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电气自动化

序号：

49

文献检索报告

课题名称：

基于电力线通讯与通信网络设计

姓名（学号）：

田振0903110129

检索日期：

2010年12月11日

院系（专业）：

电子电气工程系电气自动化

得分：

课题名称

中文：

基于电力线通讯与通信网络设计

英文：

Basedonpowerlineofcommunicationandtelecommunicationnetworkdesign

一、选题简介：

电力线载波（PLC）是电力系统特有的通信方式。

电力线载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。

由于使用坚固可靠的电力线作为载波信号的传输媒介，因此具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，同时也是唯一不需要另行铺设线路、增加投资的有线通信方式。

该种通信技术由来已久，早在20世纪初就已经出现了。

当时，主要用于中高压（>11kv）输电网上的监控、设备保护、远程指示以及语音传输等方面。

从20世纪50年代开始，电力线通信的应用拓展到了低压（220/380v）网络上。

主要用于电力线自动抄表、电网负载控制等方面。

到了20世纪90年代，随着人们对家庭网络化和Internet宽带接入需求的增长，遍布城乡各地的低压电力网再次引起了人们的关注。

用电力线作为通信媒介，通过联网设备实现基于电力线的Internet接入、智能家庭网络、智能小区网络和工业自动化控制等。

然而，由于电力线传输过程不存在固定不变的特性阻抗且变化复杂，还存在大量的干扰噪声和突出的电压－频率衰减特性，因此长期以来使得人们无法将宽带通信技术应用于电力线通信。

直到本世纪初，伴随着通信调制技术、自适应信号处理以及差错编码控制技术的进步，特别是OFDM（正交频分复用）技术的出现，才使得电力线作为一种高速可靠的通信信道成为可能。

当前，电力线作为一种分布广泛，不需另行布线，连接方便而又能提供高达10Mb/s乃至100Mb/s的信道容量的宽带通信媒体，再次引起了人们的重视，成为广大学者和工程师们的研究热点。

PLC（PowerLineCommunication）首先由英国NORWEB通信公司在1990年开始研究此项技术，在1996年9月的CIGRE大会期间，该公司向各国代表展示了技术原理和演示产品，提供了在曼切斯特进行20户小范围试验的录像资料，传输速率达到1Mbps，但仅进行了小规模现场试验，未能得到推广。

到2001年初，PLC专用芯片制造技术的进展明显加速，Intellon公司用于户内联网的14Mbps芯片达到实用水平；欧洲西班牙DS2公司的芯片速率可达到45Mbps；随之，许多国家的研究机构开展了PLC技术的研究和开发，如美国的Intellon、Inari（Intelogis）、ITRAN等公司，韩国的Xeline公司，欧洲的ASCOM、Polytrax等公司，PLC芯片的传输速率从1Mbps发展到2Mbps、14Mbps、45Mbps。

德国RWE电力线通信公司（RWEPowerlineGmbH）自2001年7月1日起开始致力于德国电力线接入市场的运营、数字化家居建设以及电力线数字学校的建设和运营。

RWE电力线宽带接入产品在德国的埃森安装了1500户。

从而使RWE公司成为世界上首家宣布实现PLC接入系统商业化运营的企业，同时德国也是迄今为止世界上唯一允许PLC进入商业化运行的国家，并颁布了有关法律。

随着PLC技术的发展和应用的普及，相继成立了相关的国际性PLC组织，其中由3Com、AMD、CiscoSystems、Compaq、Intel、Motorola、TexasInstruments等13家公司组成了HomePlug电力线联盟最为著名。

HomePlug电力线联盟已有90家公司参与该组织标准的制定工作。

从HomePlug组织成立至今，已经制定了HomePlug1.0和HomePlugAV的标准。

除了对于电力线通讯的具体技术参数的规定外，1.0标准的带宽可以达到14Mbps，HomePlugAV的带宽更是可以达到200Mbps，可以广泛地应用在比如VoIP、DMA、IPTV和视频音频电话会议上面。

我国研究PLC技术起步较晚，但发展速度较快。

中国电力科学研究院自1997年开始研究PLC技术，主要考虑PLC技术用于低压抄表系统，传输速率较低。

1999月开始进行PLC系统的研究开发工作。

主要对我国低压配电网络的传输特性进行了测试，并对测试结果进行了数据处理和分析，基本取得了我国低压配电网传输特性和参数的实时在线采集，为进行深入研究和系统开发提供依据。

2000年开始引进国外的PLC芯片，研制了2Mbps的样机，2001年下半年进行了小规模现场试验，实验效果良好。

另外深圳国电科技有限公司、福建省电力公司等国内公司从2000年后也开始致力于户内PLC产品的开发，但目前只限于采用国外生产的芯片进行设计，传输速率可达10Mbps。

