HPLC互联互通测试系统根据《低压电力线高速载波通信互联互通技术规范》研制开发，该测试系统检测对象为本地通信单元芯片（集中器I型/HPLC）、通信单元芯片（单相/HPLC）、通信单元芯片（三相/HPLC），检测项目包括：性能测试、协议一致性测试、互操作测试，近200条测试用例。测试系统主要考察被测设备的性能指标、协议一致性指标、混装通信是否满足技术规范要求。

其中性能测试主要考察被测模块的性能指标是否满足技术规范要求，主要包括带宽和功率谱密度（PSD）测试、抗衰减、抗窄带、抗频偏、抗脉冲、抗白噪测试以及通信速率测试等；协议一致性测试主要考察被测模块在载波通信过程中所发的数据帧格式是否符合技术规范要求以及被测模块能否正确处理标准设备发出的标准数据帧；互操作测试主要考察被测模块与标准模块之间能否混装通信，软件平台通过控制程控衰减器（强电）和噪声源可实现星形、线形、树形以及多网络等拓扑结构之间的切换，可实现最大网络层级15级，主要包括全网组网、全网抄表、新增站点入网、站点离线、代理变更、广播校时、搜表功能、事件主动上报、实时费控以及多网络综合测试中的相位识别测试 。

该测试系统由中国电力科学研究院有限公司计量研究所研制，采用工频与载波通信信号分离的方式，解决了外部环境的干扰问题，可以定量和定性地分析高速载波通信设备的信号质量、组网性能，测试结果稳定、可靠、可复现，满足国家电网企业标准对性能测试、协议一致性测试、互操作性等要求，具备很强的实用性和推广价值，适用于对低压电力线高速载波通信相关产品的定量分析和检测认证。

基于HPLC技术，可实现高频数据采集、停电主动上报、时钟精准管理、相位拓扑识别、台区自动识别、ID统一标识管理、档案自动同步、通信性能监测和网络优化等功能。

1.高频数据采集

利用HPLC高速率特点，可以有效提升电能表自动抄表成功率；并可实现电能表电压、电流数据的高频采集，可以开展供电线路老化趋势分析，监测电网电压质量和负荷波动情况。

2.停电主动上报

通过低时延，保障停电/复电事件的上报和远程遥控指令下发的及时性，在HPLC子节点通信模块中（如电表STA，II型采集器）配置超级电容，可实现停/复电后的事件主动上报，由被动抢修变为主动抢修，提高供电可靠性，提升客户服务保障能力。

3.时钟精准管理

依托HPLC低时延通信和灵活的广播校时机制，可以保证电表与集中器之间的时钟同步及精准管理，为分时电价、阶梯电价政策的实施提供技术保障。

4.相位拓扑识别

若供电线路三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，会造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。通过HPLC技术的相位识别功能，可以判断出A、B、C三相相位及线路拓扑关系，有助于提升配网三相不平衡及线损分相治理水平，对提高供电可靠性具有重要意义。

5.台区自动识别

准确建立台区户变关系是确保台区线损计算准确的关键所在，采用台区识别技术，可以识别不同HPLC网络的工作台区，进而提高户变关系判断的准确性，有利于台区线损的管理，提高电网经济运行水平。

6.ID统一标识管理

依托全球统一物联网ID标识管理系统，为HPLC芯片建立统一的物联网设备身份标签，在芯片出厂、检验、运行等环节实现全寿命周期管理，并通过身份鉴权机制，可以避免非法设备的接入，保障了网络的安全。

7.档案自动同步

利用HPLC高速率的特点，以及台区自动识别的功能，通过基于面向对象通信协议，可以实现电能表档案信息、设备参数自上而下、自下而上的双向同步，确保了设备档案信息的准确。

8.通信性能监测和网络优化

每个HPLC节点都具有信号强度、相邻节点信息、网络路径信息等参数，在主站可以监测每个设备的状态信息，可以对不同的芯片厂商、模块厂商设备运行情况进行评价。并可通过监测数据，分析网络运行水平，调整HPLC性能参数，对通信网络进行持续优化。

