CN101169895A - 工频电力数据传输系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工频电力数据传输系统，该系统包括采集模块及电力数据中心，所述工频电力数据传输系统还包括位于变压器附近的集中器，所述电力数据中心及所述采集模块通过所述集中器进行数据通信，所述集中器与所述采集模块连接于同一个配电变压器。本发明的工频电力数据传输系统采用了集中器，取消了跨变压器进工频电力数据传输系统中的主站，不需要对二次变电所改造，降低了工程难度，减少了投资，并信号不需要跨变压器长距离传输，信号的衰减大大减少，使系统的通信信噪比提高，保证了系统通信的稳定、可靠。

Description

工频电力数据传输系统

【技术领域】

本发明涉及电力数据传输系统，尤其涉及一种不跨变压器的工频电力数据传输系统。

【背景技术】

目前，可利用电力线为媒介传输数据。以电力线为媒介传输数据时可以通过工频电力数据传输系统实现，所述工频电力数据传输系统通过使电力50Hz波形在其电压过零点附近发生微弱畸变表示信息，该信息可以跨过配电变压器进行数据传输。

下面参阅图1，说明现有的跨变压器工频电力数据传输系统。所述跨变压器工频电力数据传输系统包括主站101、10kV/0.4kV调制变压器102、电流互感器103、采集模块104及电力数据中心105。所述电力数据中心105发布命令给所述主站101，所述主站101通过10kV/0.4kV调制变压器将信号耦合至10kV母线，调制信号利用主变压器的内部等效电抗作用产生下行电压信号，所述下行电压信号跨过配电变压器到达采集模块104；所述采集模块104收到信号后根据需要发送上行电流信号，该信号跨过配电变压器106到达电流互感器103回到主站101，最后返回电力数据中心105。所述上行电流信号由采集模块104产生。在本系统中，主站101与采集模块104之间的通信属于点对点的顺序通信。

请参阅图2，所述从主站101到采集模块104的下行电压信号，采用电压幅值调制实现，通过连续两个电压周期定义1bit数据，若在连续两个电压周期的第1个周期过零点附近叠加信息表示“bit 1”，相反，在第2个周期电压过零点附近叠加信息则表示“bit 0”；请参阅图3，从采集模块104到主站101的信息为上行电流信号，采用电流调制，考虑到电流信号中的谐波严重，由连续4个电压周期对应的电流信号定义1bit信息，4个电压周期共有8个过零点，用其中4个电压过零点附近叠加电流信号表示bit 1，剩余4个电压过零点附近叠加电流信号则表示bit 0。跨变压器工频电力数据传输系统下行电压信号和上行电流信号均由64bit组成，下行电压信号占用128个电压周期的时间，上行电流信号占据256个电压周期的时间。工频电力数据传输系统主站101与采集模块104的一个通信周期约需要384个50Hz电压周期共为7.68秒时间。为了调制主站101发送的下行电压信号，需要对变电所进行改造，添加调制变压器102，主站101接收来自采集模块104的上行电流信号通过二次变电所的10KV支线电流互感器103提取上行信号，需要将10KV支线电流互感器103串接于主站101内置电流互感器中。所述采集模块104接收来自主站的下行信息通过检测电压过零点附近的微软畸变实现。如图4所示，跨变压器工频电力数据传输系统为半双工传输方式，信息传送顺序分别A相发送、A相接收，之后为B相发送、B相接收。最后为C相发送、C相接收。若共有10000个采集模块需要与主站通信，需要用时约76800秒。

但是，现有跨变压器工频电力数据传输系统存在以下问题：

(1)主站位于二次变电所，采集模块位于居民用户，两者之间距离往往较远，调制信号由于需要跨过变压器进行远距离传输，信号衰减很大，造成实际通信过程中信号检测不可靠；

(2)主站位于二次变电所，需要对二次变电所进行停电改造，添加调制变压器，串接电流互感器，工程量大；

(3)工频电力数据传输系统为了规避电流谐波的影响，上行信号采用4个电压周期定义1bit信息，同时主站与采集模块采用A、B、C三相顺序发送信号，主站与采集模块属于点对点通信，这几个因素造成通信时间很长。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种工频电力数据传输系统，解决现有工频电力数据传输系统中信号衰减大、改造二次变电所施工量大、通信时间过长的问题。

本发明所采用的技术方案为：提供一种工频电力数据传输系统，包括采集模块及电力数据中心，所述工频电力数据传输系统还包括位于配电变压器附近的集中器，所述电力数据中心及所述采集模块通过所述集中器进行数据通信。

更具体地，所述集中器与所述采集模块连接于同一个配电变压器。

更具体地，所述集中器通过GPRS、拨号上网或GSM与所述电力数据中心进行通信。

更具体地，所述集中器收到电力数据中心发送的命令后，调制下行电压信号传输给所述采集模块。

更具体地，所述集中器与采集模块进行通信时采用A、B、C三相并行发送接收的方式进行通信。

更具体地，所述采集模块传输给集中器的信号为上行电压信号。

更具体地，所述采集模块传输给集中器的上行信号通过电压调制方式实现，用连续两个电压周期定义1bit信息。

更具体地，所述集中器采用电压检测的方式接收来自所述采集模块的上行电压信号。

更具体地，所述采集模块可以为具有采集、测量、通信功能的智能电表，或具有采集、通信功能的电表。

本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明的工频电力数据传输系统在变压器附近增加集中器，取消了跨变压器工频电力数据传输系统的主站，不需要对二次变电所进行改造，降低了工程难度，减少了投资。所述采集模块的信号只需要传输到位于配电变压器附近的集中器，信号不需要跨变压器长距离传输，信号的衰减大大减少，使系统的通信信噪比提高，保证了系统通信的稳定、可靠。从采集模块到集中器的上行信号采用电压调制而不是电流调制，集中器检测上行信号采用电压检测，不需要工频通信系统的电流传感器，使集中器的安装变得简单；上行信号采用两个连续电压周期定义1bit信息，相对于跨变压器工频电力数据传输系统而言，上行信号传输时间减少一半；本发明采用A、B、C三相并行发送接收信息，通信时间在上面基础上再缩短2/3，同时，每个配电变压器附近的集中器可以同时与集中器下面的采集模块通信，提高了通信效率、缩短了通信时间。

