CN1020999C - 配电网数字载波通讯器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种配电网数字载波通讯器，由驱动电路1、编码电路2、调制电路3、功放电路4、耦合器5、放大滤波电路6、锁相环7、解调电路8、解码电路9、时序电路10、电源电路11和微处理器及存贮器12所组成，以现有配电网作为载波通讯通道，载波通讯器连接在配电网和计算机系统之间，以实现计算机联网通讯。

Description

本发明涉及配电网数字载波通讯器，利用现有配电网作为载波通道，实现配电网内的计算机系统联网通讯。
目前利用输电线路作为载波通讯通道已经广泛应用，利用配电网作为载波通讯通道近几年也开始引起人们的很大兴趣，而大多数只作为遥控，遥测的简单信息传递，效果都不好。
由于配电网把电能送到用户，以树状或是环状形式直接或间接同用电设备相连，电压等级低，电流大，所以线路阻抗远远小于专用通讯线路，大量用电设备的开关又使该阻抗不稳定，加上电网负荷峰谷变化，本来已经很小的线路阻抗还在大范围内波动;整流、脉冲等用电设备产生很大的噪声，通讯信号直接落到用电设备上，因而线路损耗非常大，这三个因素妨碍了利用配电网进行载波通讯的实现。
专利CN-2050662U“供电系统自动管理装置”中利用现有配电网通道管理用电，采用中继接力方式逐级传送信号;同配电网相连接的输入、输出端口电路中用电容隔离配电信号，未考虑到配电网线路阻抗大大低于隔离电容容抗的因素，故无法使通讯信号有效的通过;通讯采用FSK制式而未用锁相环，必然使用比较宽的载波频带，噪声增加、灵敏度低，不能胜任计算机联网通讯的任务。
本发明的目的，是利用现有的配电网作为数字载波通讯通道，在配电网内，实现计算机数字载波联网通讯。
本发明的实现采用下列方案：在配电变压器所属配电网中，有多个通讯站，通过配电网把通讯站连成通讯网，通讯站由计算机系统和接在配电网与计算机系统之间的载波通讯器组成，载波通讯器阻断计算机系统与配电网间的配电连接通道，建立载波通讯通道。
载波通讯器由驱动电路，编码电路，调制电路，功率放大器，耦合器，放大滤波电路，锁相环，解调电路，解码电路，时序电路，电源电路，微处理器和存贮器所组成，微处理器和存贮器通过驱动电路同计算机系统连接，微处理器和存贮器的一个输出端接到调制电路和解调电路，另一个输出端同编码电路的输入相连，编码电路的输出接调制电路的另一个输入，调制电路的输出接功率放大器的输入，功率放大器输出到耦合器的输入端，耦合器同配电网相连，耦合器的输出接放大滤波电路的输入，放大滤波电路的两个输出分别接锁相环的输入和解调电路的一个输入，锁相环的输出接解调电路的另一个输入，解调电路输出到解码电路的输入，解码电路的输出接到微处理器和存贮器的输入端，时序电路分别给微处理器和存贮器、编码电路、解码电路和调制电路提供时序，电源电路输入接配电网，输出直流电源给各个电路。
附图1是配电网数字载波通讯系统图
附图2是载波通讯器框图
附图3是耦合器电路图
本发明内容是：在配电变压器（E）所属配电网（F）中有多个通讯站（Bn）。通过配电网（F）把通讯站（Bn）连成通讯网，通讯站（Bn）由计算机系统（Cn）和连接在计算机系统（Cn）与配电网（F）之间的载波通讯器（An）组成，如图1所示。
载波通讯器（An），如图2所示，由驱动电路（1），编码电路（2），调制电路（3），功率放大器（4），耦合器（5），放大滤波电路（6），锁相环（7），解调电路（8），解码电路（9），时序电路（10），电源电路（11），微处理器和存贮器（12）所组成，微处理器和存贮器（12）通过驱动电路（1）同计算机系统（Cn）连接，微处理器和存贮器（12）的一个输出端 接到调制电路（3）和解调电路（8），另一个输出端同编码电路（2）的输入相连，编码电路（2）的输出接调制电路（3）的另一个输入，调制电路（3）的输出接功率放大器（4）的输入，功率放大器（4）输出到耦合器（5）的输入，耦合器（5）同配电网（F）相连，耦合器（5）的输出接放大滤波电路（6）的输入，放大滤波电路（6）的两个输出分别接锁相环（7）的输入和解调电路（8）的一个输入，锁相环（7）的输出接到解调电路（8）的另一个输入，解调电路（8）输出到解码电路（9）的输入，解码电路（9）的输出接到微处理器和存贮器（12）的输入，时序电路（10）分别给微处理器和存贮器（12）、编码电路（2）、解码电路（9）和调制电路（3）提供时序，电源电路（11）输入接配电网（F），输出直流电源给各个电路。
上述耦合器（5）是隔离配电网（F）和载波通讯器（An）之间的配电能量通道、建立载波通道的关键电路，同时起到阻抗匹配目的。它由四个耦合电容（24，25，26，29）、四个耦合电感（21，22，23，30）、中频变压器（27）和谐振电容（28）组成，如图5所示。其中四个电容电感分别谐振于载波频率，组成一级滤波，其中三个通过耦合电感（21，22，23）连在一起的耦合电容（24，25，26）分别接配电网（F）的三根相线，当同单相电网（F）相连时，其中的一个电容接相线;另一耦合电容（29）接中心线，相线信号和中心线信号经过电容电感耦合到中频变压器（27）的初级线圈两端，由中频变压器（27）变换阻抗，中频变压器（27）的次级线圈两端接谐振电容（28）的两端，形成另一级谐振滤波器，谐振电容（28）一端接信号地，另一端输出到放大滤波电路（6）的输入，次级线圈抽头接功率放大器（4）的输出。
时序电路（10）中的基准频率由石英晶体振荡器产生，有良好的温度特性和一致性。
功率放大器（4）为了适应配电网（F）阻抗大范围变化的情况，采用恒流放大器，或恒压放大器，或恒功率放大器。
载波通讯器（An）同计算机系统（Ci）连接的驱动电路（1），使上述连接采用RS232串行口，或并行口，或总线方式。
由于本发明采用了现有的配电网作为数字载波通讯通道，实现配电网内计算机载波联网通讯，比无线通道少产生空间电磁干扰，比专线成本低，比电话线易于普及，是一种价格性能比最理想的高可靠数字载波通讯装置。

