智能家居（ｓｍａｒｔ ｈｏｍｅ），是指通过网络将家中 的各种电器设备连接，再利用智能终端来管理。通 过智能家居，用户可以同电器之间进行全方位的远 程信息交互，而电力猫的出现可以为智能家居提高 稳定可靠的网络¨ 。 由于电力猫无须单独布线的优越性，在智能监 控方向也有不小的发展。文献［１９］尝试运用电力 猫来实现电梯远程监控，取得了良好的效果。 结语 、 古通讯技术作为成熟的电力通讯技术， 、越来越成熟，在未来智能家居、物 ’ 发展前景。 参考文献： ［１］高锋，董亚波．低压电力线载波通信中信号传输特性分析［Ｊ］． 电力系统自动化；２０００（７）：３６—４０． ［２］王赞基，郭静波．电力线扩频载波通信技术及其应用［Ｊ］．电力 系统自动化，２０００（２１）：６４—６８． ［３］姜霞，ＮＧＵＩＭＢＩＳ Ｊ，程时杰．低压配电网载波通信噪声特性研 究［Ｊ］．中国电机工程学报，２０００（１１）：３１－３６． ［４］马强，陈启美，李勃．跻身未来的电力线通信（二）电力线信道 分析及模型［Ｊ］．电力系统自动化，２００３（４）：７２－７６． ［５］ 汤效军．电力线载波通信技术的发展及特点［Ｊ］．电力系统通 信，２００３（１）：４７—５１． ［６］ 高小平．中国智能家居的现状及发展趋势［Ｊ］．低压电器，２００５ （４）：１８—２１． ［７］杨宏业，张跃，吕芳．自动抄表系统中通信方案的现状与展望 ［Ｊ］．电测与仪表，２００１（８）：８—１１． ［８］何海波，周拥华，吴昕，等．低压电力线载波通信研究与应用现 状［Ｊ］．继电器，２００１（７）：１２－１６． ［９］ 叶朝辉，杨士元．智能家庭网络研究综述［Ｊ］．计算机应用研 究，２００１（９）：１—６． ［１Ｏ］ 张有兵，程时杰，何海波，等．低压电力线高频载波通信信道 的建模研究［Ｊ］．电力系统自化，２００２（２３）：６２—６６． ［１１］ 栾文鹏．高级量测体系［Ｊ］．南方电网技术，２００９（２）：６－１０． ［１２］苗新，张恺，团世明，等．支撑智能电网的信息通信体系［Ｊ］． 电网技术，２００９（１７）：８—１３． ［１３］ 曹惠彬．电力线通信（ＰＬＣ）技术综述［Ｊ］．电力系统通信， ２００４（１）：１－６。 ［１４］ 崔秀玉，王志勇，王成祥．ＧＰＲＳ技术在电力系统通信中的应 用［Ｊ］．电力系统通信，２０ｏ４（８）：３－４． ［１５］孙光辉．区域稳定控制中若干技术问题［Ｊ］．电力系统自动 化，１９９９（３）：４—７． ［１６］ 范郁泉．基于ＩＮＴ￣Ｏ０的电力线宽带调制解调器性能测试 ［Ｊ］，电测与仪表，２００８，４９（５）：４３—４７． ［１７］韩基龙．“电力猫”宽带接入技术浅析［Ｊ］．中国新技术新产 品，２０１２（２）：２７． ［１８］钟少恒，应用电力猫构建智能家居局域网［Ｊ］，广东电力， ２０１２，２５（１２）：１２３—１２６． ［１９］金铭，吴斌．电力猫在电梯远程监控系统中的运用［Ｊ］．价值 工程，２０１３（８）：１９９—２００． （责任编辑：娄峰，校对：）
