导言
配电网主动化体系可选用的通讯有光纤、配电载电(DLC：Distribution Line Carrier)、无线、有线等多种方法。10kV配电线路从变电所动身能够延伸到线路上的任一测、控点，所以DLC是最经济、牢靠的通讯方法之一，是配电主动化的首选通讯方法。
配电线载波通讯（DLC）不同于电力体系原有的高压体系输电线载波通讯(PLC：POWER Line Carrier)方法。PLC一般是两点之间经过阻波器和结合滤波器上送和下载高频信号，传输方针清晰，结构简略。而DLC则是一对多的通讯方法，不设阻波器，通讯信号在10kV及380kV配电网中传输，其上装设的任何一个通讯节点都能够作为信号源和接纳器，而变压器（配变和变电站变压器）则是信号的天然壁垒。配电线信道具有高噪声、阻抗改变规模大、损耗大等特性，所以以配电网电力线作为通讯前言比高压输电线困难得多，运用配电线载波通讯需求处理一系列相关问题。
正交频分复用(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)是一种高效调制技能，应用于电力线高速数字通讯，具有以下优越性：
⑴频带运用率高;
⑵抗ISI搅扰才能强;
⑶抗信道式微;
⑷抗噪声搅扰。
OFDM基本原理
OFDM的基本原理是将编码后的数据由串行传输转化为并行传输, 选用频率上等距离的N个子载波别离进行调制，调制后的N个子载波信号相加后一起发送。由于符号的速率大大减慢，传输的时刻大大延伸，因此提高了抗多径式微，抗时延扩展的才能，减少了符号间搅扰影响，而且经过挑选载波距离（△f=1overT，其间，T为符号周期）使这些子载波在整个符号周期上坚持频谱的正交性。在接纳端运用载波间的正交功用确保无失真的康复发送信号。
体系组成及作业原理
本通讯体系以10kV配电线为传输媒质，网络拓扑以总线＋树为主，不同总线段能够互联为开环的环网。体系由通讯子站体系和主站体系两部分组成。主站体系设置于110kV变电站，搜集各10kV线路上悉数子站的遥测信息，依据确认的算法和操控战略，完结对整个配电网的安全监督、主动操控和维护。通讯子站与FTU，TTU等配套运用，散布于配电网遍地。这儿先介绍子站体系部分。
通讯子站体系
子站体系主要由Intellon公司的INT51X1芯片，华邦公司的W90N740微处理器，电平转化MAX3232、模仿前端（AFE）和耦合器（Coupler）组成。
INT51X1芯片
INT51X1芯片[1][2]是一个集成的MAC/PHY电力线收发器。运用它，经过电力线就能够进行高速的数据通讯。INT51X1完全契合HomePlug电力联盟工业规范V1.0.1，选用Intellon专利的POWERPacket OFDM技能。POWERPacket的详细技能参数如下：
速度14MB/s；频带4.3～20.9MHz；OFDM信号调制，84个载波信道，主动信道习惯，前向纠错；载波调制方法支撑DQPSK、DBPSK、ROBO；读写方法支撑CSMA/CA；契合FCC-15辐射规范；通讯加密；0.25 m技能加工；作业频率100MHz；作业电压中心电压2.5V，3.3V/5V输入输出电压；作业环境0～70℃。
INT51X1能够在恶劣的电力线通讯环境下到达14Mbps的数据传输速度，能够依据信道上的信噪比（SNR）挑选可用频率，抵抗深度衰减槽、噪声和多径式微，在低SNR的信道中，不运用导频就能够完结同步。在INT51X1中，MAC选用具有防止抵触的载波侦听多路存取（CSMA/CA）计划，并有优先权设置和主动重复恳求（ARQ），经过包封装，支撑以太包的牢靠传输。在确保服务质量（QoS）的前题下，为多媒体有效载荷（包含声响、数据、音频和视频）供给必需的带宽。
INT51X1供给三种接口MII/GPSI，USB1.1和以太网口。三种形式别离为USB形式、PHY形式和Host/DTE形式。本体系挑选PHY形式，别离与W90N740和AFE接口，完结以太包和电力包之间的彼此转化。
W90N740微操控器
