CN103929218B - 一种电力信号耦合系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的电力信号耦合系统，通过耦合器的低压端口接收通讯信号，再通过第一支线及第二支线与所述耦合器的两个高压端口相连，由于所述第一支线及第二支线的长度不小于1米，可以根据具体的实际情况进行选用，所以其信号传输距离为可控的；同时，由于所述第一支线及第二支线的长度不小于1米，使得耦合信号的传输距离相对现有技术而言增长了许多，减少了杂质信号，解决了现有技术信号耦合效果差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电力信号传输技术领域，尤其涉及一种电力信号耦合系统。
背景技术
电力载波通信是将电力信号通过耦合方式加载到电力线缆上，信号通过电力线缆进行传播。在信号接收端又通过耦合方式，将信号从电力线上分离出来，最终使用户达到使用电力线缆传输信号的目的。此技术可以使得通信传输不需单独布局线路，应用较为普遍。
但是目前应用于中压载波通信系统中的架空耦合器，其耦合电路所用线路和耦合器为一体化的设备，耦合信号传输距离短且不可控，使得在耦合信号时，信号耦合效果差，杂质信号多。同时，普通耦合系统在信号耦合时还会遇到信号耦合能力差，信号发散性能不佳的问题，这一问题是高频信号在中压复杂输电电网中传输所特有的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了种电力信号耦合系统，以解决现有技术中信号耦合效果差的问题。
为了实现上述目的，现提出的方案如下：
一种电力信号耦合系统，分别与通讯线路及电力线缆相连，包括：
两个低压端口分别与所述通讯线路相连的耦合器；
一端分别与所述耦合器的两个高压端口相连的第一支线及第二支线；所述第一支线的另一端及所述第二支线的另一端均与所述电力线缆相连；所述第一支线及第二支线的总长不小于1米。
优选的，所述第一支线及第二支线均以卷绕的方式固定于所述电力线缆上；所述第一支线及第二支线在所述电力线缆上卷绕的总圈数大于3圈。
优选的，所述第一支线及第二支线的直径均小于所述电力线缆的直径。
优选的，所述耦合器包括：
至少两个非晶结构的磁环；
两端分别作为所述耦合器的两个低压端口的信号线；所述信号线在所述磁环中至少卷绕一圈；
两端分别作为所述耦合器的两个高压端口的电力支线；所述电力支线在所述磁环中至少卷绕一圈。
优选的，所述耦合器还包括：连接于所述电力支线中的滤波器。
优选的，所述滤波器包括：分别连接于所述电力支线两端与所述耦合器的两个高压端口之间的两个电容；所述两个电容均浇筑在所述耦合器中，且其容量均大于500pF。
优选的，所述滤波器还包括：连接于所述耦合器的两个高压端口之间的电感；且当所述第一支线及第二支线均以卷绕的方式固定于所述电力线缆上时，所述电感的感抗比所述第一支线及第二支线卷绕于所述电力线缆上所产生的电感感抗大一个数量级。
优选的，所述磁环的材质为非晶镍锌铁氧体；
所述磁环的个数为3个；
所述磁环为片状环形结构；
所述信号线在所述磁环中卷绕圈数为两圈；
所述电力支线在所述磁环中卷绕圈数为一圈；
所述信号线内部的导体为铜成分片状金属。
优选的，还包括：通过针刺嵌入护套使所述第一支线及第二支线中的金属导体与所述电力线缆的导体相连接的穿刺线夹装置。
优选的，还包括：连接于所述耦合器的低压端口与所述通讯线路之间的通信单元；所述通信单元包括：信号过滤模块、中央控制器以及以太网模块、桥接模块、OFDM模块。
从上述的技术方案可以看出，本发明公开的电力信号耦合系统，通过耦合器的低压端口接收通讯信号，再通过第一支线及第二支线与所述耦合器的两个高压端口相连，由于所述第一支线及第二支线的长度不小于1米，可以根据具体的实际情况进行选用，所以其信号传输距离为可控的；同时，由于所述第一支线及第二支线的长度不小于1米，使得耦合信号的传输距离相对现有技术而言增长了许多，减少了杂质信号，解决了现有技术信号耦合效果差的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的电力信号耦合系统结构示意图；
图2为本发明另一实施例公开的耦合器结构示意图；
图3为本发明另一实施例公开的耦合器结构示意图；
图4为本发明另一实施例公开的耦合器结构示意图；