总体上来说，我国目前的电力线通讯芯片的设计还停留在低速（300kbps）的水平上，而具体的应用主要是基于高速芯片的电力线通讯Modem设计，和低速芯片在诸如远程抄表和路灯监控等低速率通讯领域的应用设计。

二、检索词及检索策略：

中文检索策略：

1.（电力线+电力线路）*（通信+通讯+通信系统）

2.（电力线+电力线路）*（通信+通讯+通信系统）*（设计+设计参数+设计理论）

3.（电力线+电力线路）*（通信+通讯+通信系统）*（设计+设计参数+设计理论）*（电子电路+网络+网络终端）

外文检索策略：

1.AcademicLibraries*

（electriclineofforce+electricpowercircuit）*（communication

+communication+Communicationsystem）

2.（electriclineofforce+electricpowercircuit）*（communication+communication+Communicationsystem）*（design+Designparameters+Designtheory）

3.（electriclineofforce+electricpowercircuit）*（communication+communication+Communicationsystem）*（design+Designparameters+Designtheory）*（Electroniccircuit+network+Networkterminal）

三、检索数据库

1.中文科技期刊全文数据库（维普）

2.中国学位论文数据库（万方）

3.中国期刊全文数据库（CNKI）

4.中国优秀硕士学位论文全文数据库（CNKI）

5.中国优秀博士学位论文全文数据库（CNKI）

6.中国重要报纸全文数据库（CNKI）

7.中国重要会议论文数据库（CNKI）

8.WWW.B

四、检索结果

1.中文题名：

基于电力线通讯的网络终端平台设计

2.研究作者：

高翔

学位授予单位：

上海交通大学

中文关键词：

电力线通信；通讯终端；正交频分复用；HomePlug；量子框架；网络协议栈

中文摘要：

电力线通信（PLC,PowerLineCommunication）是利用电力线作为媒质来传输数据信号的一种通信方式。

由于其具有组网简单和成本低廉的优点,因而具有很广阔的应用前景。

但是,当前的应用主要局限于使用“电力猫”作为宽带接入方式以及电力线远程抄表等低速数据传输中。

由于以电力线媒介进行通信的技术开发存在着一定程度的复杂性,因此导致其开发周期较长,而且开发成本较高。

本文针对上述阻碍了电力线应用技术发展的瓶颈,以高性能ARM嵌入式平台,采用基于单片电力线集成收发器INT5200和ARM芯片LPC2210,设计开发电力线通讯终端平台,能够克服电力线信息传输媒体设计过程的复杂性。

本项技术在拓展嵌入式系统在电力线通信中应用的同时,对电力线作为传输媒体的智能家居和工业以太网系统的开发具有推广意义。

本文在研究电力线信道基本特性的基础上,根据电力线信道的特点,建立了信道数学模型,并根据目前电力线信道传输中常用的OFDM技术原理,详细分析了电力线网络通信协议HomePlug1.0中关于物理层和媒介访问控制层的协议规定,给出了整个系统总体设计方案以及各个功能模块的具体设计及其实现技术。

