CN104135306A - 适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统及组网方法 - Google Patents

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韦磊
郭闯
顾松
徐威
高莉莎
娄征
王龙飞
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Abstract

适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统及组网方法，通过对配电网中由中压电力线连接的配电设备分别设置中压宽带载波设备实现电力载波通信，所述中压宽带载波设备包括中压宽带载波调制解调器和耦合器，中压宽带载波调制解调器的数据接口端与配电设备的数据端口连接，载波信号接口端通过同轴电缆与耦合器相连，耦合器与中压电力线耦合。本发明抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，完全依附于电力线进行传输，具有结构简单，易于扩展，维护简便，安全可靠，价格适中等优点。本发明的中压宽带载波组网系统可与配电网自动化中其他系统网络透明传输、无缝对接，为实现配电网自动化提供了一种有效的通讯方式。

Description

适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统及组网方法
技术领域
本发明属于电力载波技术领域，为一种适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统及组网方法。
背景技术
随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，人们对电力的需求日益增长，对供电的可靠性和供电质量提出了更高的要求，对配电网进行自动化改造是电力系统提高供电可靠性和质量最直接有效的技术手段之一。配电自动化主要目的包括：在正常运行情况下通过监视配网运行工况，优化网络运行方式；当配网发生故障或异常运行时，迅速查出故障区段及异常情况，快速隔离故障区段，及时恢复非故障区域用户的供电，缩短对用户的停电时间，减少停电面积；根据配网电压合理控制电压水平和无功负荷，改善供电质量，达到经济运行目的；合理控制用电负荷，从而提高设备利用率；自动抄表计费，保证抄表计费的及时和准确，提高企业的经济效益和工作效益，并可为用户提供自动化的用电信息服务等。
要实现配电网自动化，需要借助有效的通信系统将控制中心的控制命令准确地传送到为数众多的远方终端，同时将反映远方设备运行状况的数据信息收集到控制中心，通信系统建设是一个关键环节，通信系统的合理化选择很大程度决定了配电网自动化系统性能的优劣。在配电网智能化建设中，主要通信手段有光纤通信、无线通信和电力线载波通信。其中，光纤通信毫无疑问通信质量是最好的，在能够使用光纤通信的地方，一定会选择光纤通信，尤其是骨干网络。但对于老城区改造等场合，全部破路铺设光纤不太现实，而且架设费用高昂；无线通信除了要建造基站外，城市的高楼大厦，信号干扰和天气原因等因素都会大大影响无线信号的覆盖，这时所以我们就需要电力线载波来解决这些问题。
发明内容
本发明要解决的问题是：现有配电自动化改造中通信手段单一，组网扩展不灵活,通信传输不可靠，不具备良好的经济性,维护困难,通信性能不佳等。
本发明的技术方案为：适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，配电网中由中压电力线连接的配电设备分别设置中压宽带载波设备，所述中压宽带载波设备包括中压宽带载波调制解调器和耦合器，中压宽带载波调制解调器的数据接口端与配电设备的数据端口连接，载波信号接口端通过同轴电缆与耦合器相连，耦合器与中压电力线耦合。
所述配电设备为配电主站和配电子站，两者通过中压电力线连接，配电主站的主站平台和配电子站内的配电终端分别连接至中压宽带载波设备的中压宽带载波调制解调器。
所述配电设备为配电子站和远方配电终端，配电网的配电主站与配电子站通过光纤连接，配电子站通过中压电力线与远方配电终端连接，配电子站内的光纤数据终端和远方配电终端分别连接至中压宽带载波调制解调器的数据接口端。
中压宽带载波调制解调器的数据接口端通过RJ45网线与配电设备的数据端口连接。