【附图说明】

图1是现有的跨变压器工频电力数据传输系统图。

图2是现有的跨变压器工频电力数据传输系统下行信号的定义图。

图3为现有的跨变压器工频电力数据传输系统上行信号定义图。

图4为现有跨变压器工频电力数据传输系统通信顺序图。

图5为本发明的工频电力数据传输系统示意图。

图6为本发明的工频电力数据传输系统下行信号定义图。

图7为本发明的频电力数据传输系统上行信号定义图。

图8为本发明的工频电力数据传输系统通信顺序图。

【具体实施方式】

请参阅图5，图5为本发明的一种工频电力数据传输系统示意图。

本发明的工频电力数据传输系统包括电力数据中心201、位于变压器附近的集中器202及采集模块203。所述电力数据中心及所述采集模块通过所述集中器进行数据通信。

所述电力数据中心201及所述采集模块203通过所述集中器20进行数据通信。所述集中器202和所述采集模块203均由同一个配电变压器供电。所述电力数据中心201通过GPRS、拨号上网、GSM或其它方式向所述集中器202发送命令，集中器202根据命令产生信号给所述采集模块203，所述采集模块203接收所述集中器202的信号后发送反馈信号给所述集中器202，所述集中器202通过GPRS、拨号上网、GSM或其它方式反馈给所述电力数据中心201。

所述电力数据中心201位于供电局，包括与所述集中器通信的应用程序及与供电局其它系统的接口程序。

所述集中器202收到电力数据中心201发送的命令后，再调制下行电压信号传输给采集模块203，所述采集模块203接收下行电压调制信号后按照电力数据中心201的命令返回上行电压调制信号给所述集中器202，所述集中器202再将解码后的数据传输给电力数据中心。本发明的工频电力数据传输系统中各个配电变压器供电范围内，集中器202和采集模块203之间的通信可以并行完成。

所述采集模块206可以为具有采集、测量、通信功能的智能电表，或具有采集、通信功能的普通电表。

请参阅图3中跨变压器工频电力数据传输系统的上行信号定义，以连续4个电压周期1对应的4个电流周期2的8个过零点附近叠加调制信号3表示信息。若在a、c、f、h位置叠加调制信号表示“bit1”，对应在j、1、m、o位置叠加调制信号则表示“bit0”。

图6、图7为本发明的下行电压信号和上行电压信号的定义，可以看出，在本发明中，下行电压信号与上行电压信号均采用连续两个电压周期定义1位信息，而且均采用电压调制实现，在连续两个电压周期的前1个电压过零点附近叠加调制信号表示“bit 1”，对应在连续两个电压周期的后1个电压过零点附近叠加调制信号表示“bit 0”。当然，也可以反过来定义，即在在连续两个电压周期的后1个电压过零点附近叠加调制信号表示“bit 1”，对应在连续两个电压周期的前1个电压过零点附近叠加调制信号表示“bit 0”。

图8为本发明所述数据传输系统通信顺序图，采用A、B、C三相并行收发顺序进行通信，图中标注的13.3ms延时为A、B、C三相120度相位差带来的相间时间延迟。

从集中器202到采集模块203的下行电压信号和从采集模块203到集中器202的上行电压信号均采用连续的两个电压周期定义1bit，这样下行信息128个电压周期加上上行电压信号128个电压周期，信息长度共计256个电压周期，集中器202检测采集模块203的上行电压信号也通过检测电压过零点附近的电压畸变实现；集中器202与采集模块203通信时采用A、B、C三相并行发送、接收的方式进行通信。即A相电压过零点附近调制信号后，约过13.3ms后在B相电压过零点附近调制B相信息，之后再过13.3ms在C相电压过零点附近调制C相信息，这里13.3ms的时间差是因为电力50Hz波形A、B、C三相电压之间相差120度在时间上的投影，接收信息时也是3相并行接收，即接收A相上行信息后过13.3ms接收B相信息，再过13.3ms接收C相信息。

Claims (9)

1.一种工频电力数据传输系统，包括采集模块及电力数据中心，其特征在于，所述工频电力数据传输系统还包括位于配电变压器附近的集中器，所述电力数据中心及所述采集模块通过所述集中器进行数据通信。

2.如权利要求1所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述集中器与所述采集模块连接于同一个配电变压器。

3.如权利要求1所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述集中器通过GPRS、拨号上网或GSM方式与所述电力数据中心进行通信。

4.如权利要求1所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述集中器接收所述电力数据中心发送的命令后，调制下行电压信号传输给所述采集模块。

5.如权利要求1所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述集中器与采集模块进行通信时采用A、B、C三相并行发送接收的方式进行通信。

6.如权利要求1所述的一种工频电力数据传输系统，其特征在于，所述采集模块传输给集中器的信号为上行电压信号。

7.如权利要求6所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述采集模块传输给所述集中器的上行电压信号通过电压调制方式实现，用连续两个电压周期定义1bit信息。

8.如权利要求6所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述集中器采用电压检测的方式接收来自所述采集模块的上行电压信号。

9.如权利要求1所述的工频电力数据传输系统，其特征在于，所述采集模块可以为具有采集、测量、通信功能的智能电表，或具有采集、通信功能的电表。

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