[實用新型]一種用于低壓電力線載波抄表的裝置

有效

• 申請號: 200920038139.X
• 申請日: 2009-01-22
• 公開（公告）號: CN201340652Y
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 高恭嫻;孫剛
• 申請（專利權）人: 南京信息職業技術學院
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00;H04B3/54
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱戈勝

一、技術領域

本實用新型屬于低壓電力線載波數據傳輸的通信系統的應用，具體是一種用于低壓電力線載波抄表的裝置。

二、技術背景

隨著國家推廣電力系統的一戶一表工作的推廣，以及供用電管理現代化的需要，傳統的手工抄表、手持終端抄表、車載無線電抄表方式已不適應，而越來越多的自動集中抄表系統進入了實用階段。這些抄表系統工作效率高，電量計量準確，而且還能提供許多用電的監視和管理功能。

自動集中抄表系統的抄表方式有485總線抄表、載波抄表、GPRS抄表等，而最簡單的方式是載波抄表，它幾乎不需要增加網絡改造和后續費用。但是電力線是為傳輸50Hz的工頻電能，而不是為通信而鋪設的，故其特性往往較難直接滿足載波通信的要求。這直接體現在兩個方面：①電力網絡的阻抗特性及其衰減，制約了信號的傳輸距離。②電力線上的噪音干擾，制約了信號的傳輸質量。可以看出，由于在低壓電力線上存在諸多使載波信號的信噪比急劇下降的因素，使得載波信號難以在一個供電區域內較好地傳輸，就必須采用多種技術措施，才能構造出滿足實際需要的載波系統。

三、實用新型內容

本實用新型的目的是為了解決現有技術中存在的上述問題，提出一種用于低壓電力線載波抄表的裝置，具體技術方案如下：

一種用于低壓電力線載波抄表的裝置，其特征是包括設在同一個變壓器的集中器上的低壓電力線載波模塊和設在單/三相電度表上的低壓電力線載波模塊；所述兩個載波模塊與電力線之間分別通過耦合器進行耦合。

設在同一個變壓器的集中器上的低壓電力線載波模塊包括集中器CPU、電力載波調制解調器和零相鑒別器；設在單/三相電度表上的低壓電力線載波模塊包括電度表數據采集和傳輸CPU、電力載波調制解調器和零相鑒別器；所述集中器CPU和電度表數據采集和傳輸CPU通過各自載波模塊的電力載波調制解調器，通過電力線進行載波通信；

所述電度表數據采集和傳輸CPU與單/三相電度表通信；兩個零相鑒別器的輸入端分別連接電力線，對電力線上的電壓波形進行零相鑒別；兩個零相鑒別器的輸出端分別連接集中器CPU和電度表數據采集和傳輸CPU的輸出端。

所述設在兩個載波模塊的電力載波調制解調器的調制輸出端都還依次連接有緩沖器、低通濾波器和功率放大器，所述功率放大器的輸出端連接耦合器。

所述兩個電力線載波模塊的零相鑒別器與耦合器之間還連接低通濾波器。

所述電度表CPU和單/三相電度表的接口是標準TTL電平或RS485的半雙工串行通信口。

所述兩個電力載波調制解調器是半雙工、同步FSK調制解調器。

所述與集中器CPU連接的電力載波調制解調器的解調輸入端還連接放大器。

(數字調頻又稱移頻鍵控，簡記為FSK，它是載波頻率隨數字信號而變化的一種調制方式。)

本實用新型原理如下：

低壓電力線上的負載情況是多變的，各個用戶在不同的時間段用電電器開啟的情況不一樣，帶來的是電網上的電流會發生急劇的變化，從電路阻抗計算的方法歐姆定律V＝IR可知：如果電壓恒定，電流越大電阻就會越小，那么通過電力線耦合上去的載波信號的負載就很越重，信號就會在很短的距離內衰減下來，載波信號就不能傳送到同一個變壓器內的數據采集器。即使采用數據傳輸中繼，雖然增加了成本，但有的時候還是不能達到設計要求。在這樣的系統中最關鍵的問題就是如何降低低壓載波信道中的負載，即不可能要求用戶盡量少用家用電器，也不可能測量出哪個時段內用戶用電最少，唯一的方法就是使用零相位數據傳輸——即在交流電壓相位為零時傳輸數據。在數據傳輸接口上增加相位檢測電路，用測量和預估法測得低壓電力線載波信道的相位，在電壓信號過零點附近(如果低壓電力線載波信道上的電壓電流相位是同相)耦合載波信號，此時由于電壓很小并趨于“零”，電流也很小同樣趨于“零”，低壓電力線載波信道上的負載相對比較輕也很穩定，即使由于用電感性負載的影響，電壓電流有一定的相位差，在電壓零相位附近電流還是在很低的水平。由于電壓信號過零點附近這個區域的時間比較短，在一次電壓信號過零點附近用于數據傳輸的時間就更短，因此在電路設計時采用電壓過零預測方法，在電壓信號接近零點和過零點以后的兩個相同的時間間隔內發送載波數據信號。由于電力線抄表對數據的實時性要求不高，而且低壓電力線信道質量的限制也不可能傳輸很高波特率的數據信號，盡管這種方法降低了信號的傳輸速率，但由于數據傳輸距離的延長能滿足電力系統自動抄表的技術要求。