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摘 要：随着科技的不断进步，智能配电网的发展非常的迅速，但是在智能配电网的发展过程中有许多的传统技术已经远远达不到现代化的智能配电网的要求。比如说，电力载波技术则是远远的要相比较于智能配电网的整体发展要有所落后，许多的传统协议标准都已经达不到现代化配电网发展的需求。那么本文主要介绍的是，基于OFDM技术的现代化电力载波技术。该技术装置的宽带相对来说比传统的载波技术要更为的灵活，可调整性的范围也比较广。在FPGA芯片中可以实现装置收发前端和物理层的处理，在ARM芯片中则可以实现MC汇聚层处理。那么对于本文的电力载波通信装置在进行仿真的过程中，各项数据基本上都符合于标准要求，也因此可以证实该实验装备的可靠性。
关键词：OFDM技术；电力载波
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0067-02
1 引 言
科技的不断发展也推动着智能配电网的不断发展，整个电力系统的水平也在不断的提升。这就给技术较为落后的电力载波通信技术带来了极大的困扰。因此，不断的提高电力线载波通信技术则迫在眉睫，否则很有可能将会被其他的技术进行取代。我们知道，对于电线的设计，它的主要功能就是传输电能，实现一些数据的传送功能。但是在电力线进行数据的传输过程中，将会有很多的外界因素不断的对他进行干扰，比如说有噪音、震动、频率衰减等等，而且信息的通道一些数据也会随着时间、频率等变化而发生改变。所以，为了能够适应智能配电网的发展的需要，就必须要开发一种新的电力线传输的技术。在目前的电力线载波技术里面有很多的标准，但是在2011年的时候电力公司将G3-plc通信技术定义为了电力载波的通信技术的标准。
2 OFDM系统多频带原理分析
通常我们所使用的传输通道都有使用光纤或者电缆等等，但是电力线与他们相比，电力线的信息通道特性显得十分的特殊又富有变化。那么对于信息通道的影响因素里面，主要就包含了两个方面的影响。第一个方面就是噪声对于信息通道特性的影响，第二个方面则显得更为重要，就是频率衰减特性。
电力线通道的衰减特性，可以分为耦合衰减和线路衰减两个方面。造成电力线通道的衰减特性，分为两个方面的原因，又有所不一样。其中造成耦合衰减的主要因素是因为阻抗的问题，因为阻抗无法与整个信息通道相适应，这样就需要改变阻抗的值。或者也可以将耦合的方式进行变换。而造成线路衰减的因素则是多种多样的，而主要的原因就是由于各种参数的参杂不一，使得整个线路的特性发生衰减。图1则是显示出了在不同的信息通道下电力载波通信特性的衰减。
根据下面的四个图，我们可以发现不同的载波频率在不同的信息通道模型下的传输距离、工作频率等等不同也会导致通信的成功与失败。
发现图1，我们可以看见如果在没有噪声对它的特性进行干扰的情况下，在9000～50万Hz的250m中的传输中是可以进行通信的。然而在350m的信息通道下传输是失败的。因此，对于不同的传输距离参数也会成为影响线路衰减的主要原因。对于在2000～1.2万Hz的工作频率的时候，那么只有在信息通道模型下才能才能够成功的进行通信。所以可以发现，对于工作频率的定义标准通常它只是在固定的距离下进行传输。当距离过远的时候，那么可能会导致传输失败。但是我们在配电网系统的建设过程中，每个配电网的系统之间的距离并不是固定的，由于地貌的不同所以可能会导致配电网在建设的过程中两站之间的距离可能会非常的大，那么这样就会导致信息通道传输的失败。那么针对这样一种情况，本文在设计的过程中进行相对的改进，对于信息通道的传输也取得了不错的效果。
根据OFDM的相关技术可以知道，如果讲经过调制的子谐波的信号进行合成，那么这样就可以形成一个OFDM的信号。通常将OFDM的符号表示为下面的公式。