中压宽带载波调制解调器的频率带宽为2-34MHZ，调制方式为正交频分多路复用OFDM，中压宽带载波调制解调器内部集成可编程的128位AES，256位AES，和3DES硬件加密，中压宽带载波调制解调器的载波通信芯片采用MARVELL公司的DSS950X载波芯片，前端信号放大芯片采用MARVELL公司的DSS7800芯片。
耦合器包括中压电感式耦合器和中压电容式耦合器。
适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网方法，对由中压电力线连接的配电设备分别设置中压宽带载波设备，配电设备的数据通过中压宽带载波调制解调器调制为OFDM模拟信号，再通过耦合器耦合至中压电力线，由中压电力线传输至连接的其它配电设备，其它配电设备由各自的中压宽带载波设备的耦合器获取传输的数据，并通过中压宽带载波调制解调器解调为数字信号。
本发明的有益效果是：在配电网自动化改造中，宜采用多种通信方式混合组网，尤其在没有规划通信管道或无法破路敷设光纤的城市区域，宽带载波有效的解决了光网络无法覆盖区域，为实现配电自动化提供一种经济、有效、可靠的通信手段，中压宽带电力载波的良好通信性能可作为光纤通信的主要补充手段；同时中压宽带电力载波系统完全依附于电力线进行传输，具有结构简单，易于扩展，维护简便，安全可靠，价格适中等优点，中压宽带载波系统组网方式灵活，可与配电网自动化中其他系统网络透明传输、无缝对接，为实现配电网自动化提供了一种有效的通讯方式。
附图说明
图1是本发明的载波组网结构示意图。
图2是本发明的光纤+载波组网结构示意图。
具体实施方式
本发明提供一种适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统及组网方法，通过对配电网中由中压电力线连接的配电设备分别设置中压宽带载波设备实现电力载波通信，所述中压宽带载波设备包括中压宽带载波调制解调器和耦合器，中压宽带载波调制解调器的数据接口端与配电设备的数据端口连接，载波信号接口端通过同轴电缆与耦合器相连，耦合器与中压电力线耦合。下面将结合附图说明本发明的具体实施方式。
中压宽带载波调制解调器按设备类型可分为中压宽带载波头端设备,中压宽带载波中继设备和中压宽带载波终端设备。图1所示为配电主站5和配电子站6两者通过中压电力线10连接的情况，在配电主站5中，中压宽带载波头端设备1的载波信号接口端通过同轴电缆8与耦合器2相连，中压宽带载波头端设备1的数据接口端通过一RJ45网线7与配电主站中的主站平台3相连，在配电子站6中，中压宽带载波终端设备9的载波信号接口端通过同轴电缆8与耦合器2相连，中压宽带载波终端设备9的数据接口端通过RJ45网线7与配电子站内配电终端4相连。由配电主站中主站平台3发送来的数据，通过中压宽带载波头端1设备调制OFDM模拟信号，并通过耦合器2耦合至中压电力线10中，传输至配电子站6中压电力线10，经耦合器2传输至中压宽带载波终端/中继设备9解调为数字信号后，发送至配电子站内配电终端4，反之亦然。
图2所示为配电子站6和远方配电终端通过中压电力线10连接，配电网的配电主站5与配电子站6通过光纤13连接的情况，即对光纤通信的扩展。在配电子站6中，中压宽带载波头端设备1的载波信号接口端通过同轴电缆8与耦合器2相连，数据接口端通过RJ45网线7与配电子站6中光纤数据终端(ONU)11相连；对于远方配电终端，设置中压宽带载波终端设备9的载波信号接口端通过同轴电缆8与耦合器2相连，数据接口端通过RJ45网线7与远方配电终端12相连，配电子站6与远方配电终端之间通过中压电力线10分别连接各自的耦合器。由配电主站中主站平台3发送来的数据，通过光纤13发送至光纤数据终端(ONU)11，光纤数据终端(ONU)11将数据通过RJ45网线7传输至中压宽带载波头端设备1，通过中压宽带载波头端设备1调制OFDM模拟信号，并通过耦合器2耦合至中压电力线10中，OFDM模拟信号在远方配电终端12侧的中压电力线10经耦合器2传输至中压宽带载波终端/中继设备9，并解调为数字信号后，发送至配电终端12，反之亦然。光纤+载波组网的组网方式有效的弥补了光纤网络建设一次性投资较高，架设困难的问题。
