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一、低压电力线为载体通讯的特点与优势
电力线作为通讯载体的特点和优势：无须敷设信号电缆，减少建设投资，即插即用，减少大量工程投资。通讯线路与电力线路为一体。减少维护量。不另设专用通讯线路。运行费用很低。因此，如何利用电力线网络资源潜力，在不影响传输电能的基础上，实现窄带或宽带通信，使之成为继电信、电话、无线通信、卫星通信之后的又一通讯网，是多年来国内外科技人员技术攻关的又一目标。使电力网成为又一个新的通讯技术手段。
自六七十年代以来，利用10 kV以上中高压电力线作为信号传输通道的电力线载波电话已经获得广泛使用，对高压电力线进行高频信号传输的研究已经非常深入和成熟。但是，在220 V/380 V低压电力线上进行信号传输，与高压电力线载波通信有较大区别，突出表现在工作环境恶劣、线路阻抗小、信号衰减强、干扰大且时变性大等特点。
二、低压电力线载波通讯的困难及技术难点
具体困难为，电力线是给用电设备传送电能的，而不是用来传送数据的，所以电力线对数据传输有许多限制。
1.配电变压器对电力载波信号有阻隔作用，所以电力载波信号只能在一个配电变压器区域范围内传送；
2.三相电力线间有很大信号损失（10dB-30dB）。通讯距离很近时，不同相间可能会收到信号，一般电力载波信号只能在单相电力线上传输；
3.不同信号藕合方式对电力载波信号损失不同；
4.电力线存在本身固有的脉冲干扰；
5.电力线上的高削减、高噪声、高变形，使电力线成为一个不理想的通讯媒介。
具体的分析如下
1 低压电力线上输入阻抗及其变化
输入阻抗是表征低压电力线传输特性的重要参数。研究输入阻抗，对于提高发送机的效率，增加网络的输入功率有重大意义。
研究表明低压电力线上的输入阻抗与所传输的信号频率密切相关。在理想情况下，当没有负载时，电力线相当于一根均匀分布的传输线。由于分布电感和分布电容的影响，输入阻抗会随着频率的增大而减小。当在电力线上有负载时，所有频率的输入阻抗都会减小。但是，由于负载类型的不同，使不同频率的阻抗变化也不同，所以实际情况非常复杂，甚至使输入阻抗的变化不可预测。并会在局部上违反电力线上阻抗随负载增大而降低的一般规律。同时，正是由于负载会在电力线上随机地连上或断开，所以在不同时间，电力线的输入阻抗也会发生较大幅度的改变。
由于低压电力线输入阻抗的剧烈变化，使发送机功率放大器的输出阻抗和接收机的输入阻抗难以与之保持匹配，因而给电路设计带来很大的困难。
2 低压电力线上高频信号的衰减及其变化
高频信号在低压电力线上的衰减是低压电力线载波通信遇到的又一个实际困难。对高频信号而言，低压电力线是一根非均匀分布的传输线，各种不同性质的负载在这根线的任意位置随机地连接或断开。因此，高频信号在低压电力线上的传输必然存在衰减。显然，这种衰减与通信距离、信号频率等都有密切关系。
在高频信号在低压电力线上传输时，还有一个显著的现象是其衰减随工频电源的相位而变化。有时高频信号在工频电源的某个相位范围(比如30°～150°，210°～330°)内会发生较大的衰减变化。在这个相位范围内，信号衰减有可能会减小几个分贝，或是增大几分贝到十几分贝。产生这种现象的原因，可能是因为一些工作于开关状态的设备，如开关电源等，在工频交流电的一定相位时打开开关器件，于是就将电力线连接到了后面的电路上。这些电路上通常含有大容量的电容器或大功率的负载，所以会引起高频信号衰减的急剧变化。而且大多数的开关电源都在一次侧接有补偿电容，虽然电容量较小，但是由于数量较多，所以其影响不容忽视。除此之外，开关电源会向电力线上施放大量高频干扰，从而影响通信系统的工作。
随着负载在电力线上的连接或断开，在不同的时刻，信号衰减都会表现出不同的特点。有时这种变化的程度会很大。
另外，接收机所处的位置不同，信号的衰减也不同。
变频器对通讯的干扰给电力线载波通讯造成不可忽略的影响。带有变频器负载的变压器下的电网电力线上形成的干扰较比没有变频器负载的电网电力线形成的干扰高达30-50dB 。
在现场试验过程中，我们还发现在电缆线与架空线混合布线的地方，在电缆与架空线连接处的信号衰减十分显著。产生这种现象的原因，可能是由于在这一点，线路阻抗发生突变，高频信号会在此发生反射，因而使信号衰减增大。