图5为本发明另一实施例公开的耦合器结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了种电力信号耦合系统，以解决现有技术中信号耦合效果差的问题。
具体的，如图1所示，所述电力信号耦合系统，分别与通讯线路及电力线缆相连，包括：
两个低压端口分别与所述通讯线路相连的耦合器101；
一端分别与耦合器101的两个高压端口相连的第一支线102及第二支线103；第一支线102的另一端及第二支线103的另一端均与所述电力线缆相连；第一支线102及第二支线103的总长不小于1米。
具体的工作原理为：
耦合器101通过两个低压端口与所述通讯线路相连，接收通讯信号；经过耦合器101内部的耦合后，通过两个高压端口，将耦合信号经过第一支线102及第二支线103输出至所述电力线缆，实现电力线缆传输通讯信号的功能。
第一支线102及第二支线103的总长不小于1米，即对应的电力线缆段的距离不小于1米，所述电力线缆段存在一定电阻，假如所述电力线缆段过短会产生高频短路，驻波比较大，即信号在第一支线102及第二支线103和所述电力线缆段间形成回路，循环未能发散出去，线路耦合效果差，耦合杂质信号增多。而第一支线102及第二支线103的总长不小于1米，也即增加所述电力线缆段的距离，使得所述电力线缆段产生阻抗和感抗，所述阻抗、感抗会促使信号从中往外发送，提高线路的耦合效果。
本实施例公开的所述电力信号耦合系统，由于第一支线102及第二支线103的长度不小于1米，可以根据具体的实际情况进行选用，所以其信号传输距离为可控的；同时，由于第一支线102及第二支线103的长度不小于1米，使得所述耦合信号的传输距离相对现有技术而言增长了许多，面对结构复杂且噪声大的中压载波通信系统，减少了耦合中的杂质信号，解决了现有技术信号耦合效果差的问题。
优选的，如图2所示，第一支线102及第二支线103均以卷绕的方式固定于电力线缆104上；第一支线102及第二支线103在电力线缆104上卷绕的总圈数大于3圈。
现有技术中的耦合接入线路较短，为一固定值。耦合器在线路上固定不牢。而本实施例公开的所述电力信号耦合系统，使第一支线102及第二支线103均以卷绕的方式固定于电力线缆104上，解决了耦合器在架空线路上加固强度不够，线路容易松动的问题。
同时，第一支线102及第二支线103均以卷绕的方式固定于电力线缆104上，且总圈数大于3圈，一方面增加了所述被卷绕的电力线缆的感抗，促进信号传播，另一方面因为增加耦合距离，实际应用中，耦合信号能力得到增强。
在具体的实际应用中，第一支线102及第二支线103卷绕于电力线缆104上的方式，可以是第一支线102及第二支线103的卷绕方向相同，此时的卷绕过程是以第一支线102及第二支线103中与电力线缆104相连的一端为起点进行卷绕；或者第一支线102及第二支线103的卷绕方向相反，此时的卷绕过程是以耦合器101为起点，分别向两端进行卷绕。实际应用中，可以根据具体情况进行选用，此处不做限定。
值得说明的是，如图2所示，第一支线102及第二支线103均以卷绕的方式固定于电力线缆104上；且第一支线102及第二支线103在电力线缆104上卷绕的总圈数大于3圈；此时在实际应用中，对第一支线102及第二支线103的总长也可以不做严格限定，比如由于实际应用环境的限制，第一支线102及第二支线103的总长，只能选取一个小于1米的值，如0.8米，但此时由于卷绕增加了感抗和耦合距离，因此也可以增强所述电力信号耦合系统的信号耦合能力。
优选的，第一支线102及第二支线103的直径均小于所述电力线缆的直径。
一般情况下支线要比主干电力线缆直径小得多，具体的直径选取可以根据实际的应用情况而定，此处不做具体限定。
优选的，如图3所示，耦合器101包括：
至少两个非晶结构的磁环111；
两端分别作为耦合器101的两个低压端口的信号线112；信号线112在磁环111中至少卷绕一圈；
两端分别作为耦合器101的两个高压端口的电力支线113；电力支线113在磁环111中至少卷绕一圈。
信号线112接收了所述通讯信号后，通过磁环111将信号耦合到电力支线113中，再通过图1中的第一支线102及第二支线103传输至所述电力线缆。
优选的，其中磁环111的材质为非晶镍锌铁氧体；
磁环111的个数为3个；
磁环111为片状环形结构；
信号线112在磁环111中卷绕圈数为两圈；
电力支线113在磁环111中卷绕圈数为一圈；