2.中文题名：

电力线通讯网络的服务质量和性能评价

研究作者：

陆丽萍

学位授予单位：

武汉大学

中文关键词：

电力线通讯系统；调制技术；媒体接入控制；协议；TCP；仿真

中文摘要：

利用电力线进行数据通讯已不是什么新的想法，但由于电力线不是为数据通讯而设计的，它不是一个理想的通讯媒介。

这个特性使得在过去它并没有得到广泛的应用，随着调制技术的不断发展，从电力线上得到可靠的数据传输已成为可能。

电力线分布的广泛性，利用的方便性等显著特点使得它在许多领域中得到应用，目前它的主要应用有以下的几个方面：

1、计算机联网及Internet接入；2、小区安全监控系统；3、智能自动抄表系统；4、家庭智能网络管理系统。

然而，利用电力线网络来高速，可靠的传输信息，还有许多复杂的技术问题需要进行研究和解决。

本文主要在就以电力线网络为基础的家庭网络的调制技术、媒质接入控制（MAC）协议和TCP协议方面进行了探讨。

电力线信道呈现出高衰减和噪声的多变，同时又受到了EN50065对通讯频率的限制，存在着更多的通讯困难。

本文通过对几种调制技术进行比较得出正交频分复用（OFDM）是宽带高速电力线通讯系统（PLC）中最有发展前途的调制技术之一。

同时调制中必须采用采用信道自适应技术和差错控制技术，这也是电力线的调制技术与其它调制技术的不同点。

由于电力线的信道特性，相应的MAC协议满足这些特性的要求。

3.中文题名：

电力线扩频载波数据通信系统的设计

研究作者：

董莉

学位授予单位：

四川大学

中文关键词：

扩频载波；电力线；直接序列扩频；自适应滤波

中文摘要：

大型、重要电器设备的网络化管理是网络技术的新领域，如何有效地实现电器设备与网络之间的通信是这一领域的热点。

电力线载波通信以电力线为载体，与其它通信方式比较有着特殊的优势。

传统的电力线载波通信在通信质量上的缺陷使其不能适应电力发展对通信的要求。

许多新的通信手段，如微波、光纤等，虽然性能优越，但投资巨大、建设周期长。

若能将扩频技术用于电力线，提高电力线载波通信质量，使现有电力线资源物尽其用，从而寻求到一种高性价比的电力系统通信方案，这便能很好的解决电力系统中的信道紧缺问题，带来直接而客观的社会经济效益。

本科研项目便是基于这一出发点，开发能实现在电力线上传输数据的扩频数字传输系统。

本设计选择采用的扩频技术为直接序列扩频技术，它解决了信号在电力线这样恶劣的通信环境中的传输问题；选择采用窄带干扰自适应抑制技术，该算法速度快、噪声和干扰抑制能力强，从而克服电力线的恶劣环境对接收信号的影响。

本文首先就设计中选择采用的直接序列扩频技术、以及在频域中实现直序扩频信号中多窄带干扰抑制的自适应算法的基本原理做了分析。

随后详细论述了系统的硬件设计和软件开发。

其中硬件设计包括PL2101电力线节点、窄带干扰

4.中文题名：

低压电力线载波通信中信道模型的研究

研究作者：

张有兵；何海波；吴昕；周拥华；程时杰

学位授予单位：

华中科技大学电气与电子工程学院

中文关键词：

低压电力线；载波通信；信道模型；噪声特性；阻抗特性；衰减特性；

中文摘要：

将低压电力线用作通信信道具有其特有的优势,但同时它又具有阻抗低、噪声强、信号衰减大和时变性等缺点,为了保证其通信质量和提高通信速率,有必要研究合适的信号调制、编码、传输和解调方法,在进行这些研究时,信道是必不可少的。

该文通过各种测量结果的分析和噪声模型及信号传播模型的研究,认为尽管建立一个通用的精确模型来模拟所有的低压配电网信道情况相当困难,甚至不可能,但建立一个能反映通道基本特征的近似模型却是可能的,也是有必要的,它的建立可为低压电力线载波通信研究提供有效的手段

5.中文题名：

电力线载波通信技术的发展及特点

研究作者：

汤效军

工作单位：

国家电力公司自动化研究院电力部电力线载波机质检中心

中文关键词：

电力线载波；通信；发展；应用

中文摘要：

介绍了电力线载波通信的发展、定义、技术分类以及特点。

讨论了我国电力线载波通信的现状,还特别就高压电力线载波通信、中压配电网电力线载波数据通信和低压用户配电网电力线载波通信,以及与其有关的关键技术进行了讨论

6.中文题名：

电力线扩频载波通信技术及其应用

研究作者：

王赞基；郭静波

学位授予单位：

清华大学电机系

中文关键词：

电力线；扩频通信；载波通信；配电自动化

中文摘要：

分析了配电网电力线通信信道存在的高噪声、变化的低阻抗、高衰减等一般性问题,阐述了电力线扩频载波通信的基本原理及其抗时变衰减、抗随机干扰的优越性;从应用角度总结了配电网电力线扩频载波通信技术的国内外现状以及在配电网自动化、楼宇自动化以及公用通信领域的典型应用

7.中文题名：

基于电力系统自动重合闸保护装置地探讨

研究作者：

郑辉忠

中文关键词：

电力系统;断路器;继电保护;自动重合闸;前加速;后加速

中文摘要：

由于电力系统输电线路的故障大多数是暂时性的,当继电保护动作切断电源之后,如果利用自动重合闸保护装置能够迅速地重新合上断路器,线路就能很快恢复正常,从而提高了用户供电的安全可靠性。