从以上分析可以看出，在总体上，电力线上的衰减随着频率的增加而增加，但在某些频率，由于负载产生的共振现象和传输线效应的影响，衰减会出现突然的迅速增加。同时，信号传输距离对信号衰减程度也起着决定性的影响，随着距离的增加，衰减会迅速地增加。在跨相传播时，衰减一般比同相传播要大10 dB以上，但有时也会有例外。随着工频交流电相位的变化，高频信号的衰减也会出现周期性的变化。在不同的时间段、不同的地点，衰减幅度也不同，有时变化会很大。这种变化对载波通信设备的设计有很大的影响。
3 低压电力线传输干扰特性分析
在低压电力线上进行数据通信时的另一个需要认真研究的重要问题是电力线上干扰的特殊性质。电力线上的干扰可分为非人为干扰和人为干扰。非人为干扰指的是一些自然现象，如雷电，在电力线上引起的干扰。人为干扰则是由连接在电力线上的用电设备产生的，并对数据通信有更严重的影响。
经过研究已经发现，电力线上的干扰不能被简单地认为是可加性高斯白噪声。为了表示这种干扰的复杂特性并简化分析，我们可以近似地将其分成4类：周期性的连续干扰、周期性的脉冲干扰、时不变的连续干扰和随机产生的突发性干扰。通常情况下，前两类干扰占主导地位。
同时，在低压电力线上存在着周期性干扰，产生这种周期性干扰的原因是由于许多用电设备会在工频交流电基波的某个固定相位上释放出干扰。例如，可控整流电源在AC电源基波正半周和负半周的45°切换，则在一个工频周期中AC电源上会出现2个缺口，从而会以100 Hz为周期，每周期2次释放出强烈的干扰，而且这种干扰与AC电源有着固定的相位关系。每次干扰的持续时间受多种因素的影响，如可控整流电源在AC电源上产生缺口的宽度，电力线对高频干扰的衰减强度等。
三、我们开发电力线载波技术的特点
为了克服上述电力线作为通讯线路的载体，就要克服上述低压线载波所面临的困难。具体我们在以下的方面做出了切实可靠的技术方案：
采用扩频通讯技术
采用扩频通讯技术为核心技术, 它具有: 1.很强的抗干扰能力, 2.可进行多址通信, 3.安全保密, 4. 抗多径干扰等特点。
而扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)简称扩频通信。扩频通信的基本特征是使用比发送的信息数据速率高许多倍的伪随机码把载有信息数据的基带信号的频谱进行扩展，形成宽带的低功率谱密度的信号来发射。香农(Shannon)在信息论的研究中得出了信道容量的公式： C=Wlog2(1+P/N)
这个公式指示出：如果信息传输速率C不变，则带宽W和信噪比P/N是可以互换的，就是说增加带宽就可以在较低的信噪比的情况下以相同的信息率来可靠的传输信息，也就是可以用扩频方法以宽带传输信息来换取信噪比上的好处。这就是扩频通信的基本思想和理论依据。
采用直序扩频频率调制/解调技术实现电力线载波通信。应用先进的模/数转换、数字滤波、数据压缩、相关判决、纠错编码等数字处理技术，极大地提高了数据交换的可靠性和准确性。
扩频技术更加精确的定义是：扩频是通过注入一个更高频率的信号将基带信号扩展到一个更宽的频带内的射频通信系统，即发射信号的能量被扩展到一个更宽的频带内使其看起来如同噪声一样。扩展带宽与初始信号之比称为处理增益(dB)，典型的扩频处理增益可以从10dB到60dB。扩频过程是一种宽带技术。
这种通信方式与常规的窄道通信方式是有区别的：
一是信息的频谱扩展后形成宽带传输；
二是相关处理后恢复成窄带信息数据。
正是由于这两大持点，使扩频通信有如下的优点：
 抗干扰
 抗噪音
 抗多径衰落
 具有保密性
 功率谱密度低，具有隐蔽性和低的截获概率
 可多址复用和任意选址
 高精度测量等。
除此之外，我们针对各种复杂的工况情况，对电力线通讯网络进行了有效的抗干扰处理，解决了线路通讯畅通的问题，并在实践中，将电力线载波通讯技术应用在很多的复杂场合，取得了很好的效果。
此外，如何在多个变压器平台范围内，实现集散管理系统，我们采用了二级通讯的网络设计，采用光电、电光转换，完成多个变压器平台数据集中管理的目标。满足用户的需求。 |
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简要描述电力线载波技术
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