新型PLC技术在智能配电网的应用

1、PLC for SG Applications Slide 1PLC for SG Applications Slide 23. 新一代智能PLC接入网技术介绍1. PLC 接入网技术发展2. PLC接入网技术在智能配电网中的应用PLC for SG Applications Slide 3PLC接入网技术二次浪潮接入网技术二次浪潮第一次浪潮第一次浪潮电信市场开放电信市场开放 (互联网互联网 ) 宽带宽带PLC第二次浪潮第二次浪潮大规模智能电网大规模智能电网(AMI) 推广应用推广应用 窄带窄带 (高速高速) PLCPLC for SG Applications Slide 4驱动力驱动力 （

2、欧洲）欧洲）2005 年欧盟规划: 2020年智能电表覆盖率将在80%以上。在此基础上通过和用电户互动，启动电能市场。另外随着电动汽车，分散的新能源，配电网自动化等智能电网项目的推广，在欧洲中，低压通信接入网的建设越来越重要用电信息采集70%将用PLC 技术 2亿个低压PLC点 欧洲90% 以上中，低压变电站没有通信装置。需新建设大约500万个中压通信点。光纤铺设成本很高，各种限制多，无线受地理位置的限制。因此中压PLC估计有20% - 30% 市场 100-150 万个中压PLC通信点 PLC for SG Applications Slide 5PLCPLC在智能电网的应用在智能电网的应用

3、 （作为通信工具）（作为通信工具）PLC for SG Applications Slide 6 配用电业务配用电业务速率速率 kbps最大传输时延最大传输时延 s数据特征数据特征远动/遥控9.60.5随机远程控制（故障检测）9.6NA随机调度电话80.5随机企业管理信息接入20001随机视频监视 (surveillance)2561持续视频监控(supervision)64NA周期报警管理（温度、湿度、气体、浸水）9.630随机遥测,产品和电能质量9.6NA周期遥测保护（录波、下载）641随机调度/监控电信网络 1连续AMI NA周期负荷管理，需求侧管理20001周期 摘自欧洲摘自欧洲 智能

4、电网研究项目智能电网研究项目INTEGRIS, 到到2016 年电力线载波速率需求年电力线载波速率需求估算估算:低压低压: 700 kbps; 中压中压: 4 Mbps国外国外中低压配网自动化业务对通信技术要求中低压配网自动化业务对通信技术要求 （CIGRE, 2008） PLC for SG Applications Slide 7PLC 接入网接入网 架构架构PLC for SG Applications Slide 82 2 30 30 8 80 MHz0 MHz9 9 1 15050 500 kHz500 kHz窄带窄带PLCPLC宽带宽带PLCPLC欧洲欧洲美国，亚洲美国，亚洲OPE

5、RAOPERA, , HomeplugHomeplugIEEE1901IEEE1901, , ITU-TITU-T窄带和宽带窄带和宽带PLC技术的频率范围技术的频率范围PLC for SG Applications Slide 9 速率速率ASKASK几个几个bpsbps PSK, PSK, FSKFSK，S S-FSK-FSK19501950198019802000200019901990 年年201020100.60.6 - - 2.42.4 kbpskbps 窄带高速窄带高速PLCPLC 超低速超低速PLC PLC OFDM OFDM( (33-12833-128 kbpskbps）窄带

6、窄带PLCPLC技术发展状况技术发展状况窄带低速窄带低速PLCPLCPLC for SG Applications Slide 10主要宽带主要宽带PLCPLC技术发展状况技术发展状况 数据速率数据速率4545 MbpsMbpsOFDMOFDM200020002004200420022002 年年2006200685 - 85 - 200200 MbpsMbpsOFDM OFDM 1Gbps1Gbps2-2-8080 MHz MHzOFDMOFDM认知无线电技术和认知无线电技术和MIMO (MIMO (室内应用）室内应用）2008200820102010PLC for SG Applicati

7、ons Slide 11 100 kHz 10 MHz低压1.5-3160-200中压地埋线1-250-80中压架空线0.5-130-50电力线衰减电力线衰减 dB/kmPLC for SG Applications Slide 12PLC在欧洲的应用（窄带在欧洲的应用（窄带PLC 用于电信息采集）用于电信息采集）意大利意大利 FSK （2.4 kbps）3千万智能电表千万智能电表2001 年年2006200820102012法国法国 S-FSK, 2.4 kbps，OFDM，33kbps3.5 千万智能电表千万智能电表 2014瑞典瑞典,芬兰芬兰 - S-FSK, 2.4 kbps- 100

