低壓電網(wǎng)的數(shù)字化建設(shè)，是保障電力可靠供應(yīng)，接納可再生資源、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、促進(jìn)節(jié)能減排的重要手段。“雙碳政策”及能源轉(zhuǎn)型的不斷深入，對傳統(tǒng)電網(wǎng)提出了智能化、低碳化、清潔化的新要求，新型電力系統(tǒng)應(yīng)運而生，成為新一輪產(chǎn)業(yè)競爭的制高點。

HPLC，新型電力系統(tǒng)建設(shè)首選技術(shù)

1高速電力線載波(以下簡稱HPLC)

HPLC高速電力線載波，也稱為寬帶電力線載波，是低壓電力線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶拵щ娏€載波技術(shù)。

HPLC通信網(wǎng)絡(luò)以電力線作為通信媒介，實現(xiàn)低壓電力用戶用電信息匯聚、傳輸、交互的通信網(wǎng)絡(luò)。

HPLC主要采用正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)，頻段使用0.7MHz-12MHz，默認(rèn)0.7-3MHz。

相較于傳統(tǒng)低速窄帶電力線載波技術(shù)，HPLC帶寬大、傳輸速率高，滿足低壓電力線載波通信更高的需求。

2 HPLC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)歷程01窄帶PLC為低壓電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)打下基礎(chǔ)

窄帶PLC2006年開始產(chǎn)品化、2011年技術(shù)成熟，它采用500KHz以下頻段通信，通過日凍結(jié)抄表業(yè)務(wù)代替人工月度抄表，為低壓電網(wǎng)數(shù)字化建設(shè)打下了基礎(chǔ)。

窄帶PLC技術(shù)短板：無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、無法互聯(lián)互通;速率低、性能差，無法支持業(yè)務(wù)進(jìn)一步開展深化應(yīng)用。

02HPLC技術(shù)滿足電網(wǎng)業(yè)務(wù)對低壓電力線載波通信更高的業(yè)務(wù)需求

2016年中國電科院牽頭，正式發(fā)布HPLC企標(biāo)， 2017年6月國家電網(wǎng)發(fā)布《低壓電力線寬帶載波通信互聯(lián)互通技術(shù)規(guī)范》，高速載波通信形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn);2018由中國電科院、國網(wǎng)信通產(chǎn)業(yè)集團(tuán)等企業(yè)聯(lián)合制訂發(fā)布《適用于智能電網(wǎng)應(yīng)用的中頻(低于12MHz)電力線載波通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，提出以O(shè)FDM、雙二元Turbo編碼、時頻分集拷貝為核心的物理層通信技術(shù)規(guī)范，及以信道時序優(yōu)化、樹形組網(wǎng)、多臺區(qū)網(wǎng)絡(luò)協(xié)調(diào)為代表的數(shù)據(jù)鏈路層技術(shù)規(guī)范，提高了通信信號的收發(fā)質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸性能，HPLC開始全面商用。HPLC采用OFDM技術(shù)，具備大帶寬、高速率、高可靠性，同時支持高頻采集、停電上報、相位識別、臺區(qū)識別等深化應(yīng)用。

HPLC技術(shù)在實施中存在的短板：沒有設(shè)定明確的通信性能門檻及NTB精度等業(yè)務(wù)應(yīng)用的技術(shù)指標(biāo)，不同廠家產(chǎn)品深化應(yīng)用效果差異很大;同時無法接入非電力線供電的設(shè)備、在通信層沒有對應(yīng)的安全加密措施。

HPLC+HRF雙模，低壓配電網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)再升級

1 HPLC+HRF雙模

2018年由中國電科院牽頭企標(biāo)立項，2020年標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。雙模采用國網(wǎng)自主知識產(chǎn)權(quán)的HPLC+HRF技術(shù)，是低壓電網(wǎng)領(lǐng)域最關(guān)鍵的通信技術(shù)。雙模技術(shù)在物理層，采用OFDM調(diào)制方式、Turbo編碼、及國網(wǎng)自有知識產(chǎn)權(quán)的拷貝交織技術(shù)等;鏈路層上網(wǎng)絡(luò)支持連接節(jié)點數(shù)由1000節(jié)點增加至2000節(jié)點，且在HPLC的鏈路層協(xié)議基礎(chǔ)上，增加HRF信道的組網(wǎng)路由機(jī)制，支持兩種信道可以互為路由，組成一張網(wǎng)絡(luò);協(xié)議中增加了完備的加密算法和加密機(jī)制，保障網(wǎng)絡(luò)安全。

2 HPLC+HRF雙模技術(shù)優(yōu)勢

性能更優(yōu)：HPLC+HRF的雙通同時收發(fā)且道路由互為備份，能夠滿足“新型電力系統(tǒng)”業(yè)務(wù)場景下對通信更大帶寬、更高速率和更高可靠性的要求;

