CN103281102A - 基于弹性波的配电线路组网通信方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于弹性波的配电线路组网通信方法及其系统，包括以下步骤：（1）配电线路安装压电探头，每个压电探头上配有电路装置；（2）压电探头的电路装置从电网设备处取得要发送的数据，并将数据进行调制；（3）电路装置根据调制的数据，产生相应的驱动信号，并将该信号作用于压电探头，产生弹性波在配电线路上传输；（4）相邻压电探头收到弹性波信号，并将其转换成电信号输送到相应的电路装置；（5）电路装置将电信号进行解调处理，还原成调制前的格式，并根据数据的内容，进行相应操作。利用本发明的方法可实现配电网的本地组网通信，具有通信稳定、安全可靠等优点，且本发明的通信方法成本低，具有良好的商业应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统通信技术领域，特别是涉及一种针对中低压配电线路的通信方法。
背景技术
通信网络是坚强智能电网信息运转的有效载体，是坚强智能电网坚实的信息传输基础。目前，应用于配电网的通信技术主要有远程通信和本地接入通信两种，远程通信主要有光纤通信技术、无线公网(GPRS/CDMA/3G）以及230MHz无线专网等方式，目前，远程通信技术已经能够比较好的满足电力系统的需要。
本地接入通信主要有电力线载波通信技术和微功率无线通信等方式，电力线载波通信只需结合加工设备的投入而无须考虑线路投资，因此具有应用简单、方便等优点，但是由于线路噪声大、线路阻抗变化大、线路衰减大且具有时变性等不足，使得电力线载波的通信质量较差，难以在实时性和可靠性方面满足电力系统的需要；微功率无线通信技术具有低成本、低功耗以及对等通信等三个重要的特征和优势，可使用433MHz ISM频段（868MHz、915MHz在我国不允许使用），也可采用国家民用无线电计量仪表使用频段470~510MHz或者国际通用的2.4GHz频段，但是微功率无线通信的传输距离受到障碍物的影响很大，障碍物会严重缩短传输距离，此外，无线数据收发是敞开式的，在射频范围内其它设备都可以收到，因此数据传输的安全性难以保证，不利于电网的安全稳定运行。因此，迫切需要一种用于配电网本地接入通信的安全可靠并能稳定运行的通信方法。
发明内容
技术问题：为了解决各种非线性设备接入以及电网刀闸开关等干扰信号的影响，实现稳定可靠的通信，保证通信的实时性和安全性，本发明提供了一种基于弹性波的配电线路组网通信方法及其系统。
技术方案：基于弹性波的配电线路组网通信方法，包括如下步骤：
步骤一，在配电线路上安装压电探头，相互之间需要进行双向通信的两个压电探头安装在同一根配电线路上，每个压电探头上均配有电路装置；
步骤二，电路装置从电网设备处通过有线或无线的通信方式取得需要发送的数据，并将该数据进行调制；
步骤三，电路装置根据调制的数据内容，产生相应的压电驱动信号，并作用于所述压电探头上，压电探头产生振动，进而在线路中产生一种弹性波，弹性波沿着线路进行传输；
步骤四，配电线路上的相邻压电探头收到所述弹性波，并将其转换成电信号，然后输送到和所述压电探头相连接的电路装置；
步骤五，电路装置对电信号进行信号处理，然后解调，并根据解调后的数据内容和规定的协议，将接收到的数据传送至相应的电网设备，或者通过接力传递的模式最终传送至远程通信接入点，或者不做任何处理。
所述步骤一中，压电探头和配电线路之间通过施加预应力的方式进行固定，并且两者交互界面处涂抹或者不涂抹耦合剂。所述的压电探头是由常规的压电圆环切割而成，压电圆环的内径和相应的配电线路的外径匹配；所述的压电探头的相邻间隔在10-1000米。所述的耦合剂是凡士林或环氧树脂。
在所述步骤二中，所述的电路装置包括电源、微处理器、脉冲发生电路、功率放大电路、微弱信号放大电路、模数采样电路。所述的调制方式包括BPSK、ASK、FSK等常规的信号调制方式。
在所述步骤三中，所述的弹性波频率是在10kHz-5MHz之间。
基于弹性波的配电线路组网通信系统，包括配电线路、压电探头、电路装置、数据调制模块、数据发送模块、数据接收模块、数据解调及处理模块；其中，在配电线路上安装压电探头，相互之间需要进行双向通信的两个压电探头安装在同一根配电线路上，每个压电探头上均配有电路装置；该系统的工作方式是：