Claims (5)

1、一种配电网数字载波通讯器(An)由驱动电路(1)，编码电路(2)，调制电路(3)，功率放大器(4)，耦合器(5)，放大滤波电路(6)，锁相环(7)，解调电路(8)，解码电路(9)，时序电路(10)，电源电路(11)和微处理器和存贮器(12)所组成，其特征在于：微处理器和存贮器(12)通过驱动电路(1)同计算机系统(Cn)连接，微处理器和存贮器(12)的一个输出端接到调制电路(3)和解调电路(8)，另一个输出端同编码电路(2)的输入相连，编码电路(2)的输出接调制电路(3)的另一个输入，调制电路(3)的输出接功率放大器(4)的输入，功率放大器(4)输出到耦合器(5)的输入端，耦合器(5)同配电网(F)相连，耦合器(5)的输出接到放大滤波电路(6)的输入，放大滤波电路(6)的两个输出分别接锁相环(7)的输入和解调电路(8)的一个输入，锁相环(7)的输出接到解调电路(8)的另一个输入端，解调电路(8)输出到解码电路(9)的输入，解码电路(9)的输出接到微处理器和存贮器(12)的输入端，时序电路(10)分别给微处理器和存贮器(12)、编码电路(2)、解码电路(9)和调制电路(3)提供时序，电源电路(11)接配电网(F)，给各个电路提供电源。
2、根据权利要求1所述通讯器，其特征在于：耦合器（5）由四个耦合电容（24，25，26，29）、四个耦合电感（21，22，23，30）、中频变压器（27）和谐振电容（28）组成，其中三个通过耦合电感连在一起的耦合电容（24，25，26）分别接配电网（F）的三根相线，当同单相电网（F）相连时，其中的一个电容接相线;另一耦合电容（29）接中心线，相线信号和中心线信号经过电容电感耦合到中频变压器（27）的初级线圈两端，中频变压器（27）的次级线圈两端接谐振电容（28）的两端，其中一个次级端点接信号地，另一个次级端点输出到放大滤波电路（6）的输入，次级线圈抽头接功率放大器（4）的输出。
3、根据权利要求1所述通讯器，其特征在于：时序电路（10）中基准频率由石英晶体振荡器产生。
4、根据权利要求1所述通讯器，其特征在于：功率放大器（4）采用恒流放大器，或恒压放大器，或恒功率放大器。
5、根据权利要求1所述通讯器，其特征在于：驱动电路（1）同计算机系统（Ci）的联接采用RS232串行口，或并行口，或总线方式。
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