連接更廣：網(wǎng)絡(luò)支持節(jié)點數(shù)增加至2000個，支持mesh和星型網(wǎng)絡(luò)，可以支持在智能電表接入的基礎(chǔ)上，增加智能開關(guān)等設(shè)備的接入，為營配一體化、數(shù)字化和智能化奠定基礎(chǔ);

更加安全：增加加密算法和相應(yīng)的安全機(jī)制，能夠有效抵抗網(wǎng)絡(luò)攻擊和信息泄露等風(fēng)險。

功耗更低：系統(tǒng)級模擬射頻架構(gòu)降低功耗設(shè)計、基帶部分低功耗接收升級算法，優(yōu)化降低產(chǎn)品在不同階段的功耗;

深化應(yīng)用：HRF信道可以在停電時電力線信道斷開情況下，保障設(shè)備停電信息及時準(zhǔn)確上報， 無人工干擾情況下，臺區(qū)戶變識別、分支電氣拓?fù)渥R別及線路故障預(yù)警告警準(zhǔn)確率達(dá)99%+;

雙模技術(shù)明確增加了HPLC和HRF通信性能的指標(biāo)要求及模塊的靜態(tài)功耗指標(biāo)，增加了基于NTB的過零檢測指標(biāo)，以及加密算法的檢測等，保障通過國網(wǎng)認(rèn)證的產(chǎn)品質(zhì)量。同時積極探索和明確提升業(yè)務(wù)寬帶能力的通信方案，實現(xiàn)HPLC+HRF雙通道有效互補和高效配合的通信方案，為高頻數(shù)據(jù)采集、停電主動上報等深化應(yīng)用更好落地，打下堅實的基礎(chǔ)。

3 雙模助力深化應(yīng)用業(yè)務(wù)升級

雙模技術(shù)發(fā)揮HPLC+HRF雙信道優(yōu)勢，分鐘級實時采集。雙模技術(shù)中HPLC和HRF信道可互為備選路徑，充分利用不同信道特點，保障通信和業(yè)務(wù)可靠性;HPLC和HRF可獨立并行工作，并發(fā)能力由并發(fā)5提升到并發(fā)20，業(yè)務(wù)帶寬可提升40%以上，充分滿足高頻采集業(yè)務(wù)需求，為源、網(wǎng)、荷、儲實時互動提供基礎(chǔ)保障。

在停電主動上報業(yè)務(wù)中，雙模技術(shù)可以通過廣播、匯聚等策略， 使得HPLC和HRF通道在停電上報業(yè)務(wù)中互為補充，實現(xiàn)分鐘級實時采集上報，保證電表停電事件0誤報，漏報率降低至1%以下。

雙模技術(shù)提升業(yè)務(wù)實時性及可靠性，在智能表箱、智能分支箱、智能配電室等場景，實現(xiàn)集抄設(shè)備和配電設(shè)備通過HPLC+HRF雙模技術(shù)組成一張網(wǎng)絡(luò)。保證在分支節(jié)點和末端節(jié)點都具備通信能力，通過HPLC電力線測距、HRF的空間感知及電力線固有特征的獲取，在不額外增加硬件電路的同時實現(xiàn)低壓網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)渥R別及距離繪制，為精細(xì)化線損管理、故障快速定位、自動隔離和快速搶修，提供了堅實的技術(shù)支撐。

雙模面向多業(yè)務(wù)場景。雙模初傳統(tǒng)抄表業(yè)務(wù)外，具備多種設(shè)備、低功耗節(jié)點的接入能力，可擴(kuò)展支持星型網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備廠家可規(guī)劃單模HRF作為單獨的通信模式，內(nèi)置于智能微斷、智能鎖具、智能傳感器等設(shè)備，通過與雙模節(jié)點連接，將信息匯總至頭端設(shè)備，實現(xiàn)低壓設(shè)備從智能配電房，到智能分支箱，到智能表箱的全數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)覆蓋。實現(xiàn)多業(yè)務(wù)場景業(yè)務(wù)，如多能表、斷路器、開關(guān)、充電樁、傳感器、智能箱鎖等豐富業(yè)務(wù)場景。

雙模技術(shù)是未來低壓電網(wǎng)領(lǐng)域最為關(guān)鍵的通信技術(shù)，兩者結(jié)合可實現(xiàn)臺區(qū)設(shè)備安全可靠的接入網(wǎng)絡(luò);電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)設(shè)備全景監(jiān)測和實時感知;精細(xì)化運維管理、負(fù)荷精準(zhǔn)預(yù)測及柔性調(diào)節(jié)。助力電網(wǎng)低壓側(cè)升級為全聯(lián)接、廣覆蓋及高效運維的數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)。

電網(wǎng)發(fā)展中，智能化和數(shù)字化將逐步向用戶側(cè)滲透，雙模技術(shù)將拓展更豐富的業(yè)務(wù)場景，電動汽車有序充電、智能家電家居、及多表集抄等多業(yè)務(wù)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮更重要的作用。

審核編輯：湯梓紅