数据调制模块通过电路装置从电网设备处通过有线或无线的通信方式取得需要发送的数据，并将该数据进行调制；
在数据发送模块中，电路装置根据调制的数据内容，产生相应的压电驱动信号，并作用于所述压电探头上，压电探头产生振动，进而在线路中产生一种弹性波，弹性波沿着线路进行传输；
在数据接收模块中，配电线路上的相邻压电探头收到所述弹性波，并将其转换成电信号，然后输送到和所述压电探头相连接的电路装置；
在数据解调及处理模块中，电路装置对电信号进行信号处理，然后解调，并根据解调后的数据内容和规定的协议，将接收到的数据传送至相应的电网设备，或者通过接力传递的模式最终传送至远程通信接入点，或者不做任何处理。
本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：1. 本发明利用压电元件产生的弹性波在配电线路中的传输特性，有效避免了各种非线性设备接入以及电网刀闸开关等干扰信号的影响，可实现稳定可靠的通信，并且该方法基于配电线路进行通信，可有效保证通信的实时性和安全性。2. 本发明的方法通过接力传递的模式，可组合成区域性的配电接入通信网，与远程光纤通信专网配合使用，可实现电网量测数据的全面监测以及电网设备的远程监控。3. 本发明所采用的压电探头以及电路装置制作简单，成本低，具有非常广阔的商业化应用前景。
附图说明
图1为本发明基于弹性波的配电线路组网通信示意图；
图2为本发明具体实施例的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种实施例，图2为本发明具体实施例的示意图，针对配电线路的弹性波通信方法及其系统，主要是使用压电探头及处理设备在配电线路上进行数据通信，其具体步骤如下：
1.安装压电探头：在电压等级为10kV配电线路3的位置21和22处分别安装压电探头211和压电探头221，压电探头和配电线路3之间通过施加预应力的方式进行固定，并且两者交互界面处涂抹凡士林耦合剂，位置21和位置22之间的间距为200米，两个压电探头211和221上分别配有电路装置214和电路装置224，位置21所在处装有测量线路电流的电流互感器6，位置22所在处装有电动刀闸5，电流互感器6和电路装置214之间、电动刀闸5和电路装置224之间均通过Zigbee无线方式进行通信；
作为优选，压电探头可以是由常规的压电圆环切割而成，压电圆环的内径和相应的配电线路的外径匹配；压电探头的相邻间隔在10-1000米。耦合剂可以是凡士林或环氧树脂。
2. 数据调制：电流互感器6将某一个时刻的电流测量值通过短距离无线方式发至电路装置214，电路装置214通过FSK方式对其收到的数据进行调制；
作为优选，电路装置可以是电源、微处理器、脉冲发生电路、功率放大电路、微弱信号放大电路、模数采样电路等。调制方式可以是BPSK、ASK、FSK等常规的信号调制方式。
3.数据发送：电路装置214根据调制后的数据，产生相应的压电探头驱动信号，并将该信号作用于压电探头211上，产生弹性波在配电线路3上传输；弹性波频率是在10kHz-5MHz之间。
4.数据接收：配电线路3上的压电探头221收到压电探头211发射过来的弹性波信号，将其转换成电信号输送到电路装置224进行处理；
5.数据解调及处理：电路装置224根据规定的格式将电信号进行解调处理，还原成调制前的格式，并根据数据的内容和协议，将该数据进一步传送至位置22处的电动刀闸5，命令电动刀闸5进行跳闸操作。
基于弹性波的配电线路组网通信系统，包括配电线路、压电探头、电路装置、数据调制模块、数据发送模块、数据接收模块、数据解调及处理模块；其中，在配电线路上安装压电探头，相互之间需要进行双向通信的两个压电探头安装在同一根配电线路上，每个压电探头上均配有电路装置；该系统的工作方式是：
数据调制模块通过电路装置从电网设备处通过有线或无线的通信方式取得需要发送的数据，并将该数据进行调制；在数据发送模块中，电路装置根据调制的数据内容，产生相应的压电驱动信号，并作用于所述压电探头上，压电探头产生振动，进而在线路中产生一种弹性波，弹性波沿着线路进行传输；在数据接收模块中，配电线路上的相邻压电探头收到所述弹性波，并将其转换成电信号，然后输送到和所述压电探头相连接的电路装置；在数据解调及处理模块中，电路装置对电信号进行信号处理，然后解调，并根据解调后的数据内容和规定的协议，将接收到的数据传送至相应的电网设备，或者通过接力传递的模式最终传送至远程通信接入点，或者不做任何处理。