那么通过图2我们也可以知道，在OFDM的系统中每一个FBI的符号都包含了很多个周期。那么在OFDM符号里面的，各自斜波之间的周期，则只是相差一个单位。OFDM基本模型框图如图2所示。
那么对于子载波之间的相互正交的特性就可以用下面的式子来进行具体的表示。在电力系统里面，我们可以根据仙农信息论将离散信息通道的容量由如下的定义。即信息通道在传输的过程中輸入量和输出量之间的最大的信息量就定义为离散信息通道的容量。而对于OFDM技术来说，我们知道，对于信息通道的，带宽的标准，已经在2011年，进行了定义。那么，如今的FBI技术中的信息通道的容量并不是最大值。那么在我们对OFDM技术进行改善的过程中，我们可以将传送通道中的数据的带宽由带宽的小范围到带宽的大范围一次递增，这样就可以逐渐的扩大带宽的范围，以扩大信息通道的容量，那么数据在传输的过程中就具有很高的稳定性。根据图3的发送端数字前端结构图，可以发现在以前的发送端数字端，进行了改进，就是在，发送端的数字版，添加了，插值滤波器和一个混频器。然后再通过傅里叶变换在时域的变换就可以产生一个新的基带的信号源。那么将这个产生的新的信号源通过新增加的插值滤波器放大之后，再通过混频器的处理，这样就可以变成我们所需要的一个频段。
再观察一下图4，就是接收端数字前端的结构图。那么根据之前的图3和图4，我们知道在发送端的数字前端，我们都增加了一个，插值滤波器和一个中心频率的混频器。那我们在接收端同样需要增加这两个器件，才能够完成接收端数字前端结构发来的信息。那么接收端，再将信息进行转换的过程中，也就是将，发送的过程进行逆变换。第一步就是将混频器处理过的频段进行转换，转换之后也就变成了一个极大的信号源，然后再通过滤波器将这个信号源进行采样，再通过傅里叶反变换，然后就可以将发送端传来的信息进行了转换。那么我们在接收信息的过程中，是需要通过信息通道来进行接收的，对于信息通道的选择并不是由系统的固定的信息通道接受，而是根据传送的信息的容量来进行选择。大容量的信息则需要大容量数据传送通道来进行接收。
3 载波装置模型的构建
通常的电力载波通信系统有以下几个部分组成，其中包含了耦合器，电力线，qs，数据的接收端和发送端以及监控系统。我们可以发现有五个部分，即耦合电路，物理层处理单元，媒体接入控制，收发前端，和模拟前端。那么对于这五个部分在前面的相关内容都有着介绍。在这里主要说说一下耦合前端的组成和应用。偶和前端，它的全部都是有模拟电路构成的，可以实现电压的安全隔离，而且还可以对高频信号进行提取读出。模拟前端在整个系统中实现的功能就是进行信号的转换，滤波，然后再放大。
还有就是收发前端，它主要是由数字电路，构成的。里面主要包含了发送和接收的通路。对于接收通路来说，它就是利用之前的抽取滤波器以及变频模块，将信号转换为基带的信号源。你们发送通路就是刚好，把接收通路的这个过程，进行了反变换。
最后再对整个模型进行，实物装置以及仿真的过程中，就需要我们对于，频率进行不断的测试，咱们这个测试主要是针对新型的psp通信系统。在测试的过程中，我们可以把，psp系统的频段进行分段，那么在每一段的，频段里面进行测试。那么对于测试的结果，都希望能够在预期的目标之内。通常都是希望能够把数据的，通信时间延迟时间，有所控制。如图4所示：在本文中对于实物以及仿真就不做详细的介绍。
4 结束语
由于电力系统的快速发展所导致了多频段电力载波通信装置的发展受到了极为严重的挑战。这也使得对于电力载波通讯装置的研究力度在不断的加大。根据本文所涉及的电力载波装置，可以实现带宽在一个较广泛的范围内进行灵活的调整，且达到了数据传输的相关要求。那么对于数据通信时延时间的把控需要在后续的测试中不断的去进行改进，以及在仿真的过程中也需要对每个细节进行调整。希望本文能够对多频段电力载波通信装置的研究有所帮助。
参考文献
[1]徐文岐.基于OFDM技术的配电系统载波通信网络研究.华北电力大学[J].2017（03）.