W90N740[3][4]选用精简指令体系，是根据ARM7TDMI的32位微操控器。内建有两个以太网MAC操控器0和1，8K的指令缓存和2K的数据缓存。经过外部总线接口(EBI)能够与外挂的SDRAM、ROM/SRAM、flash memory或I/O互连。经过片内Ethenet MAC Controller 0与INT51X1接口，完结RS232规范数据和IEEE802.3规范数据的彼此转化。经过片内串口UART上外接一片MAX3232电平转化芯片，即可完结规范的RS232通讯功用，与FTU，TTU等主动化设备相连。
INT51X1与W90N740的硬件衔接
由于本体系选用PHY形式,经过MII接口与微操控器相连。MII（Media Independent Interface，媒质独立接口）是一个工业规范接口,供给POWERPacket MAC与IEEE802.3 以太网MAC操控器之间的互连。
MII接口的帧结构如下：
模仿前端（AFE）完结放大和滤波功用，选用8v AFE。
耦合器（Coupler）与10KV电力线耦合。
软件设计
INT51X1的初始化是经过装备EEPROM（AT93C46）完结的，应写入自己的MAC地址（这个MAC地址是仅有的）。
由于ARM7TDMI是W90N740的内核，运用ARM7汇编语言编程。完结功用：从RS232口接纳FTU/TTU数据，转化为802.3协议IP包，经MAC发送给INT51X1；经MAC承受INT51X1数据，解包，经过RS232口送FTU/TTU。
W90N740上电后初始化，初始化完结后发送特别的呼叫信息给主站（64字节全5），握手进程完结后即进入通讯运转。
握手进程如下：
首要子站对主站播送（发送呼叫信息64字节全5），收到回复自己的呼应信息（64字节全3）后，填写簿本站通讯的意图地址（即发来回复的主站地址），进入正常通讯。若收不到呼应信息，则每隔1分钟重复发送呼叫信息。
任何子站收到其它子站的播送呼叫信息（由地址辨认），均不予理睬。此战略可确保电力线正常运转条件下，各子站与本总线网上主站的通讯。当毛病断电后从头供电时，各子站与本网主站或暂时联络的其它主站交流通讯，便于工程装置。
若子站收到某主站呼叫，应将呼叫主站地址写入簿本站意图地址，然后宣布呼应信息，尔后进入与该主站的正常通讯。此战略能使暂时参加其它主站办理领域的子站回到本网，或断电后与原主站康复联络。
主站体系
主站体系是由若干台通讯终端，8/16*换机（HUB）和PC机构成。其间通讯终端包含RJ-45，RTL8201，W90N740，INT51X1，AFE和Coupler，如图3所示。INT51X1也选用PHY形式，组成ETH-PLC路由器。主机侧MII接口与W90N740 Ethenet MAC Controller 0衔接，W90N740再经Ethenet MAC Controller 1接ETH PHY（RTL8201），从RTL8201引出RJ-45接口，与网络交换机衔接；电力线侧则与子站体系相似。
每台通讯终端具有电力网上仅有的MAC地址，一起又具有局域网上仅有的IP地址。每个通讯终端都作为本网络（总线＋树型）的通讯主机，与最多63个子站进行1：N的通讯，并对本网子站进行办理。在本网内，记载和存储一切子站的地址，作为发送数据的意图地址。当收到来自某子站的播送呼叫（64字节全5），则记载该子站地址，并发回呼应（64字节全3）。尔后，与该子站正常通讯。（这种状况，该子站也或许不属于本网。）若失掉本站统辖的某个子站，即长时间（如5分钟）收不到它的音讯，则需求每隔1分钟呼叫这些子站一次，直到收到相应子站的呼应信息，进入正常通讯停止。24小时后仍无呼应则抛弃呼叫。
IP机接纳来自各通讯终端的IP包，定位IP包的来历。记载悉数子站地址，并清晰各子站遍地于哪台通讯主机地点的网络。这样能确保下发数据时，能够精确的找到相应的通讯主机，再转发到其下的意图子站。
定论
本文介绍了一种根据OFDM技能的配电主动化通讯体系，描绘了其通讯子站、主站部分和相应的硬件电路和软件计划。经过介绍INT51X芯片，能够发现OFDM技能应用到电力线通讯具有的很强的优越性。
发布者：小宇