8、万智能电表万智能电表西班牙西班牙OFDM （128 kbps)1千多万智能电表千多万智能电表BPSK （9.6 kbps）1千多万智能电表千多万智能电表PLC for SG Applications Slide 13宽带宽带PLC在中压的应用在中压的应用 （欧洲）（欧洲） 通过前期的试验和优化，宽带通过前期的试验和优化，宽带PLCPLC在欧洲已被一些电网公司用于中压段（并具一在欧洲已被一些电网公司用于中压段（并具一定的规模）定的规模）低压低压PLCPLC的骨干网（连接低压集中器）的骨干网（连接低压集中器）远程检测控制（远程检测控制（SCADASCADA，连接，连接 RTURTU）目前主要在城市

9、地埋线目前主要在城市地埋线最大点与点距离最大点与点距离: : 500500- -600 600 米米通过中继覆盖大的网络通过中继覆盖大的网络一旦安装好，性能很稳定一旦安装好，性能很稳定PLC for SG Applications Slide 14中压点与点距离中压点与点距离 统计（引自欧盟项目统计（引自欧盟项目OPERA文件文件 ）PLC for SG Applications Slide 15实验室宽带实验室宽带PLC 时延测试结果时延测试结果 ms中继数中继数PLC for SG Applications Slide 16PLCPLC在智能配电网的应用在智能配电网的应用 （新的研究热点）

10、（新的研究热点）拓扑结构分析电网状态监控故障定位预警通信+感知 集电力线传感和电力线通信于一体集电力线传感和电力线通信于一体, , 通过对电网信息的感知和基通过对电网信息的感知和基于电力线信道特性的电网状态的认知，并通过低延时的电力线通信技于电力线信道特性的电网状态的认知，并通过低延时的电力线通信技术，为电网运行和维护提供可靠的，及时的可操作的信息术，为电网运行和维护提供可靠的，及时的可操作的信息PLC for SG Applications Slide 17电网拓扑结构检测电网拓扑结构检测10KV 变压器变压器相位识别相位识别 （A，B，C）台区识别台区识别馈线识别馈线识别PLC头端头端I1

11、I2I3ItPLC for SG Applications Slide 18电网设备和状态检测和预警电网设备和状态检测和预警电缆断裂预警电缆断裂预警变压器状态检测变压器状态检测PLC for SG Applications Slide 19F1F1电网故障定位电网故障定位PLC for SG Applications Slide 20二、国内外研究现状二、国内外研究现状 窄带窄带接入网接入网 宽带宽带接入网接入网PLC频率频率9 - 500 kHz (欧洲 9-150 kHz)2 - 30 MHz 可以得到的物理可以得到的物理层速层速率率2 100 kbps1 - 10 Mbps时延时延100

12、 ms - 100 s10 ms 10 s点与点距离点与点距离低压 / 中压: 400 米 / 15 公里低压 / 中压: 200 米 / 600 米主要应用主要应用用电信息采集中压接入主要优点主要优点技术简单, 可达到的距离较长速率高， 实时性能好，性能稳定主要弱点主要弱点 信道环境恶劣，受电器干扰影响大， 速率低，实时性能差 信道（地埋线）衰减大，距离短窄带和宽带窄带和宽带PLCPLC技术比较技术比较 PLC for SG Applications Slide 21宽带耦和宽带耦和模拟前端技术模拟前端技术 无线电电台无线电电台认知认知 检测技术检测技术 宽带高动态范围宽带高动态范围数字前端技术数字前端技术自组网技术自组网技术新一代智能新一代智能PLCPLC关键技术关键技术 支撑不同支撑不同QoS PLCMAC 协议协议 电网状态感知和认电网状态感知和认知技术知技术PLC for SG Applications Slide 22小结小结 智能配电网建设给智能配电网建设给PLCPLC带来了巨大的机会带来了巨大的机会 窄带窄带PLC PLC 大规模大规模的被的被用于低压用于低压远程用电信息采集远程用