[2]王 坤，汪晓岩.嵌入式通信管理装置在配电线载波通信中的应用.电力系统通信[J].2009（02）.
收稿日期：2018-8-4
关键词：OFDM技术；电力载波
中图分类号：TM73 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）26-0067-02
1 引 言
科技的不断发展也推动着智能配电网的不断发展，整个电力系统的水平也在不断的提升。这就给技术较为落后的电力载波通信技术带来了极大的困扰。因此，不断的提高电力线载波通信技术则迫在眉睫，否则很有可能将会被其他的技术进行取代。我们知道，对于电线的设计，它的主要功能就是传输电能，实现一些数据的传送功能。但是在电力线进行数据的传输过程中，将会有很多的外界因素不断的对他进行干扰，比如说有噪音、震动、频率衰减等等，而且信息的通道一些数据也会随着时间、频率等变化而发生改变。所以，为了能够适应智能配电网的发展的需要，就必须要开发一种新的电力线传输的技术。在目前的电力线载波技术里面有很多的标准，但是在2011年的时候电力公司将G3-plc通信技术定义为了电力载波的通信技术的标准。
2 OFDM系统多频带原理分析
通常我们所使用的传输通道都有使用光纤或者电缆等等，但是电力线与他们相比，电力线的信息通道特性显得十分的特殊又富有变化。那么对于信息通道的影响因素里面，主要就包含了两个方面的影响。第一个方面就是噪声对于信息通道特性的影响，第二个方面则显得更为重要，就是频率衰减特性。
电力线通道的衰减特性，可以分为耦合衰减和线路衰减两个方面。造成电力线通道的衰减特性，分为两个方面的原因，又有所不一样。其中造成耦合衰减的主要因素是因为阻抗的问题，因为阻抗无法与整个信息通道相适应，这样就需要改变阻抗的值。或者也可以将耦合的方式进行变换。而造成线路衰减的因素则是多种多样的，而主要的原因就是由于各种参数的参杂不一，使得整个线路的特性发生衰减。图1则是显示出了在不同的信息通道下电力载波通信特性的衰减。
根据下面的四个图，我们可以发现不同的载波频率在不同的信息通道模型下的传输距离、工作频率等等不同也会导致通信的成功与失败。
发现图1，我们可以看见如果在没有噪声对它的特性进行干扰的情况下，在9000～50万Hz的250m中的传输中是可以进行通信的。然而在350m的信息通道下传输是失败的。因此，对于不同的传输距离参数也会成为影响线路衰减的主要原因。对于在2000～1.2万Hz的工作频率的时候，那么只有在信息通道模型下才能才能够成功的进行通信。所以可以发现，对于工作频率的定义标准通常它只是在固定的距离下进行传输。当距离过远的时候，那么可能会导致传输失败。但是我们在配电网系统的建设过程中，每个配电网的系统之间的距离并不是固定的，由于地貌的不同所以可能会导致配电网在建设的过程中两站之间的距离可能会非常的大，那么这样就会导致信息通道传输的失败。那么针对这样一种情况，本文在设计的过程中进行相对的改进，对于信息通道的传输也取得了不错的效果。
根据OFDM的相关技术可以知道，如果讲经过调制的子谐波的信号进行合成，那么这样就可以形成一个OFDM的信号。通常将OFDM的符号表示为下面的公式。
那么通过图2我们也可以知道，在OFDM的系统中每一个FBI的符号都包含了很多个周期。那么在OFDM符号里面的，各自斜波之间的周期，则只是相差一个单位。OFDM基本模型框图如图2所示。