信号线112内部的导体为铜成分片状金属。
其中，磁环111材质优选为非晶镍锌铁氧体。且磁环111为片状环形结构，其个数越多，其涡流损耗就会越少，进而减少了信号及能量损失，减少发热。同时，磁环111的个数可以根据具体的实际情况进行选用，此处不做具体限定。
另外，在具体的应用环境中，信号线112在磁环111中卷绕圈数至少为一圈；电力支线113在磁环111中卷绕圈数也至少为一圈；只要两者的卷绕圈数均至少为一圈即可，可以视具体的应用环境而定，此处不做具体限定。
信号线112内部的导体为铜成分片状金属。信号线112内部的导体使用铜片，这样便于弯曲安装，不易断裂，需要体积小，整个耦合器101可以做的比较小，信号也好。
优选的，耦合器101还包括：连接于所述电力支线中的滤波器。
配合所述滤波器可以减少杂质信号，增强整个系统的牢固程度和运行稳定性，同时可较好的对图1中的第一支线102及第二支线103回波电流进行处理，使第一支线102及第二支线103长度增加不带来信号混乱度增加的问题。
优选的，如图4所示，所述滤波器包括：分别连接于所述电力支线两端与耦合器101的两个高压端口之间的两个电容C；两个电容C均浇筑在耦合器101中，且其容量均大于500pF。
在实际应用中，电容C的容量越大，其对于杂质信号的过滤性能越好。在具体的实际应用中，可以选用磁片电容，两侧各一个电容C比只用一个电容C对耦合器101的电路保护更好，相对比较安全，对耦合信号基本没有影响。电容C要求浇筑在耦合器101中，可以使线路简洁，并且避免电容C在空气中的击穿放电。
优选的，如图5所示，所述滤波器还包括：连接于耦合器101的两个高压端口之间的电感L；且当第一支线102及第二支线103均以卷绕的方式固定于所述电力线缆上时，电感L的感抗比第一支线102及第二支线103卷绕于所述电力线缆上所产生的电感感抗大一个数量级。
使电感L连接于耦合器101的两个高压端口之间的电感支线也可以卷绕在所述电力线缆上，便于固定。同时，电感L感抗较小为宜，但要比第一支线102及第二支线103卷绕于所述电力线缆上所产生的电感感抗大一个数量级，使其对低频信号无阻碍，所述低频信号将会通过电感L，而不会通过电容C传输于所述电力线缆及耦合器101之间；但是电感L对高频信号有影响，使得大于1MHz的所述高频信号不能通过电感L，而只能通过电容C传输于所述电力线缆及耦合器101之间，进而可以滤去一部分杂质信号。
优选的，所述电力信号耦合系统还包括：通过针刺嵌入护套使第一支线102及第二支线103中的金属导体与所述电力线缆的导体相连接的穿刺线夹装置。
所述穿刺线夹装置使得第一支线102及第二支线103中的金属导体与所述电力线缆的导体通过针刺嵌入护套的方法相连接，为支线与所述电力线缆的一种连接方式，在实际的应用环境中，可以根据其具体情况进行选取，此处不做限定。
优选的，所述电力信号耦合系统还包括：连接于所述耦合器的低压端口与所述通讯线路之间的通信单元；所述通信单元包括：信号过滤模块、中央控制器以及以太网模块、桥接模块、OFDM模块。
耦合装置的衰减主要为阻抗失配引起的附加衰减。负载阻抗等于从耦合装置接入点看进去的线路阻抗，在高压输电载波通信中，线路单一，终端接阻波器，负载阻抗基本上等于线路的特性阻抗。然而，在10kV中压宽带载波通信系统中，高频信号传输衰减大，各种干扰多，线路阻抗波动剧烈，处于通信频带的各种噪声随时可能进入通信信道，因此耦合装置必须具备动态阻抗匹配能力，满足宽频带内的工作衰减，以适应中压线路高频信号的传输。
在实际的应用中，所述OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用技术)模块中的调制解调芯片可以采用基于OFDM的INT5130。10kV中压配电网由配电变压器、分支线路等设备组成，组成要素明确，网络结构固定，网络阻抗基本上不随时间变化。一般来说，高频输入阻抗与频率有关，在高频段(1MHz以上)，阻抗随频率呈不规则变化。假设各段线路特性阻抗均为100Ω，负载阻抗为150Ω时，可实现的信号传输速率与所述被卷绕的电力线缆长度之间的关系为下表：
表1信号传输速率与被卷绕的电力线缆长度之间的关系
当所述被卷绕的电力线缆长度为恒定值，假设为6米时，载波间距如果为200米，则信号速率为150Mbps；载波间距如果为600米，则信号速率为60Mbps；载波间距如果为1000米，则信号速率为30Mbps；载波间距如果为1400米，则信号速率为18Mbps；载波间距如果为1800米，则信号速率为10Mbps。