本文结合深圳市某线路的自动重合闸保护装置进行探讨其保护原理及功能效果等方面的问题。

8.中文题名：

智能化电力线高频载波通道测试装置的研究与开发

研究作者：

江玉蓉

导师：

周有庆

学位授予单位：

湖南大学

中文关键词：

电力线高频载波通道；测试装置；DSP；硬件电路；软件设计；

中文摘要：

电力线高频载波技术在电力行业和其它相关领域得到了广泛应用，具有十分重要的地位，但现有的载波通道测试设备却比较落后，急待改进。

基于这一点，本文对电力线高频载波通道测试装置进行了研究开发。

论文分析了目前所用的测试设备的特点和不足，介绍了DSP技术的发展及特点，提出了基于DSP技术的智能化的电力线载波通道测试装置的新方案。

在装置硬件电路设计上，大量采用了数字电路技术，如DSP技术、DDS技术、数字电位器技术等。

在软件方面与硬件电路相一致，采用了数字滤波器实现信号滤波，实现了滤波参数的数字式动态可调，输入信号的频率值和电平值由DSP经过数字信号处理计算得到。

在功能上，装置集电平振荡器、高频频率计和选频电平表等多台仪器的功能于一体，且装置的所有试验操作、测量及数据处理由安装于通用计算机上的应用软件完成。

在此基础上，研制开发出了一套智能化电力线高频载波通道测试装置。

对测试装置的检测结果表明，其各项指标均达到预定要求。

本文所设计的测试装置，较以往的电力线载波通道测试设备有很大的改进和创新，在2002年1月湖南省电力公司组织的技术鉴定中，其总体技术被评定为国际先进水平。

9.中文题名：

低压电力线通信传输环境研究

研究作者：

刘海涛；陈长德；张保会

作者单位：

西安交通大学电力工程学院

文献出处：

电力自动化设备2001年09期

中文关键词：

电力线通信；频谱特性；信道特征；

中文摘要：

研究低压电力线信道特性是其实现接入网的前提和保证。

概括叙述了低压电力线的信道特点,总结了信道测量时所遇到的一些特殊问题,从噪声、衰减特性和阻抗3个方面详细分析了低压电力线的信道特性,并针对信道的特点详细给出了一些解决思路。

更多还原

10.中文题名：

低压电力线通信信道噪声特性的测试与分析

研究作者：

张圣清；于东海；马建旭；邹采荣

文献出处：

电力系统通信2003年01期

中文关键词：

电力线通信；噪声测试；噪声分析

中文摘要：

低压电力线通信信道的噪声,不是通常信道中的加性高斯白噪声。

作者在文中介绍了低压电力线通信信道噪声的测试方法和功率谱估计方法,讨论了噪声的分类、特点和产生原因。

重点分析了不同时间、不同地点的噪声分布和特点,对噪声的时变性进行了较为详细的研究。

更多还原

六、检索报告总结：

1、你认为哪个数据库比较好用，那种数据库对你未来的学习和进一步深造最有帮助，主要体现在哪些方面？

1.中国期刊全文数据库（CNKI）

CNKI是是全球信息量最大、最具价值的中文网站。

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CNKI结合中科院和很多科学机构，做的很好，也有一定的挖掘和趋势分析，还有很多学术辅助工具，关键是它的库比较全也比较好用。

CNKI包括中国期刊全文数据库，中国优秀博硕士学位论文数据库，中国重要报纸全文数据库，中国重要会议论文数据库等。

与维普相比，虽然文献收录年限较短（仅为1994年之后），但收录文献范围比较广，文献更新速度快，全文采用CAJ或PDF格式，支持多种检索方式，如：

分类检索、初级检索、高级检索和专业检索等。

特别是在每种方式的检索结果（包括二次检索的检索结果）里都可以进行二次检索，可以无数次的进行，逐步缩小检索范围，以提高查准率。

2.中文科技期刊全文数据库（维普）

选库理由：

维普数据库是我国内收录期刊最多、年限最长、收录学科范围广、专业文献量最大的数字期刊数据库。

目前拥有9000余种中文期刊，1250余万原始文献，是科研工作者进行文献搜索和科技查新的必备数据库。

独有的同义词库，可以查找关键词的同义词，更精确的定位检索请求。

3.中国优秀硕士学位论文全文数据库（CNKI）

4.WWW.B

5.

6.