为引导我国电力线通信产业的健康发展，迫切需要结合我国的电力线信道特点和技术积累开展电力线通信标准的制定工作，从底层到上层制定一系列配套标准，把拥有我国自主知识产权的技术吸纳进来。

1.现有宽带载波标准不能满足应用需求

现有宽带载波标准存在以下几个方面的问题:

(1)现有国外标准的制定大多着眼于要应用于各个应用领域，如家庭智能组网、电力线上网，因此标准制定得非常复杂，更多追求传输速率的优越。

(2)国外的电力线频段规划清晰，电气产品非常规范，因此电力环境相对干净，和国内电力线环境差异非常大。

(3)国外产品的成本非常高，给产业化的推广带来了制约。

(4)国外产品的通信距离不佳，无法满足应用的需求。

(5)现有国外宽带载波通信标准都是面向短距离且简单的应用，如互联网接人、电动汽车充电控制等，缺失远距离、面向上百个节点的复杂网络应用(如电力用电信息采集、路灯控制、能耗监测等)宽带载波通信标准。

因此，亟须基于国内电力线环境的特性，立足本国国情，并紧紧围绕电力线通信发展需求，制定具有我国自主知识产权的高速电力线通信标准。

2.自主知识产权

电力线通信作为一种基础性的核心通信技术,涉及信息安全和网络安全。因此，以标准制定为契机，使我国的企业和科研机构积极参与到高速载波通信技术的研发中，集中社会资源提升我国宽带电力线通信产业的技术含量，开发出我国自主的电力线通信核心技术，并遵循以下原则。

(1)要尽量保证国内企业拥有自主知识产权，掌握关键技术。

(2)对相关国际电力线载波通信技术进行专利分析,根据分析结果进行标准化布局。

(3)对核心与关键技术，要保证我国拥有自主知识产权，并且积极推动企业和科研机构就这些技术进行研发和专利申请。

(4)使用拥有自主知识产权的标准，才能够在标准的实施过程中避免受制于人。

(5)在技术开发完成后，加强技术的知识产权保护，同时将自有技术纳人国家标准中，形成拥有自己掌握核心技术与知识产权的高速电力线通信标准。

1.正交频分复用(OFDM)技术

OFDM调制是一种正交多载波调制方式，基本思想是把输入信息转换成多路并行信号，利用快速傅里叶变换，将信号调制到相互完全正交的载波上，行程OFDM信号。虽然这些信号的频谱相互重叠，但是子载波之间是相互正交的，即在一个符号周期内，任何两个子载波相关性等于零。这样，即使各载波上的信号频谱存在重叠，也能保证在接收端不失真地恢复各子载波信息。

2.编码技术

Turbo编码技术采用卷积码和随机交织器的结合，实现了随机编码,同时又采用软输入软输出迭代译码来逼近最大似然译码。Turbo码的一个重要特点是译码采用了迭代译码方法,而且在编码器中均采用了交织器,交织器的引用有效的实现了随机译码的思想,通过级联方式有效的实现了长码,所以Turbo码达到了靠近香农理论极限的性能。

3.自适应技术

链路级自适应技术可根据电力线信道的变化自适应的改变调制方式、编码方式、发送功率和信号带宽等参数,以便最大限度的发送信息,从而有效提高频谱效率。自适应调制就是根据电力线信道状况调整各个子载波的调制方式,当信道条件好时,采用高阶的调制方式,当信道条件差时,采用低阶的调制方式。与传统的单载波相比,多载波OFDM系统使用链路级自适应技术会具有更高的灵活性,并能够获得更好的系统性能。同时，低压电力线高速载波通信还支持传输频段的自适应，可支持多个通信频段。

