CN103440758A - 智能电网环境下的载波通信单元 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于电力技术领域，提供了一种智能电网环境下的载波通信单元，包括：单相载波模块，包括载波芯片、单相信号输出滤波电路、单相信号耦合电路、单相信号输入滤波电路以及单相载波接口电路，信号依次由载波芯片传输至单相信号输出滤波电路、单相信号耦合电路、单相信号输入滤波电路并由单相信号输入滤波电路传输至载波芯片形成回路，单相载波接口电路电性连接至载波芯片。本发明还提供了一种载波自动抄表方法。

Description

智能电网环境下的载波通信单元
技术领域
本发明属于本实用发明属于智能电网技术领域，具体涉及一种智能电网环境下的载波通信单元与方法。
背景技术
目前我国的供电部门大都沿用传统的手工抄表方式。这种方式的抄表效率低下，每人每月所能读抄的电表数量有限；人为的读、抄误差时有发生；由于表计安装地点分散，无法做到同时读抄电表，所得数据不利于对用电情况进行科学的统计和分析。随着一户一表、集中抄表、银行联网的不断推广，供电部门原本只须读抄几个总表的用户，经过一户一表改造后，可能要读抄几百甚至上千个独立的电表，工作量大大增加。随着智能电网不断发展，科技人员也在不断创造智能电网环境下的电表技术。
因此，如何提供智能电网环境下的载波通信单元是一个需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，提供一种智能电网环境下的载波通信单元。
本发明是这样实现的，一种智能电网环境下的载波通信单元，包括：单相载波模块，包括载波芯片、单相信号输出滤波电路、单相信号耦合电路、单相信号输入滤波电路以及单相载波接口电路，信号依次由所述载波芯片传输至所述单相信号输出滤波电路、所述单相信号耦合电路、所述单相信号输入滤波电路并由所述单相信号输入滤波电路传输至所述载波芯片形成回路，所述单相载波接口电路电性连接至所述载波芯片。
进一步地，所述集中器载波模块包括路由器接口、控制芯片、三相信号输入滤波电路、信号输出放大电路、三相切换滤波电路与三相信号耦合电路，所述路由器接口连接于所述控制芯片与所述集中器接口电路之间，电信号依次由所述控制芯片传输至三相信号输入滤波电路、信号输出放大电路、三相切换滤波电路与三相信号耦合电路，并由所述三相信号耦合电路传输至控制芯片形成回路。
本发明还提供了一种载波自动抄表方法，包括以下步骤：信号由所述载波芯片传输至所述单相信号输出滤波电路；由所述单相信号输出滤波电路传输至单相信号耦合电路；由所述单相信号耦合电路传输至单相信号输入滤波电路；并由所述单相信号输入滤波电路传输至所述载波芯片形成回路；其中，所述单相载波接口电路电性连接至所述载波芯片；集中器载波模块，集中器载波模块，包括集中器接口电路，所述集中器接口电路电性连接至所述单相载波接口电路，通过所述单相载波接口电路连接至单相载波模块
上述智能电网环境下的载波通信单元与方法，通过载波芯片将载波信号按照一定间隔非连续传输的通信方式。具有时间间隔可调、通信速率可调的特点，可有效避免对用电设备的影响，实现了载波自动抄表。
附图说明
图1是本发明智能电网环境下的载波通信单元的单相载波模块图；
图2是本发明智能电网环境下的载波通信单元的集中器载波模块图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请参阅图1-2是智能电网环境下的载波通信单元的模块图，其中图1是单相载波模块图，图2是集中器载波模块图。该智能电网环境下的载波通信单元包括单相载波模块1，单相载波模块1，包括载波芯片12、单相信号输出滤波电路15、单相信号耦合电路17、单相信号输入滤波电路14以及单相载波接口电路11，信号依次由所述载波芯片12传输至所述单相信号输出滤波电路15、所述单相信号耦合电路17、所述单相信号输入滤波电路14并由所述单相信号输入滤波电路14传输至所述载波芯片12形成回路，所述单相载波接口电路11电性连接至所述载波芯片12。
还包括集中器载波模块2，包括集中器接口电路28，所述集中器接口电路28电性连接至所述单相载波接口电路11，通过所述单相载波接口电路11连接至单相载波模块1。包括路由器接口21、控制芯片22、三相信号输入滤波电路23、信号输出放大电路24、三相切换滤波电路26与三相信号耦合电路27，所述路由器接口21连接于所述控制芯片22与所述集中器接口电路28之间，电信号依次由所述控制芯片22传输至三相信号输入滤波电路23、信号输出放大电路24、三相切换滤波电路26与三相信号耦合电路27，并由所述三相信号耦合电路27传输至控制芯片22形成回路。
本实施方式中，所述单相载波模块1还包括单相过零检测电路16，连接于所述载波芯片12与所述单相信号耦合电路17之间。所述单相载波模块1还包括存储器13电性连接至所述载波芯片12。所述集中器载波模块22还包括三相过零检测电路25，连接于所述控制芯片22与所述三相信号耦合电路27之间。所述集中器载波模块22还包括网络接口和指示灯。
