[實(shí)用新型]一種用于低壓電力線載波抄表的裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920038139.X
• 申請(qǐng)日: 2009-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN201340652Y
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高恭嫻;孫剛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號(hào): G08C19/00
• 分類號(hào): G08C19/00;H04B3/54
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 朱戈勝

一、技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于低壓電力線載波數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ畔到y(tǒng)的應(yīng)用，具體是一種用于低壓電力線載波抄表的裝置。

二、技術(shù)背景

隨著國(guó)家推廣電力系統(tǒng)的一戶一表工作的推廣，以及供用電管理現(xiàn)代化的需要，傳統(tǒng)的手工抄表、手持終端抄表、車載無線電抄表方式已不適應(yīng)，而越來越多的自動(dòng)集中抄表系統(tǒng)進(jìn)入了實(shí)用階段。這些抄表系統(tǒng)工作效率高，電量計(jì)量準(zhǔn)確，而且還能提供許多用電的監(jiān)視和管理功能。

自動(dòng)集中抄表系統(tǒng)的抄表方式有485總線抄表、載波抄表、GPRS抄表等，而最簡(jiǎn)單的方式是載波抄表，它幾乎不需要增加網(wǎng)絡(luò)改造和后續(xù)費(fèi)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(shè)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(xiàn)在兩個(gè)方面：①電力網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性及其衰減，制約了信號(hào)的傳輸距離。②電力線上的噪音干擾，制約了信號(hào)的傳輸質(zhì)量。可以看出，由于在低壓電力線上存在諸多使載波信號(hào)的信噪比急劇下降的因素，使得載波信號(hào)難以在一個(gè)供電區(qū)域內(nèi)較好地傳輸，就必須采用多種技術(shù)措施，才能構(gòu)造出滿足實(shí)際需要的載波系統(tǒng)。

三、實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)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(shù)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(shè)在同一個(gè)變壓器的集中器上的低壓電力線載波模塊和設(shè)在單/三相電度表上的低壓電力線載波模塊；所述兩個(gè)載波模塊與電力線之間分別通過耦合器進(jìn)行耦合。

設(shè)在同一個(gè)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(diào)制解調(diào)器和零相鑒別器；設(shè)在單/三相電度表上的低壓電力線載波模塊包括電度表數(shù)據(jù)采集和傳輸CPU、電力載波調(diào)制解調(diào)器和零相鑒別器；所述集中器CPU和電度表數(shù)據(jù)采集和傳輸CPU通過各自載波模塊的電力載波調(diào)制解調(diào)器，通過電力線進(jìn)行載波通信；

所述電度表數(shù)據(jù)采集和傳輸CPU與單/三相電度表通信；兩個(gè)零相鑒別器的輸入端分別連接電力線，對(duì)電力線上的電壓波形進(jìn)行零相鑒別；兩個(gè)零相鑒別器的輸出端分別連接集中器CPU和電度表數(shù)據(jù)采集和傳輸CPU的輸出端。

所述設(shè)在兩個(gè)載波模塊的電力載波調(diào)制解調(diào)器的調(diào)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(gè)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(biāo)準(zhǔn)TTL電平或RS485的半雙工串行通信口。

所述兩個(gè)電力載波調(diào)制解調(diào)器是半雙工、同步FSK調(diào)制解調(diào)器。

所述與集中器CPU連接的電力載波調(diào)制解調(diào)器的解調(diào)輸入端還連接放大器。

(數(shù)字調(diào)頻又稱移頻鍵控，簡(jiǎn)記為FSK，它是載波頻率隨數(shù)字信號(hào)而變化的一種調(diào)制方式。)

本實(shí)用新型原理如下：

低壓電力線上的負(fù)載情況是多變的，各個(gè)用戶在不同的時(shí)間段用電電器開啟的情況不一樣，帶來的是電網(wǎng)上的電流會(huì)發(fā)生急劇的變化，從電路阻抗計(jì)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(huì)越小，那么通過電力線耦合上去的載波信號(hào)的負(fù)載就很越重，信號(hào)就會(huì)在很短的距離內(nèi)衰減下來，載波信號(hào)就不能傳送到同一個(gè)變壓器內(nèi)的數(shù)據(jù)采集器。即使采用數(shù)據(jù)傳輸中繼，雖然增加了成本，但有的時(shí)候還是不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在這樣的系統(tǒng)中最關(guān)鍵的問題就是如何降低低壓載波信道中的負(fù)載，即不可能要求用戶盡量少用家用電器，也不可能測(cè)量出哪個(gè)時(shí)段內(nèi)用戶用電最少，唯一的方法就是使用零相位數(shù)據(jù)傳輸——即在交流電壓相位為零時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)傳輸接口上增加相位檢測(cè)電路，用測(cè)量和預(yù)估法測(cè)得低壓電力線載波信道的相位，在電壓信號(hào)過零點(diǎn)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(hào)，此時(shí)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(fù)載相對(duì)比較輕也很穩(wěn)定，即使由于用電感性負(fù)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(hào)過零點(diǎn)附近這個(gè)區(qū)域的時(shí)間比較短，在一次電壓信號(hào)過零點(diǎn)附近用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間就更短，因此在電路設(shè)計(jì)時(shí)采用電壓過零預(yù)測(cè)方法，在電壓信號(hào)接近零點(diǎn)和過零點(diǎn)以后的兩個(gè)相同的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送載波數(shù)據(jù)信號(hào)。由于電力線抄表對(duì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求不高，而且低壓電力線信道質(zhì)量的限制也不可能傳輸很高波特率的數(shù)據(jù)信號(hào)，盡管這種方法降低了信號(hào)的傳輸速率，但由于數(shù)據(jù)傳輸距離的延長(zhǎng)能滿足電力系統(tǒng)自動(dòng)抄表的技術(shù)要求。