4.物理层架构

在发射端，物理层接收来自数据链路层的输入，采用两个分开的链路分别处理帧控制数据和载荷数据。帧控制数据通过Turbo编码后，进行信道交织和帧控制分集拷贝；载荷数据经过加扰、Turbo编码以及信道交织和载荷分集拷贝后，和帧控制数据一起进行星座点映射，映射后的数据经过IFFT处理后添加循环前缀形成OFDM符号，加入前导符号进行加窗处理后，形成PPDU信号送入模拟前端最终发送到电力线信道中。在接收端，从模拟前端接收到数据协同采用AGC和时间同步分别对帧控制和载荷数据进行调整，并对帧控制和载荷数据进行FFT变换后，进入解调、译码模块，最终恢复出帧控制信息的原始数据与载荷的原始数据。

5.分集拷贝技术

通过将相同的数据拷贝到不同的载波和不同的OFDM符号上，可以提高系统对抗电力线信道以及干扰的能力。考虑到帧控制头和载荷的不同特点，帧控制头采用相对固定的分集拷贝方式，而载荷采用较为灵活的分集拷贝方式。分集拷贝模式表示这一帧的载荷中的编码码率、调制方式、分集拷贝次数、物理块数、物理块类型。分集拷贝模式编号在帧控制帧中携带，接收机解出帧控制后就可以得到解载荷所需信息。

6.陷波技术

设计TONEMASK机制，并采用时域加窗方式降低OFDM系统的带外辐射功率，使信号达到带外频谱要求。

低压电力线高速载波通信技术最典型的通信场景就是在低压用电网络中的电能量采集业务，低压配网信息采集及故障检修业务。从上世纪90年代，电表集抄业务的开展推动了低压电力线窄带载波技术的发展，但随着业务需求的发展，电采业务的数据量和实时性的需求显著提升，窄带载波支撑能力出现瓶颈，低压电力线高速载波通信技术就是应对不断提高的电采和配网采集需求，针对低压台区“最后一公里”电力线信道特点，专门设计的载波通信技术。

随着新型能源、分布式能源、电动汽车的应用，高速载波在这些领域也有应用的探索，例如通过电力线载波进行城市路灯控制、进行大型灯光系统的控制调度，在光伏电站中对每个逆变单元进行监控测量，在电动汽车充电过程中实现充电设施与电动汽车之间的信息交互。

电力线通信技术（Power Line Communication）出现于 20 世纪 20 年代初期。它是利用 已有的低压配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种手段。应用电力线通信方式发送数据时，发送器先将数据调制到一个高频载波上，再经过功率放大后通过耦合电 路耦合到电力线上。信号频带峰峰值电压一般不超过 10V，因此不会对电力线路造成不良 影响。

电力线载波通信与一般架空线载波通信的不同点是：在同一电网内可用的频谱范围自8kHz～500kHz，只能开通有限的通道,如每个单向通道需占用标准频带4kHz,则该频带不能重复使用，否则将产生严重的串音干扰。故一般电力线载波设备均采用单路单边带体制，每条通道双向占用2×4kHz带宽,总共61条电路。如果需要开更多电路，则必须采取加装电网高频分割滤波器的隔离措施。

电力线通信技术（Power Line Communication）出现于 20 世纪 20 年代初期。它是利用 已有的低压配电网作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种手段。应用电力线通信方式发送数据时，发送器先将数据调制到一个高频载波上，再经过功率放大后通过耦合电 路耦合到电力线上。信号频带峰峰值电压一般不超过 10V，因此不会对电力线路造成不良 影响。

电力线载波通信与一般架空线载波通信的不同点是：在同一电网内可用的频谱范围自8kHz～500kHz，只能开通有限的通道,如每个单向通道需占用标准频带4kHz,则该频带不能重复使用，否则将产生严重的串音干扰。故一般电力线载波设备均采用单路单边带体制，每条通道双向占用2×4kHz带宽,总共61条电路。如果需要开更多电路，则必须采取加装电网高频分割滤波器的隔离措施。