那么对于子载波之间的相互正交的特性就可以用下面的式子来进行具体的表示。在电力系统里面，我们可以根据仙农信息论将离散信息通道的容量由如下的定义。即信息通道在传输的过程中輸入量和输出量之间的最大的信息量就定义为离散信息通道的容量。而对于OFDM技术来说，我们知道，对于信息通道的，带宽的标准，已经在2011年，进行了定义。那么，如今的FBI技术中的信息通道的容量并不是最大值。那么在我们对OFDM技术进行改善的过程中，我们可以将传送通道中的数据的带宽由带宽的小范围到带宽的大范围一次递增，这样就可以逐渐的扩大带宽的范围，以扩大信息通道的容量，那么数据在传输的过程中就具有很高的稳定性。根据图3的发送端数字前端结构图，可以发现在以前的发送端数字端，进行了改进，就是在，发送端的数字版，添加了，插值滤波器和一个混频器。然后再通过傅里叶变换在时域的变换就可以产生一个新的基带的信号源。那么将这个产生的新的信号源通过新增加的插值滤波器放大之后，再通过混频器的处理，这样就可以变成我们所需要的一个频段。
再观察一下图4，就是接收端数字前端的结构图。那么根据之前的图3和图4，我们知道在发送端的数字前端，我们都增加了一个，插值滤波器和一个中心频率的混频器。那我们在接收端同样需要增加这两个器件，才能够完成接收端数字前端结构发来的信息。那么接收端，再将信息进行转换的过程中，也就是将，发送的过程进行逆变换。第一步就是将混频器处理过的频段进行转换，转换之后也就变成了一个极大的信号源，然后再通过滤波器将这个信号源进行采样，再通过傅里叶反变换，然后就可以将发送端传来的信息进行了转换。那么我们在接收信息的过程中，是需要通过信息通道来进行接收的，对于信息通道的选择并不是由系统的固定的信息通道接受，而是根据传送的信息的容量来进行选择。大容量的信息则需要大容量数据传送通道来进行接收。
3 载波装置模型的构建
通常的电力载波通信系统有以下几个部分组成，其中包含了耦合器，电力线，qs，数据的接收端和发送端以及监控系统。我们可以发现有五个部分，即耦合电路，物理层处理单元，媒体接入控制，收发前端，和模拟前端。那么对于这五个部分在前面的相关内容都有着介绍。在这里主要说说一下耦合前端的组成和应用。偶和前端，它的全部都是有模拟电路构成的，可以实现电压的安全隔离，而且还可以对高频信号进行提取读出。模拟前端在整个系统中实现的功能就是进行信号的转换，滤波，然后再放大。
还有就是收发前端，它主要是由数字电路，构成的。里面主要包含了发送和接收的通路。对于接收通路来说，它就是利用之前的抽取滤波器以及变频模块，将信号转换为基带的信号源。你们发送通路就是刚好，把接收通路的这个过程，进行了反变换。
最后再对整个模型进行，实物装置以及仿真的过程中，就需要我们对于，频率进行不断的测试，咱们这个测试主要是针对新型的psp通信系统。在测试的过程中，我们可以把，psp系统的频段进行分段，那么在每一段的，频段里面进行测试。那么对于测试的结果，都希望能够在预期的目标之内。通常都是希望能够把数据的，通信时间延迟时间，有所控制。如图4所示：在本文中对于实物以及仿真就不做详细的介绍。
4 结束语
由于电力系统的快速发展所导致了多频段电力载波通信装置的发展受到了极为严重的挑战。这也使得对于电力载波通讯装置的研究力度在不断的加大。根据本文所涉及的电力载波装置，可以实现带宽在一个较广泛的范围内进行灵活的调整，且达到了数据传输的相关要求。那么对于数据通信时延时间的把控需要在后续的测试中不断的去进行改进，以及在仿真的过程中也需要对每个细节进行调整。希望本文能够对多频段电力载波通信装置的研究有所帮助。
参考文献
[1]徐文岐.基于OFDM技术的配电系统载波通信网络研究.华北电力大学[J].2017（03）.
[2]王 坤，汪晓岩.嵌入式通信管理装置在配电线载波通信中的应用.电力系统通信[J].2009（02）.
收稿日期：2018-8-4