CN103675555A

CN103675555A - 一种基于可见光通信的电力参数测量装置

Info

Publication number: CN103675555A
Application number: CN201310728314.9A
Authority: CN
Inventors: 韩素良; 张汗平; 李江萍; 刘墨然
Original assignee: STATE GRID HEIBEI SHIJIAZHUANG CITY JINGXING MINING AREA POWER SUPPLY Co; State Grid Corp of China SGCC; State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Current assignee: STATE GRID HEIBEI SHIJIAZHUANG CITY JINGXING MINING AREA POWER SUPPLY Co; State Grid Corp of China SGCC; State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Priority date: 2013-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2014-03-26

Abstract

一种基于可见光通信的电力参数测量装置，包括：一台由电流互感器、电压互感器、信号预处理电路、AD采样电路、信号编码电路、LED驱动电路、LED光发射部件及整流滤波电路和DC/DC变换器构成的线上电力参数采集与发送装置；一部由光检测电路、放大电路、信号解码电路与信息存储装置和信息显示装置及通信接口构成的地面接收机。它以可见光通信实现安装于电力线路上的电力参数采集装置与地面监测数据的传输，解决目前电力线路线上监测数据读取不方便、不易使用的问题；它还克服了线上线下监测数据传输：如有线传输，通信线路铺设困难；如无线传输，不适宜在医院等对电磁信号敏感的场所使用；如采用红外线传输，则可能对人眼造成伤害的弊端。

Description

一种基于可见光通信的电力参数测量装置

技术领域

本发明涉及一种电力参数测量装置，特别是一种基于可见光通信的电力参数测量装置。

背景技术

在电力系统中，为了实现对电气设备和电力传输质量的监视及实现电力系统控制自动化，往往要安装一系列仪表来完成对电力线路电力参数的测量，而目前，这些电力参数测量仪表大都安装在专门配置的高低压配电柜中，监测数据反映的也尽是电力线路控制点近端的参数。随着电力系统安全运营管理对电气设备控制自动化和智能化程度及对电力传输质量要求的提高，要求测得的电力参数越来越多的来源于线上，如此以来，实现临时或固定安装于电力线路上的电力参数测量仪表与地面监测数据的传输，解决目前电力线路线上监测数据读取不方便、不易使用的问题，就成为我们亟待解决的问题，然而其：如有线传输，通信线路铺设困难；如无线传输，不适宜在医院等对电磁信号敏感的场所使用；而如采用红外线传输，则可能对人眼造成伤害。本发明就是针对这些问题而提出的解决措施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有的电力参数测量仪表安装于电力线路上存在监测数据读取不方便、不易使用的不足，而提供一种电力参数采集装置安装于电力线路上、能通过可见光通信实现与地面监测数据传输的电力参数测量装置，即一种基于可见光通信的电力参数测量装置。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

这种电力参数采集装置安装于电力线路上、能通过可见光通信实现与地面监测数据传输的电力参数测量装置，即基于可见光通信的电力参数测量装置，它包括：

一台由电流互感器、电压互感器、信号预处理电路、AD采样电路、信号编码电路、LED驱动电路、LED光发射部件及整流滤波电路和DC/DC变换器构成的线上电力参数采集与发送装置，其中之电流互感器用于获取电力线路电流信号和能量，电流互感器的输出端接一整流滤波电路，该整流滤波电路的输出端接信号预处理电路、AD采样电路、信号编码电路、LED驱动电路的电源输入端，为线上电力参数的采集和发送提供一路工作电源，电流互感器的输出端同时接信号预处理电路电流信号处理电路的输入端，为线上电力参数的采集提供电力线路电流信号；电压互感器用于获取电力线路电压信号和能量，电压互感器的输出端接另一整流滤波电路，该整流滤波电路的输出端接DC/DC变换器，DC/DC变换器的输出端也接信号预处理电路、AD采样电路、信号编码电路、LED驱动电路的电源输入端，为线上电力参数的采集和发送提供另一路工作电源，电压互感器的输出端同时接信号预处理电路电压信号处理电路的输入端，为线上电力参数的采集提供电力线路电压信号；信号预处理电路用于对来自电流互感器的电力线路电流交流信号和来自电压互感器的电力线路电压交流信号进行提升，使输入的交流信号叠加一固定的直流电平，从而使信号的幅值保持在0～5V之间，满足A/D转换器的输入信号要求，信号预处理电路的输出端接AD采样电路；AD采样电路用于对来自信号预处理电路的电力参数信号进行模/数转换，将信号预处理电路输出的、模拟的电力参数信号变成数字信号，AD采样电路的输出端接信号编码电路；信号编码电路用于对来自AD采样电路的数字信息进行相应编码并加上误码监测和纠错信息，使所采集的电力参数信息变换成符合通信标准的传输码，信号编码电路的输出端接LED驱动电路；LED光发射部件接在LED驱动电路的输出端，LED驱动电路将根据来自信号编码电路的编码信号产生相应大小的电流去驱动LED光发射部件，使LED光发射部件发光的功率随着编码信号的变化而变化，从而通过LED光源实现电光调制，将信息由电信号转变为可见光信号发送出去，完成线上电力参数的发送；

