專利名稱：電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置背景技術(shù)目前，電力通訊多采用常規(guī)載波和擴(kuò)頻載波，這些方法存在成本高，需中間設(shè)備(如中繼裝置等)，對信號的頻帶有一定的要求，傳輸距離近，只能在一個電壓等級范圍內(nèi)傳輸?shù)热毕荨?br>
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種無任何附加設(shè)備和無需改造工頻電力網(wǎng)絡(luò)，能夠完全利用現(xiàn)有工頻電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的一種工頻通訊系統(tǒng)總站裝置。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的包括一個變壓器，其本實(shí)用新型的改進(jìn)之處在于還包括變壓器的二次側(cè)與電壓信號前期處理電路單元連接，電壓信號前期處理電路單元與過零脈沖電路單元連接，由中央處理器分別與過零脈沖電路單元、開關(guān)電路單元、移相過零中斷電路單元、信號處理電路單元連接，下行信號的調(diào)制電路單元一端與開關(guān)電路單元連接，另一端連接在變壓器的一次側(cè)上，信號處理電路單元依次分別與采樣電路單元、放大電路單元、上行信號前期處理電路單元連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，無任何附加設(shè)備和無需改造工頻電力網(wǎng)絡(luò)，能夠完全利用現(xiàn)有工頻電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的一種工頻通訊系統(tǒng)總站裝置。完全利用現(xiàn)有的工頻電壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，成本低，通訊可靠性高，特別適合我國電力網(wǎng)絡(luò)。


圖1為本實(shí)用新型電路原理結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的三相背景電流抵消示意圖；圖3為圖1的總站下行信號調(diào)制示意圖。
具體實(shí)施方式
附圖為本實(shí)用新型的實(shí)施例
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一說明參照圖1所示，包括一個變壓器T，其變壓器T的二次側(cè)與電壓信號前期處理電路單元A連接，電壓信號前期處理電路單元A與過零脈沖電路單元B連接，由中央處理器CPU分別與過零脈沖電路單元B、開關(guān)電路單元C、移相過零中斷電路單元D、信號處理電路單元Y連接，下行信號的調(diào)制電路單元W一端與開關(guān)電路單元C連接，另一端連接在變壓器T的一次側(cè)上，信號處理電路單元Y依次分別與采樣電路單元A/D、放大電路單元F、上行信號前期處理電路單元X連接。
電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置主要由下行信號發(fā)送和上行信號接收兩大部分組成。下行信號發(fā)送部分由七個電路單元組成。其中變壓器T為降壓變壓器，電壓信號前期處理電路單元A為對降壓后的電壓波形進(jìn)行分壓、濾波、整流，變壓器T的二次側(cè)的兩端分別連接有電阻R1、R2，其中電阻R1的輸出端分別還連接有電阻R3和電阻R5，電阻R1、R3和電阻R5的節(jié)點(diǎn)與D電路中的電阻R18一端連接，電阻R5與二極管D1和電容C1連接，電阻R2的輸出端分別還連接有電阻R4和電阻R6，電阻R6的輸出端分別與二極管D2和電容C2連接，二極管D1、D2輸出端的節(jié)點(diǎn)上分別連接電阻R14、R7，電阻R7另一端串聯(lián)連接電阻R8，電阻R8另一端接地，電阻R14另一端分別連接有運(yùn)算放大器U1和電容C3、電容C3一端接地，電阻R7與電阻R8之節(jié)點(diǎn)連接運(yùn)算放大器U2，運(yùn)算放大器U1與過零脈沖電路單元B上的電阻R9連接，電阻R9串聯(lián)連接有二極管D5和電阻R10，電阻R10接地，電阻R9與二極管D5之節(jié)點(diǎn)連接在集電極或漏極開路的比較器U3的正極上