2、利用参考工具书等获得选题所涉及的重要概念及名词解释

电力线

　电力线electricforce，lineof

电力线

图示电场分布的虚设的有向曲线族。

曲线上每一点的切线方向与该点电场方向一致。

电力线形象直观，不仅可以图示静电场，也可图示非稳恒时的电场以及辐射场，在物理教学和工程中广泛采用。

根据电场的性质可确定电力线的若干性质：

　　①在静电场中，电力线不闭合，起于正电荷，止于负电荷。

　　②若孤立带电体系的正、负电荷一样多，则正电荷发出的电力线全部汇集于负电荷。

　　③在没有电荷的空间里，电力线不相交也不中断。

　　④电力线与等势面正交。

电力线

⑤在导体附近，电力线与导体表面垂直，电力线不能起止于同一导体上。

　　在变化磁场产生的有旋电场中，电力线环形闭合，围绕着变化磁场。

电力线描绘了电场的走向和空间分布，电力线的疏密反映了各处电场的强弱，电力线还有助于了解电场的性质（如是否有源，是否有旋）。

但是，分立的曲线、粗略的疏密不能准确地反映电场的连续分布和各处的强弱，电力线只是近似的图示。

与电力线根数对应的严格的物理量是电通量。

电力线载波

电力线载波PowerLineCarrier-PLC通信是利用高压电力线在电力载波领域通常指35kV及以上电压等级中压电力线指10kV电压等级或低压配电线380/220V用户线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式

电力线通信技术

　电力线通信技术（PowerLineCommunication）简称PLC，是指利用电力线传输数据和话音信号的一种通信方式。

由于该技术发展已有几十年历史，故其技术本身而言已非常成熟，目前在多

电力线

种场合使用的低速（1200bps以下）电力载波已很普遍。

　　PLC作为利用电力线组网的一种接入技术，提供宽带网络“最后一公里”的解决方案。

它是利用电力线作为通信载体，使得PLC具有极大的便捷性，只要在房间任何有电源插座的地方，不用拨号，就立即可享受高速网络接入，从而实现集数据、语音、视频，以及电力于一体的“四网合一”！

电力线适配器

当互联网路以惊人的速度扩张的时候，制约著我们上网的瓶颈似乎就只有上网的途径了。

於是乎出现了ISP拨号上网，社区宽频，ADSL，DNN等名词。

最近，无线网路也开始逐渐普及，但是无线网路的覆盖范围还是让我们无法立刻实现随时随地上网。

那麼现在，随著电力通信设备的应用，我们终於可以自己随心所欲的在宽频的世界裏遨游。

　　电力线通信技术（PowerLineCommunication英文简称PLC），是指利用电力线传输资料和媒体信号的一种通信方式。

该技术是把载有资讯的高频载入於电流，然后用电线传输，接受资讯的适配器再把高频从电流中分离出来，并传送到电脑或电话以实现资讯传递。

电力线宽带

电力线宽带（BroadbandoverPowerlines,BPL），是指利用电力线传输数据、话音、视频信号的一种通信方式。

通过连接在电脑上一只“电力猫”，插入家中任何一个电源插座，即可实现最高14兆的上网速度

电力线以太网适配器

　随着电力线传输数据技术的日益成熟，通过电力线传输数据，以实现提供200Mbps传输速率，局域网内部传输数据更高效，支持更多用户同时接入，满足高带宽应用需求。

在同一电表范围内，可传输300m距离，满足中远距离数据传输需求。

3、提供与选题相关的专题书目—重要参考资料列表

彭为国，别碧勇.以NIT51XI为核心的低压电力网载波调制解调器及其实现技术

继电器2004（9）：

35-39

肖金煌，殷小贡.基于INT51X1芯片的调制技术在10kV配电网自动化通信系统中的应用

电力系统通信2005，26（148）：

22-24

万波，郡著，殷小贡.电力线MAC/PHY集成收发器INT51XI及其应用

国外电子元器件.2004（5）：

37-40

陆京亮，于学禹，张陆勇，周正.基于INT5200的电力线调制解调器及理论分析

任刚无线通信仿真系统平台构建及性能分析}D】．成都：

四川大学．2005，

齐淑清.电力线通信（PLC）技术应用新进展.电力系统通

信.2002（4）:

10一15页

刘海涛，陈长德，张保会.低压电力线通信传输环境研究.电力自动化

设备.2001（9）:

55一58页

马建旭，于东海，张圣清等.用周期PN序列测量配电网信道传输特性.

电力系统通信.2003

（2）:

49一52页

马强，陈启美，李勃.电力线信道分析及模型.电力系统自动

化.2003（4）:

72一76页

张圣清，于东海，马建旭等.低压电力线通信信道噪声特性的测试与分

析.电力系统通信.2003（l）:

15一20页

5、重要研究信息源汇总：

重要期刊、研究机构、专家学者、网址

重要期刊有：

电力自动化设备自动化应用自动化信息自动化仪表自动化与信息工程

自动化技术与应用自动化与仪器仪表

研究机构有：

国家电力公司中国电力科学研究院上海交通大学东南大学

清华大学哈尔滨工业大学天津大学华北电力大学中国电器科学研究院

专家学者：

网址：