其中，中压宽带载波调制解调器使用频率带宽2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术OFDM，中压宽带载波调制解调器内部集成可编程的128位AES，256位AES，和3DES硬件加密技术，数据通信安全可靠，而且宽带载波通信依附于电力线网络，属于专网通信，信息安全可控。中压宽带载波调制解调器的载波通信芯片采用MARVELL公司的DSS950X载波芯片，前端信号放大芯片采用MARVELL公司的DSS7800芯片，可以完全实现任意宽度频段使用，达到频段的高低和宽度的可控性，对于多链路组网实现分频组网，避免频率间干扰，最多可支持1024组MAC地址，可级联64组中压宽带载波设备，组网灵活性高。数据信号经由载波通信芯片DSS950X及前端信号放大芯片DSS7800可实现数字-模拟、模拟-数字信号的调制/解调，可调制为OFDM子载波进行传输，有效克服码间干扰，增强了抗干扰能力。
OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码。次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。OFDM技术主要有以下优点：1)有效克服码间干扰，抗干扰能力强；2)频带利用率高；3)系统的均衡简单等。
本发明的耦合器可采用中压电感式耦合器或中压电容式耦合器。
在实际应用中，中压宽带载波系统组网还可以完全实现任意宽度频段使用，达到频段的高低和宽度的可控性，对于多链路组网实现分频组网，避免频率间干扰，最多可支持1024组MAC地址，可级联64组中压宽带载波设备，易于扩展，组网灵活性高。
中压宽带载波系统完全依附于电力线缆传输，只要维护好电力线缆，就可以保证有效通信传输，不需要增加额外的专业维护人员。
如上所述，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，其特征是配电网中由中压电力线连接的配电设备分别设置中压宽带载波设备，所述中压宽带载波设备包括中压宽带载波调制解调器和耦合器，中压宽带载波调制解调器的数据接口端与配电设备的数据端口连接，载波信号接口端通过同轴电缆与耦合器相连，耦合器与中压电力线耦合。
2.根据权利要求1所述的适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，其特征是所述配电设备为配电主站和配电子站，两者通过中压电力线连接，配电主站的主站平台和配电子站内的配电终端分别连接至中压宽带载波设备的中压宽带载波调制解调器。
3.根据权利要求1所述的适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，其特征是所述配电设备为配电子站和远方配电终端，配电网的配电主站与配电子站通过光纤连接，配电子站通过中压电力线与远方配电终端连接，配电子站内的光纤数据终端和远方配电终端分别连接至中压宽带载波调制解调器的数据接口端。
4.根据权利要求1所述的适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，其特征是中压宽带载波调制解调器的数据接口端通过RJ45网线与配电设备的数据端口连接。
5.根据权利要求1所述的适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，其特征是中压宽带载波调制解调器的频率带宽为2-34MHZ，调制方式为正交频分多路复用OFDM，中压宽带载波调制解调器内部集成可编程的128位AES，256位AES，和3DES硬件加密，中压宽带载波调制解调器的载波通信芯片采用MARVELL公司的DSS950X载波芯片，前端信号放大芯片采用MARVELL公司的DSS7800芯片。
6.根据权利要求1所述的适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网系统，其特征是耦合器包括中压电感式耦合器和中压电容式耦合器。
7.适用于配电自动化的中压宽带电力载波组网方法，其特征是对由中压电力线连接的配电设备分别设置中压宽带载波设备，配电设备的数据通过中压宽带载波调制解调器调制为OFDM模拟信号，再通过耦合器耦合至中压电力线，由中压电力线传输至连接的其它配电设备，其它配电设备由各自的中压宽带载波设备的耦合器获取传输的数据，并通过中压宽带载波调制解调器解调为数字信号。
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