一部由光检测电路、放大电路、信号解码电路与信息存储装置和信息显示装置及通信接口构成的地面接收机，其中之光检测电路接收线上电力参数采集与发送装置发送的载有电力参数测试信息的可见光信号，并把接收到的光信号根据功率大小转换成相应大小的电流信号，再通过负载电阻进而转换成相应大小的电压信号，即通过光电调制，将线上电力参数采集与发送装置发送的载有电力参数测试信息的可见光信号转变成电信号，光检测电路的输出端接放大电路；放大电路用于对光检测电路输出的微弱电信号进行放大、整形，使其恢复成符合通信标准的传输码，放大电路的输出端接信号解码电路；信号解码电路用于去除传输码中的误码监测和纠错信息并对传输中出现的误码进行误码纠错，从而恢复出原始的电力参数测试信息，信号解码电路的输出端接信息存储装置、信息显示装置及通信接口，分别用于存储、显示测得的电力参数及将测得的电力参数传送给监控中心计算机，用于电力系统监控管理。

本发明所提供的这种电力参数测量装置，它以可见光通信实现临时或固定安装于电力线路上的电力参数采集装置与地面监测数据的传输，解决目前电力线路线上监测数据读取不方便、不易使用的问题；它还克服了线上线下监测数据传输：如有线传输，通信线路铺设困难；如无线传输，不适宜在医院等对电磁信号敏感的场所使用；如采用红外线传输，则可能对人眼造成伤害的弊端，它的研制成功必将推动对电力传输质量和电力系统安全运营管理的提升。

附图说明

图1为本发明实施例所提供的基于可见光通信的电力参数测量装置的电原理图。

图2为本发明实施例所提供的基于可见光通信的电力参数测量装置的AD采样电路的电路图。

具体实施方式

本发明是由电流互感器、电压互感器、现有电力参数测量装置之信号预处理电路、AD采样电路、信息存储装置、信息显示装置及通信接口电路与可见光通信技术的组合，主要用于采集电力线路线上电力参数并将采集到的电力线路线上监测数据以可见光通信的方式传输给地面存储、显示及传送给监控中心使用。

参照附图1，本发明实施例所提供的这种电力参数采集装置安装于电力线路上、能通过可见光通信实现与地面监测数据传输的电力参数测量装置，即基于可见光通信的电力参数测量装置，它包括：

一台由电流互感器10、电压互感器11、信号预处理电路15、AD采样电路16、信号编码电路17、LED驱动电路18、LED光发射部件19及整流滤波电路（12、13）和DC/DC变换器14构成的线上电力参数采集与发送装置1，其中之安装于电力线路上的电流互感器10用于获取电力线路电流信号和能量，电流互感器10的输出端接整流滤波电路12，该整流滤波电路12的输出端接信号预处理电路15、AD采样电路16、信号编码电路17、LED驱动电路18的电源输入端，为线上电力参数的采集和发送提供一路工作电源，电流互感器10的输出端同时接信号预处理电路电流信号处理电路的输入端，为线上电力参数的采集提供电力线路电流信号；安装于电力线路上的电压互感器11用于获取电力线路电压信号和能量，电压互感器11的输出端接整流滤波电路13，该整流滤波电路13的输出端接DC/DC变换器14，DC/DC变换器14的输出端也接信号预处理电路15、AD采样电路16、信号编码电路17、LED驱动电路18的电源输入端，为线上电力参数的采集和发送提供另一路工作电源，电压互感器11的输出端同时接信号预处理电路电压信号处理电路的输入端，为线上电力参数的采集提供电力线路电压信号；信号预处理电路15用于对来自电流互感器10的电力线路电流交流信号和来自电压互感器11的电力线路电压交流信号进行提升，使输入的交流信号叠加一固定的直流电平，从而使信号的幅值保持在0～5V之间，满足A/D转换器的输入信号要求，信号预处理电路15的输出端接AD采样电路16；AD采样电路16用于对来自信号预处理电路15的电力参数信号进行模/数转换，将信号预处理电路15输出的、模拟的电力参数信号变成数字信号，AD采样电路16的输出端接信号编码电路17；信号编码电路17用于对来自AD采样电路16的数字信息进行相应编码并加上误码监测和纠错信息，使所采集的电力参数信息变换成符合通信标准的传输码，信号编码电路17的输出端接LED驱动电路18；LED光发射部件19接在LED驱动电路18的输出端，LED驱动电路18将根据来自信号编码电路的编码信号产生相应大小的电流去驱动LED光发射部件19，使LED光发射部件19发光的功率随着编码信号的变化而变化，从而通过LED光源实现电光调制，将信息由电信号转变为可见光信号发送出去，完成线上电力参数的发送；

