应用于智能电网的PLC通信标准

绪论

近几年来，电力通信的发展一直是绿色能源的关注重点之一，随着电力电子技术进步，电力线的技术也愈加成熟，所以现在已经有大量厂商对这个技术所带来的新应用感到兴趣，例如智能电网、自动读表系统甚至智能家庭都被视为未来电力线发展的重要标的。因此，智能电网的出现，使得传统电力网络可以侦测电力供应及一般家庭电力的使用状况，藉此来调整电力的耗电量，达到节约能源，增强电网可靠性的目的。本文将针对智能电网的基本概念、技术发展及通信标准，提供一个概略性的介绍与整理。

电力线通信将无所不在

为了掌握各区域用电的实时情报，电力线通信的涵盖范围非常广，从最底层的家庭用电到跨越电表至变电站的信息集中器(Concentrator)，或是更高的中压层通信都必需完整掌控，因此，更要确保不同电压段的通信质量，以提升系统的稳定性。

因为技术日渐成熟，电力线的通信质量有着飞跃性的增长。随着应用不同，可以分成可远距离传送的窄频PLC(NarrowBandPowerlinecommunication)及短距离但高速度的宽带PLC(BroadBandpowerlinecommunication)，目前宽带PLC的物理层(PHYrate)传输速度己可达到200M(bps)。因此，智能家庭的应用又再次搬上台面，不仅从室外即可远程操控家中的电器，电费也不再只能依靠每两个月一次的账单，家中所有电器的用电信息可以随时掌控，再者，只要使用家中的插座即可直接上网，透过有线传输让家里通信不再有死角。

可靠的长程通信工具

窄频电力线，是电力线通信发展初期即存在的技术，适合用在较长距离的电力线通信技术。因通信使用500k(Hz)以下频带，较不易受到电力线先天环境的衰减，所以可以传送较长的距离，但也因此传输速率较慢，大多使用在电力监控，图1即为先进读表系统(AMI)的架构图。意大利ENEL电力公司采用一个基于FSK和BPSK调制的窄带PLC系统，建构一个3500万用户的自动电表管理系统即为经典的成功案例。

图为自动读表系统的通信环境示意图，台湾的电力系统大多是由变电站提供220v电源至各住户，所以数据集中器适合设置于变电站，再由光纤将各家的用电信息传至管理服务器，所以数字电表的电力信息必需透过图中红色电缆传到变电站的集中器，但此部分电缆建构时大多埋在地底下，难以评估其长度，以及是否连接其他电力设备，因此最适合使用窄频PLC作为解决方案。

如上述，窄频电力线通信虽然并非新一代的技术，但随着通信技术增长，不论是通信速度或是对抗噪声的调变技术都有大幅增长。当下已有许多国家有制定自己的窄频通信规范，例如北美的美国联邦通信委员会FCC(9k~490kHz)，在欧洲，则由1976年成立于比利时的CENELEC制定其规范(3kHz~148.5kHz)，以及日本电波产业会ARIB(10kHz~450kHz)等等。

近来，许多之前使用在数字通信的调变技术都被拿到电力线通信上使用例如FSK、PSK、展频等等，其中最热门的莫过于使用多载波的OFDM调变技术，主要原因在于其抗信道衰减及噪声干扰的优异表现，也因此，欧洲的G3及PRIME两个窄频电力线解决方案都是采用这个技术。