，二極管D5與電阻R10之節(jié)點(diǎn)連接在集電極或漏極開路的比較器U4的負(fù)極上，集電極或漏極開路的比較器U3和集電極或漏極開路的比較器U4輸出端連接電阻R11；運(yùn)算放大器U2輸出端與集電極或漏極開路的比較器U5的正極相連，比較器U5的輸出端的節(jié)點(diǎn)上分別與電阻R12和與非門U7相連，非門U7與電阻R13相連，電阻R13另一端與電容C4、與非門U11相連，與非門U11與非門U12相連，與非門U12與與非門U6一端相連，與非門U6相連與非門U8，與非門U8、與非門U9相連，與非門U9的另一端相連在與非門U10的一端，與非門U10的另一端與中央處理器CPU相連；與非門U9還與下行信號調(diào)制單元W相連，下行信號調(diào)制單元W與開關(guān)電路單元C上的電阻R17相連，電阻R17與三極管U14的發(fā)射極連接，三極管U14的極電極上分別連接有電阻R16和晶體振蕩電容C5，三極管U14的基極上連接有電阻R15，電阻R15另一端與與非門電路U13連接，與非門電路U13另一端與中央處理器CPU相連；移相過零中斷電路D中的電阻R18一端連接在電壓信號前期處理電路單元A中的電阻R1、R3和電阻R5的節(jié)點(diǎn)上，另一端與電阻R19、R21串聯(lián)連接，運(yùn)算放大器U15的輸入端依次并聯(lián)連接有電阻R21、電容C6、二極管D3、二極管D4，運(yùn)算放大器U15輸出端連接電阻R22，電阻R22另一端與邏輯門電路L相連，邏輯門電路L與中央處理器CPU相連；上行信號前期處理電路單元X由三個電流/電壓變送器T1、T2、T3和三相背景電流抵消電路連接組成，而三相背景電流抵消電路又是由運(yùn)算放大器，電阻、電容組成。
圖2所示，由于工頻電力網(wǎng)的特殊性，當(dāng)上行信號在三相中任意一相時，在工頻電力網(wǎng)中其它兩相與有信號的一相對應(yīng)處都有一個與信號相位相反，幅值為信號一半的信號波形。根據(jù)工頻電網(wǎng)三相電流之間的相位關(guān)系，最大可能地抵消掉電網(wǎng)本身的負(fù)載電流，而突出有用信號電流。例如在A相上發(fā)送信號，是將A相電流、B相電流求差，將C相電流滯后移相90°并放大根號3倍后再與A相和B相的差求和，這樣就將背景電流抵消掉，而有用信號是原來的2倍。
圖3所示，上行電流信號調(diào)制示意圖，由電網(wǎng)來的10KV三相交流，VA、VB、VC呈三角形連接，并接入變壓器T的一次側(cè)，其變壓器T的一次側(cè)呈星形連接，其中零線上連接有上行信號調(diào)制電路單元W。
綜上所述，電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置主要由下行信號發(fā)送和上行信號接收兩大部分組成。下行信號發(fā)送部分由七個電路單元組成。其中T為降壓變壓器，A電路單元為對降壓后的電壓波形進(jìn)行分壓、濾波、整流，D1、D2為二極管，U1、U2為運(yùn)算放大器，B電路單元為產(chǎn)生過電壓零點(diǎn)的導(dǎo)通脈沖電路，U3、U4、U5為集電極或漏極開路的比較器。U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12為與非門電路，R13、C4為充放電電路，其充放時間大于20ms，C電路單元為可控開關(guān)電路，U13為與非門電路，U14為三極管，D電路單元為產(chǎn)生移項(xiàng)的過零中斷電路，U15為運(yùn)算放大器，L為邏輯門電路，對信號起整形作用，W電路單元為下行信號調(diào)制單元，由光電隔離、開關(guān)(普通型晶體管或可關(guān)斷晶體管)及開關(guān)的驅(qū)動電路和保護(hù)電路組成。上行信號接收部分由前期信號處理電路、放大電路、采樣電路以及信號處理電路組成。其中前期信號處理電路由T1、T2、T3和三相背景電流抵消電路組成，T1、T2、T3為電流/電壓變送器，三相背景電流抵消電路由運(yùn)算放大器、電阻、電容組成，放大電路由可編程放大器組成，采樣電路由A/D組成，信號處理電路由DSP及外圍電路組成。
當(dāng)電力工頻通訊系統(tǒng)總站發(fā)送信號時，中央處理器CPU根據(jù)接收到電壓過零中斷信號，給過零脈沖電路單元B和可控開關(guān)電路單元C發(fā)送命令，使B電路單元和C電路單元同時給調(diào)制電路單元W發(fā)送命令信號，控制調(diào)制單元電路W中的硅整流器件，使其在工頻電壓過零點(diǎn)前后30°附近(25°～35°)產(chǎn)生一個瞬間短路電流，這樣就將信號調(diào)制到工頻電力網(wǎng)上。