单相载波模块1，作为主站与终端(载波表或I型采集器)之间的信息传输中转站，主站下发的信号经电力线由单相载波模块1进行接收和解调后，送到终端(载波表或I型采集器)进行处理，然后将终端(载波表或I型采集器)响应的数据进行调制，再通过电力线送回主站，完成主站与终端(载波表或I型采集器)的交互。
集中器载波模块2(三相载波模块)作为主站与终端(载波表)之间的信息传输中转站。主站下发的信号经电力线由模块进行接收和解调后，送到终端(载波表)进行处理，然后将终端(载波表)响应的数据进行调制，再通过电力线送回主站，完成主站与终端(载波表)的交互。
在本实施方式中，该智能电网环境下的载波通信单元采用分时通信机制，将载波信号按照一定间隔非连续传输的通信方式。具有时间间隔可调、通信速率可调的特点，可有效避免对用电设备的影响。
采用发送功率可调机制，系统自动感知电力线环境的变化，控制发送功率。采用DAC输出方式，降低带外骚扰，减少对用电环境的影响。
采用编码技术，系统支持多种编码技术，包含扩频编码、调相码、调频码等，可适应各种电力线传输特性与噪声环境。
采用精确零点同步技术，利用精确的工频零点同步与工频误差补偿技术与可靠的零点检测电路，实现可靠的分时分组通信，同时具有数据位同步与频偏补偿算法，提高抗周期性噪声的能力。
采用硬件相关技术，集成了模拟前端(AFE)和DSP，减小内部噪声对通信性能的影响，降低芯片外围硬件复杂度，提高抗干扰性能；内置高速数模转换模块(DAC)，输出功率可调，提高系统抗干扰性能。
采用数据压缩、差错控制及报文分组技术，高效的数据压缩技术有效减少报文长度，降低报文传输时受到破坏的概率，提高传输可靠性。有效的差错控制机制，包括前向纠错(FEC)和CRC-16，严格控制报文传输错误概率。特有的报文分组与分组校验机制可在支持大数据量传输的情况下，提高数据可靠性。
其路由特性，具有集中式、并行式、分布式三种路由机制的有机结合，适应电力线通信网络时变性的特性。可根据不同的信道特性，灵活进行信号收/发控制，包括编码方式、通信速率、发送功率等。
系统提供硬件的CSMA/CA检测与信号强度指示RSSI，提供有效评估中继路径健壮性的方法，提高路由运行效率。通信速率可在100bps～800bps范围内根据实际物理环境，由路由器自动决策调整，并自动平衡通信距离与通信效率。支持跨相通信与中继。
如上所述，本发明所提供的智能电网环境下的载波通信单元通过载波芯片将载波信号按照一定间隔非连续传输的通信方式。具有时间间隔可调、通信速率可调的特点，可有效避免对用电设备的影响，实现了载波自动抄表。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种智能电网环境下的载波通信单元，其特征在于，包括： 
单相载波模块，包括载波芯片、单相信号输出滤波电路、单相信号耦合电路、单相信号输入滤波电路以及单相载波接口电路，信号依次由所述载波芯片传输至所述单相信号输出滤波电路、所述单相信号耦合电路、所述单相信号输入滤波电路并由所述单相信号输入滤波电路传输至所述载波芯片形成回路，所述单相载波接口电路电性连接至所述载波芯片。 
2.如权利要求1所述的智能电网环境下的载波通信单元，其特征在于，还包括：集中器载波模块，包括集中器接口电路，所述集中器接口电路电性连接至所述单相载波接口电路，通过所述单相载波接口电路连接至单相载波模块 。
3.如权利要求2所述的智能电网环境下的载波通信单元，其特征在于：所述集中器载波模块包括路由器接口、控制芯片、三相信号输入滤波电路、信号输出放大电路、三相切换滤波电路与三相信号耦合电路，所述路由器接口连接于所述控制芯片与所述集中器接口电路之间，电信号依次由所述控制芯片传输至三相信号输入滤波电路、信号输出放大电路、三相切换滤波电路与三相信号耦合电路，并由所述三相信号耦合电路传输至控制芯片形成回路。 
4.如权利要求2所述的智能电网环境下的载波通信单元，其特征在于：所述单相载波模块还包括单相过零检测电路，连接于所述载波芯片与所述单相信号耦合电路之间。 
5.如权利要求4所述的智能电网环境下的载波通信单元，其特征在于：所述单相载波模块还包括存储器电性连接至所述载波芯片。 
6.如权利要求3所述的智能电网环境下的载波通信单元，其特征在于：所述集中器载波模块还包括三相过零检测电路，连接于所述控制芯片与所述三相信号耦合电路之间。 
7.如权利要求6所述的数字电视信号的车载分集接收系统，其特征在于：所述集中器载波模块还包括网络接口和指示灯。 
8.一种智能电网环境下的载波通信方法，其特征在于，包括以下步骤： 
信号由所述载波芯片传输至所述单相信号输出滤波电路； 
由所述单相信号输出滤波电路传输至单相信号耦合电路； 
由所述单相信号耦合电路传输至单相信号输入滤波电路； 
并由所述单相信号输入滤波电路传输至所述载波芯片形成回路。 
9.根据权利要求8所述的智能电网环境下的载波通信方法，其特征在于，信号由所述载波芯片传输至所述单相信号输出滤波电路；由所述单相信号输出滤波电路传输至单相信号耦合电路这一步骤的同时，还包括以下步骤： 
过零检测电路把工频交流电的过零信号以脉冲的方式告知载波芯片，从而为分时通信以及相位判别提供依据。 
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