一部由光检测电路20、放大电路21、信号解码电路22与信息存储装置23和信息显示装置24及通信接口25构成的地面接收机2，其中之光检测电路20接收线上电力参数采集与发送装置1发送的载有电力参数测试信息的可见光信号，并把接收到的光信号根据功率大小转换成相应大小的电流信号，再通过负载电阻进而转换成相应大小的电压信号，即通过光电调制，将线上电力参数采集与发送装置1发送的载有电力参数测试信息的可见光信号转变成电信号，光检测电路20的输出端接放大电路21；放大电路21用于对光检测电路20输出的微弱电信号进行放大、整形，使其恢复成符合通信标准的传输码，放大电路21的输出端接信号解码电路22；信号解码电路22用于去除传输码中的误码监测和纠错信息并对传输中出现的误码进行误码纠错，从而恢复出原始的电力参数测试信息，信号解码电路22的输出端接信息存储装置23、信息显示装置24及通信接口25，信息存储装置23、信息显示装置24分别用于存储和显示测得的电力参数，通信接口25用于通过RS232、USB及以太网等通信网络将测得的电力参数传送给监控中心计算机，用于电力系统监控管理。

参照附图2，本发明实施例所提供的基于可见光通信的电力参数测量装置的AD采样电路由AD0P07AQ集成电路和外围电路（电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、二极管D1、二极管D2、二极管D3）构成。

Claims

1.一种基于可见光通信的电力参数测量装置，其特征在于它包括：

一台由电流互感器（10）、电压互感器（11）、信号预处理电路（15）、AD采样电路（16）、信号编码电路（17）、LED驱动电路（18）、LED光发射部件（19）及整流滤波电路（12、13）和DC/DC变换器（14）构成的线上电力参数采集与发送装置（1），其中之电流互感器（10）的输出端接整流滤波电路（12），该整流滤波电路（12）的输出端接信号预处理电路（15）、AD采样电路（16）、信号编码电路（17）、LED驱动电路（18）的电源输入端，为线上电力参数的采集和发送提供一路工作电源，电流互感器（10）的输出端同时接信号预处理电路电流信号处理电路的输入端，为线上电力参数的采集提供电力线路电流信号；电压互感器（11）的输出端接整流滤波电路（13），该整流滤波电路（13）的输出端接DC/DC变换器（14），DC/DC变换器（14）的输出端也接信号预处理电路（15）、AD采样电路（16）、信号编码电路（17）、LED驱动电路（18）的电源输入端，为线上电力参数的采集和发送提供另一路工作电源，电压互感器（11）的输出端同时接信号预处理电路电压信号处理电路的输入端，为线上电力参数的采集提供电力线路电压信号；信号预处理电路（15）的输出端接AD采样电路（16）；AD采样电路（16）的输出端接信号编码电路（17）；信号编码电路（17）的输出端接LED驱动电路（18）；LED光发射部件（19）接在LED驱动电路（18）的输出端，LED驱动电路（18）将根据来自信号编码电路的编码信号产生相应大小的电流去驱动LED光发射部件（19），使LED光发射部件（19）发光的功率随着编码信号的变化而变化，从而通过LED光源实现电光调制，将信息由电信号转变为可见光信号发送出去，完成线上电力参数的发送；

一部由光检测电路（20）、放大电路（21）、信号解码电路（22）与信息存储装置（23）和信息显示装置（24）及通信接口（25）构成的地面接收机（2），其中之光检测电路（20）接收线上电力参数采集与发送装置（1）发送的载有电力参数测试信息的可见光信号，并把接收到的光信号根据功率大小转换成相应大小的电流信号，再通过负载电阻进而转换成相应大小的电压信号，光检测电路（20）的输出端接放大电路（21）；放大电路（21）的输出端接信号解码电路（22）；信号解码电路（22）的输出端接信息存储装置（23）、信息显示装置（24）及通信接口（25）。