[發(fā)明專利]基于彈性波的配電線路組網(wǎng)通信方法及其系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310163410.3
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103281102A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳麗娟
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H04B3/54
• 分類號: H04B3/54
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種針對中低壓配電線路的通信方法。

背景技術(shù)

通信網(wǎng)絡(luò)是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)信息運(yùn)轉(zhuǎn)的有效載體，是堅強(qiáng)智能電網(wǎng)堅實的信息傳輸基礎(chǔ)。目前，應(yīng)用于配電網(wǎng)的通信技術(shù)主要有遠(yuǎn)程通信和本地接入通信兩種，遠(yuǎn)程通信主要有光纖通信技術(shù)、無線公網(wǎng)(GPRS/CDMA/3G）以及230MHz無線專網(wǎng)等方式，目前，遠(yuǎn)程通信技術(shù)已經(jīng)能夠比較好的滿足電力系統(tǒng)的需要。

本地接入通信主要有電力線載波通信技術(shù)和微功率無線通信等方式，電力線載波通信只需結(jié)合加工設(shè)備的投入而無須考慮線路投資，因此具有應(yīng)用簡單、方便等優(yōu)點，但是由于線路噪聲大、線路阻抗變化大、線路衰減大且具有時變性等不足，使得電力線載波的通信質(zhì)量較差，難以在實時性和可靠性方面滿足電力系統(tǒng)的需要；微功率無線通信技術(shù)具有低成本、低功耗以及對等通信等三個重要的特征和優(yōu)勢，可使用433MHz?ISM頻段（868MHz、915MHz在我國不允許使用），也可采用國家民用無線電計量儀表使用頻段470~510MHz或者國際通用的2.4GHz頻段，但是微功率無線通信的傳輸距離受到障礙物的影響很大，障礙物會嚴(yán)重縮短傳輸距離，此外，無線數(shù)據(jù)收發(fā)是敞開式的，在射頻范圍內(nèi)其它設(shè)備都可以收到，因此數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩噪y以保證，不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。因此，迫切需要一種用于配電網(wǎng)本地接入通信的安全可靠并能穩(wěn)定運(yùn)行的通信方法。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了解決各種非線性設(shè)備接入以及電網(wǎng)刀閘開關(guān)等干擾信號的影響，實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的通信，保證通信的實時性和安全性，本發(fā)明提供了一種基于彈性波的配電線路組網(wǎng)通信方法及其系統(tǒng)。

技術(shù)方案：基于彈性波的配電線路組網(wǎng)通信方法，包括如下步驟：

步驟一，在配電線路上安裝壓電探頭，相互之間需要進(jìn)行雙向通信的兩個壓電探頭安裝在同一根配電線路上，每個壓電探頭上均配有電路裝置；

步驟二，電路裝置從電網(wǎng)設(shè)備處通過有線或無線的通信方式取得需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

步驟三，電路裝置根據(jù)調(diào)制的數(shù)據(jù)內(nèi)容，產(chǎn)生相應(yīng)的壓電驅(qū)動信號，并作用于所述壓電探頭上，壓電探頭產(chǎn)生振動，進(jìn)而在線路中產(chǎn)生一種彈性波，彈性波沿著線路進(jìn)行傳輸；

步驟四，配電線路上的相鄰壓電探頭收到所述彈性波，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，然后輸送到和所述壓電探頭相連接的電路裝置；

步驟五，電路裝置對電信號進(jìn)行信號處理，然后解調(diào)，并根據(jù)解調(diào)后的數(shù)據(jù)內(nèi)容和規(guī)定的協(xié)議，將接收到的數(shù)據(jù)傳送至相應(yīng)的電網(wǎng)設(shè)備，或者通過接力傳遞的模式最終傳送至遠(yuǎn)程通信接入點，或者不做任何處理。

所述步驟一中，壓電探頭和配電線路之間通過施加預(yù)應(yīng)力的方式進(jìn)行固定，并且兩者交互界面處涂抹或者不涂抹耦合劑。所述的壓電探頭是由常規(guī)的壓電圓環(huán)切割而成，壓電圓環(huán)的內(nèi)徑和相應(yīng)的配電線路的外徑匹配；所述的壓電探頭的相鄰間隔在10-1000米。所述的耦合劑是凡士林或環(huán)氧樹脂。

在所述步驟二中，所述的電路裝置包括電源、微處理器、脈沖發(fā)生電路、功率放大電路、微弱信號放大電路、模數(shù)采樣電路。所述的調(diào)制方式包括BPSK、ASK、FSK等常規(guī)的信號調(diào)制方式。

在所述步驟三中，所述的彈性波頻率是在10kHz-5MHz之間。

基于彈性波的配電線路組網(wǎng)通信系統(tǒng)，包括配電線路、壓電探頭、電路裝置、數(shù)據(jù)調(diào)制模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊、數(shù)據(jù)接收模塊、數(shù)據(jù)解調(diào)及處理模塊；其中，在配電線路上安裝壓電探頭，相互之間需要進(jìn)行雙向通信的兩個壓電探頭安裝在同一根配電線路上，每個壓電探頭上均配有電路裝置；該系統(tǒng)的工作方式是：

數(shù)據(jù)調(diào)制模塊通過電路裝置從電網(wǎng)設(shè)備處通過有線或無線的通信方式取得需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制；

在數(shù)據(jù)發(fā)送模塊中，電路裝置根據(jù)調(diào)制的數(shù)據(jù)內(nèi)容，產(chǎn)生相應(yīng)的壓電驅(qū)動信號，并作用于所述壓電探頭上，壓電探頭產(chǎn)生振動，進(jìn)而在線路中產(chǎn)生一種彈性波，彈性波沿著線路進(jìn)行傳輸；

在數(shù)據(jù)接收模塊中，配電線路上的相鄰壓電探頭收到所述彈性波，并將其轉(zhuǎn)換成電信號，然后輸送到和所述壓電探頭相連接的電路裝置；

在數(shù)據(jù)解調(diào)及處理模塊中，電路裝置對電信號進(jìn)行信號處理，然后解調(diào)，并根據(jù)解調(diào)后的數(shù)據(jù)內(nèi)容和規(guī)定的協(xié)議，將接收到的數(shù)據(jù)傳送至相應(yīng)的電網(wǎng)設(shè)備，或者通過接力傳遞的模式最終傳送至遠(yuǎn)程通信接入點，或者不做任何處理。