當(dāng)電力工頻通訊系統(tǒng)總站接收信號時，通過三相背景電流抵消，突出調(diào)制信號，經(jīng)過A/D采樣，將所采樣的數(shù)據(jù)送入DSP進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，就完成了信號的接收工作。
權(quán)利要求1.一種電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置，包括一個變壓器(T)，其特征在于變壓器(T)的二次側(cè)與電壓信號前期處理電路單元(A)連接，電壓信號前期處理電路單元(A)與過零脈沖電路單元(B)連接，由中央處理器(CPU)分別與過零脈沖電路單元(B)、開關(guān)電路單元(C)、產(chǎn)生移相過零中斷電路單元(D)、信號處理電路單元(Y)連接，下行信號的調(diào)制電路單元(W)一端與開關(guān)電路單元(C)連接，另一端連接在變壓器(T)的一次側(cè)上，信號處理電路單元(Y)依次分別與采樣電路單元(A/D)、放大電路單元(F)、上行信號前期處理電路單元(X)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置，其特征在于所說的過零脈沖電路單元(B)中的比較器(U3、U4、U5)分別為集電極或漏極開路比較器，U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12分別為與非門電路，電阻(R13)、電容(C 4)構(gòu)成充放電電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置，其特征在于所說的移相過零中斷電路單元(D)由電阻(R18、R20、R19、R21)、電容(C6)、二極管(D3、D4)、比較器(U15)及限流電阻(R22)、邏輯門電路(L)構(gòu)成整形電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置，其特征在于所說的上行信號前期處理電路單元(X)由電流電壓變送器(T1、T2、T3)、三相背景電流抵消電路構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置，其特征在于所說的下行信號調(diào)制單元(W)由光電隔離器、普通硅整流器或可關(guān)斷硅整流器開關(guān)及驅(qū)動電路和保護(hù)電路開關(guān)構(gòu)成，其開關(guān)直接與工頻電力網(wǎng)相連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力工頻通訊系統(tǒng)總站裝置，包括變壓器，其還包括變壓器二次側(cè)與電壓信號前期處理電路單元連接，電壓信號前期處理電路單元與過零脈沖電路單元連接，由中央處理器分別與過零脈沖電路單元、開關(guān)電路單元、移相過零中斷電路單元、信號處理電路單元連接，下行信號的調(diào)制電路單元一端與開關(guān)電路單元連接，另一端連接在變壓器的一次側(cè)上，信號處理電路單元依次分別與采樣電路單元、放大電路單元、上行信號前期處理電路單元連接。無任何附加設(shè)備和無需改造工頻電力網(wǎng)絡(luò)，能夠完全利用現(xiàn)有工頻電力網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊的一種工頻通訊系統(tǒng)總站裝置。完全利用現(xiàn)有的工頻電壓網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，成本低，通訊可靠性高，特別適合我國電力網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H04B3/54GK2807619SQ20042004199
公開日2006年8月16日 申請日期2004年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月1日
發(fā)明者竇海釗, 盧銀紅, 劉萬宏 申請人:西安康圣科技開發(fā)有限公司