1、电力载波芯片选用问题探讨摘要：随着新的电力市场的建立，电力负荷监控系统，已经由单纯的“控制到户” ，发展为负荷管理系统，而目前此套系统普遍采用无线电通道，由于无线电易受地形和空间干扰的影响，而电力负荷监控系统通信信道的一种补充通讯通道电力载波通信。电力线载波通信（PLC）芯片将随智能电网和物联网的全面建设引来爆发增长。电力线载波通信的关键就是设计出一个功能强大的电力线载波专用 modem 芯片，可以从调制方式、传输速率、通信频率、通信功率、EMI 标准、芯片技术等方面开展研究。 关键词：电力线载波防盗报警 English abstract：with the establishment of n
2、ew power market, power load monitoring system, by a simple “control to households“, for the development of power load management system, at present this set of systems generally use radio channel, due to the impact of radio easy terrain and spatial interference, and power load monitoring system of c
3、ommunication channel is an additional communication access - the power line carrier communication. Power line carrier communication (PLC) network chip with the comprehensive construction of smart grid and the lead to explosive growth. The key of power line carrier communication is the design of a de
4、dicated modem power line a powerful carrier chip, can from the modulation, transmission rate, frequency of communication, communication power, EMI, chip technology and so on. English keywords: power line anti-theft alarm 中图分类号： X924.3 文献标识码： A 一、电力线载波芯片 电力线载波通信（PLC）芯片作为改造传统电网的主要手段，并且作为物联网通信的有力补充，将随智
5、能电网和物联网的全面建设引来爆发增长。中国半导体行业协会 CSIA 预计至 2014 年，总需求将达到 5*万片，未来 5 年复合年增速（CAGR）将达到 61%，国内电力线载波芯片销量预测增长来自三方面：首先受益于智能电网建设。电力线载波通信以电力线作为传输媒介，不需再次投资，将成为智能电网通信的主要手段，因此智能电网建设将直接带来 PLC 芯片的需求增长，如电能表需求增长在 9%左右。其次来自渗透率提升。目前处于智能电网建设初期，PLC 芯片利用率还很低，但作为未来智能电网通信的主要技术，其渗透率必将大幅提升。如目前载波电能表的市场占比仅为 5.2%，但未来有望达到 40%。最后还将受益于
6、物联网建设。电力线通信也将成为物联网通信的主要补充，未来 PLC 应用中除智能电网的电能管理外，物联网的工业控制应用将占16.8%，智能家居应用将占 8.0%，安防监控将占 1%。未来 5 年国内智能电表总需求量将达 2.4 亿台，5 年复合增长 57%左右；而电力线载波（PLC）芯片至 2014 年总需求将达到 5654 万片，未来 5 年复合增长 61%；2、智能电网和物联网规划全面启动但处于初始阶段，PLC 作为改造传统电网的主要手段，和物联网通信的有力补充，必将随两网建设深入而不断受益。 二、防盗报警系统的意义 随着电子技术迅猛发展和人们保安意识提高，安全报警系统得以广泛应用，各类相关
7、产品层出不穷，人们对新产品的性能成本比不断提出更高的要求。防盗报警系统由报警主站和线路探测终端组成,报警主站根据与各线路探测终端的载波通信成败或者所接收的终端状态信息数据来判断是否发生电力电缆被盗等异常信息,当异常状态出现时,报警主站通过 GSM 网络拨打电话和短信息发送向远端值班室人员传送警情。该系统分为发送端和接收端,分别安装在电缆的两端。发送端以固定的时间间隔持续发出载波信号,载波信号通过电缆传输,接收端接收两次发送端发出的信号超过一定的时间间隔则认为电缆已被盗剪,系统发出报警信号。电力线栽波通信模块采用电力线栽波 Modem 芯片 SSC P300,单片机采用的是M68HC11E9 芯