Claims (8)
1.基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，在配电线路上安装压电探头，相互之间需要进行双向通信的两个压电探头安装在同一根配电线路上，每个压电探头上均配有电路装置；
步骤二，电路装置从电网设备处通过有线或无线的通信方式取得需要发送的数据，并将该数据进行调制；
步骤三，电路装置根据调制的数据内容，产生相应的压电驱动信号，并作用于所述压电探头上，压电探头产生振动，进而在线路中产生一种弹性波，弹性波沿着线路进行传输；
步骤四，配电线路上的相邻压电探头收到所述弹性波，并将其转换成电信号，然后输送到和所述压电探头相连接的电路装置；
步骤五，电路装置对电信号进行信号处理，然后解调，并根据解调后的数据内容和规定的协议，将接收到的数据传送至相应的电网设备，或者通过接力传递的模式最终传送至远程通信接入点，或者不做任何处理。
2.根据权利要求1所述的基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于：所述步骤一中，压电探头和配电线路之间通过施加预应力的方式进行固定，并且两者交互界面处涂抹或者不涂抹耦合剂。
3.根据权利要求1或2所述的基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于：在所述步骤一中，所述的压电探头是由常规的压电圆环切割而成，压电圆环的内径和相应的配电线路的外径匹配；所述的压电探头的相邻间隔在10-1000米。
4.根据权利要求2所述的基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于：所述的耦合剂是凡士林或环氧树脂。
5.根据权利要求1所述的基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述的电路装置包括电源、微处理器、脉冲发生电路、功率放大电路、微弱信号放大电路、模数采样电路。
6.根据权利要求1所述的基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于：在所述步骤二中，所述的调制方式包括BPSK、ASK、FSK等常规的信号调制方式。
7.根据权利要求1所述的基于弹性波的配电线路组网通信方法，其特征在于：在所述步骤三中，所述的弹性波频率是在10kHz-5MHz之间。
8.基于弹性波的配电线路组网通信系统，其特征在于：包括配电线路、压电探头、电路装置、数据调制模块、数据发送模块、数据接收模块、数据解调及处理模块；其中，在配电线路上安装压电探头，相互之间需要进行双向通信的两个压电探头安装在同一根配电线路上，每个压电探头上均配有电路装置；
数据调制模块通过电路装置从电网设备处通过有线或无线的通信方式取得需要发送的数据，并将该数据进行调制；
数据发送模块用于实现，电路装置根据调制的数据内容，产生相应的压电驱动信号，并作用于所述压电探头上，压电探头产生振动，进而在线路中产生一种弹性波，弹性波沿着线路进行传输；
数据接收模块用于实现，配电线路上的相邻压电探头收到所述弹性波，并将其转换成电信号，然后输送到和所述压电探头相连接的电路装置；
数据解调及处理模块用于实现，电路装置对电信号进行信号处理，然后解调，并根据解调后的数据内容和规定的协议，将接收到的数据传送至相应的电网设备，或者通过接力传递的模式最终传送至远程通信接入点，或者不做任何处理。
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2013
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| C05 | Deemed withdrawal (patent law before 1993) | ||
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