当第一支线102与第二支线103并不卷绕在所述电力线缆上，且第一支线102与第二支线103的总长为1米，耦合器101的载波距离为500米时，其上行速率我22Mbps，下行速率为40Mbps。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种电力信号耦合系统，其特征在于，分别与通讯线路及电力线缆相连，包括：
两个低压端口分别与所述通讯线路相连的耦合器；
一端分别与所述耦合器的两个高压端口相连的第一支线及第二支线；所述第一支线的另一端及所述第二支线的另一端均与所述电力线缆相连；所述第一支线及第二支线的总长不小于1米；
其中，所述第一支线及第二支线均以卷绕的方式固定于所述电力线缆上；所述第一支线及第二支线在所述电力线缆上卷绕的总圈数大于3圈；
还包括：通过针刺嵌入护套使所述第一支线及第二支线中的金属导体与所述电力线缆的导体相连接的穿刺线夹装置。
2.根据权利要求1所述的电力信号耦合系统，其特征在于，所述第一支线及第二支线的直径均小于所述电力线缆的直径。
3.根据权利要求1所述的电力信号耦合系统，其特征在于，所述耦合器包括：
至少两个非晶结构的磁环；
两端分别作为所述耦合器的两个低压端口的信号线；所述信号线在所述磁环中至少卷绕一圈；
两端分别作为所述耦合器的两个高压端口的电力支线；所述电力支线在所述磁环中至少卷绕一圈。
4.根据权利要求3所述的电力信号耦合系统，其特征在于，所述耦合器还包括：连接于所述电力支线中的滤波器。
5.根据权利要求4所述的电力信号耦合系统，其特征在于，所述滤波器包括：分别连接于所述电力支线两端与所述耦合器的两个高压端口之间的两个电容；所述两个电容均浇筑在所述耦合器中，且其容量均大于500pF。
6.根据权利要求5所述的电力信号耦合系统，其特征在于，所述滤波器还包括：连接于所述耦合器的两个高压端口之间的电感；且当所述第一支线及第二支线均以卷绕的方式固定于所述电力线缆上时，所述电感的感抗比所述第一支线及第二支线卷绕于所述电力线缆上所产生的电感感抗大一个数量级。
7.根据权利要求3所述的电力信号耦合系统，其特征在于，所述磁环的材质为非晶镍锌铁氧体；
所述磁环的个数为3个；
所述磁环为片状环形结构；
所述信号线在所述磁环中卷绕圈数为两圈；
所述电力支线在所述磁环中卷绕圈数为一圈；
所述信号线内部的导体为铜成分片状金属。
8.根据权利要求1所述的电力信号耦合系统，其特征在于，还包括：连接于所述耦合器的低压端口与所述通讯线路之间的通信单元；所述通信单元包括：信号过滤模块、中央控制器以及以太网模块、桥接模块、OFDM模块。
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| CN103929218A (zh) | 2014-07-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A power signal coupling system Effective date of registration: 20221102 Granted publication date: 20160323 Pledgee: Bank of Taizhou Co.,Ltd. Hangzhou Fuyang sub branch Pledgor: ZHEJIANG SHENGXUAN ELECTRICAL POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980020605 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20240102 Granted publication date: 20160323 Pledgee: Bank of Taizhou Co.,Ltd. Hangzhou Fuyang sub branch Pledgor: ZHEJIANG SHENGXUAN ELECTRICAL POWER TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2022980020605 |