8、片。 三、自身防护报警系统 电缆被盗是电力系统中最严重的灾害之一。最近几年电缆被盗事故发生频繁,给国家造成了重大的经济损失和安全隐患。为此提高低压配电电缆防盗报警系统的可靠性和及时性就非常重要。 基于低压电力载波通信的电力电缆防盗系统虽然具有物理链路、易维护、易推广、易使用、低成本等优点,但是电力载波系统的通信受线路影响非常严重,导致其误报率非常大,严重地影响了报警系统价值的发挥。基于多传感器融合技术在信息处理中的优势,将其应用到电缆防盗报警系统中,为低压电力电缆的安全运行、提高电缆报警系统的可靠性和可维护性开辟一条新的途径。防盗报警系统由报警主站和线路探测终端组成。本系统采用 PLT-232
9、 载波模块作为日常电缆的巡检工作,载波模块使用扩频通信技术。在报警主站 LPC2131 的控制下,根据电力线载波模块的应答信号来进行初步判断。当主控制器收到载波模块应答信号,认为电缆运行完好。如果载波通信失败,则利用霍尔电流传感器检测终端电流,送入 ARM 微处理器经过滤波、AD 转换和数据处理后,与设置的门限值比较,如果低于设置的下限,则认为电缆被盗,立即启动 CDMA 模块进行无线数据传输,实现远程短信息报警。系统维护人员可以在现场通过键盘输入指令,更改或查询电缆防盗区域控制设置信息,液晶显示模块同步显示操作过程和操作结果,并显示霍尔电流传感器检测电路电流的波形。 四、通讯 报警系统 系统
10、由 1 个集控单元和若干个现场单元组成，连接到低压电力线上，构成主从通信系统，如图 1 所示。集控单元由 AT89C52 单片机、ST7538 电力线接口、面板式微型打印机和 LED 显示、时钟、声光驱动等电路构成；现场单元由 AT89C52 单片机、ST7538 电力线接口、传感器信号接口和键盘、E2PROM、声光驱动等电路构成。系统工作时由集控单元依次向各现场单元发送含地址信息的询问码。现场单元收到后，如果和本机地址相符，将上次查询后到此次查询间的报警状态数据发回集控单元处理；如果不是询问本机，且又无警情发生，则不响应。现场单元在非查询期间有警情发生，会立即发送报警数据，集控单元接收处理后
11、，继续原先的轮询过程。集控单元发送询问后在规定时间内收不到应答，也会认为该现场单元受到破坏失效，也产生报警。集控单元报警时，会发出声光信号、显示警点号码，并且通过打印机记录当前时间和警点信息，时间由 PCF8563 芯片提供。每个现场单元可监测 8 路传感器开关量信号，并且有密码设置和解锁功能，由 E2PROM 芯片 24C02 存储密码，业主在场时通过键盘输入密码可取消报警功能，从而避免产生虚警。集控单元一般安装在保安值班室，现场单元隐蔽安装于各用户室内。 五、智能小区 报警系统 区域控制中心和各用户终端组成 ,采用电力线作为信号传 输介质。区域控制中心定时巡检各用户终端的状态 ,各用户终端
12、的报警信息经 LM1893 调制后 ,经电力线传输给小区内同一变压器范围内的区域控制中心 ,电力线与各用户终端和区域报警中心的耦合通过耦合电容实现。基于电力线载波的智能小区报警系统总体结构如图 1 所示。本系统由区域控制中心和各用户终端组成 ,采用电力线作为信号传输介质。区域控制中心定时巡检各用户终端的状态 ,各用户终端的报警信息经 LM1893 调制后 ,经电力线传输给小区内同一变压器范围内的区域控制中心 ,电力线与各用户终端和区域报警中心的耦合通过耦合电容实现。基于电力线载波的智能小区报警系统总体结构如图 1 所示。 小区控制中心设计区域控制中心以 51 系列单片机为主控单元 ,由语音报警
13、电路、 看门狗定时器及电力线载波芯片 LM1893 等组成 ,通过 LMl893 与各用户终端进行通信、 传输报警和巡检信息。语音电路由 ISD2560 及外围电路构成 ,用于报警提示 ,可根据需要分组录放用户端的报信息并预置播放次数。看门狗定时器选用 X25045,以防止数据丢失和 CPU 误动作。该芯片内部集成了看门狗定时器、 电源监控电路及 512 字节的 E2PROM,可软件编程 ,可靠性高 ,功耗低 ,内部的 E2PROM 可用于存储用户终端号、 系统设置数据等。 总结：电力线载波通信以电力线路为传输通道 ,具有通道可靠性高 ,投资少 ,见效快 ,与电网建设同步等优点。系统所有设备可
14、就近、 就地接入电力线 ,无需重新布线破坏建筑结构及装潢 ,具备适用于早期无通信系统的旧建筑以及不占用其他资源的特点;同时能够巡检用户 ,及时发现事故隐患 ,利于查找事故原因。随着国民经济的哭诉发展基础设施的不断完善，各企业事业单位、居民小区、公共场所等各种各样的安全要求。由于安全设施的规定及施工、经费困难，给安保工作带来了相当大的难度，而基于波载通讯技术的安保系统能解决这样的所有困扰再配合一些传统的安全检测手段，如红外线检测，各种专业传感装置等，将检测到的信息储存单元里，通过电力线传递到控制中枢，进行其安全分析，以达到最安全的效果。 本文系湖南省教育厅课题基于电力载波的区域防盗报警系统研究项目。 （项目编号：11C0868） 参考文献: 1朱今祥 ,苗建苏 ,陈奇东. LM1893 在电力线载波通信中的应用J .微计算机信息 , 2005 (8) : 151 - 152. 2韩峻峰 ,彭勇等. 基于 LM1893 的电力线载波通讯系统设计J . 电测与仪表 ,2002(8) : 51 - 53. 3陈伟 ,王志强 ,张文勇. 基于 LM1893 的电力线载波电路设计J .微计算机信息 , 2008(8) : 267 - 269.
