CN104779975A - 一种高速电力线载波系统的差动耦合通信装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，包括A相引流线、A相信号耦合器、第一信号线、C相引流线、C相信号耦合器、第二信号线、差动耦合连接器、第三信号线和高速电力线载波系统终端，所述A相引流线、A相信号耦合器、第一信号线依次相连接，所述C相引流线、C相信号耦合器、第二信号线依次相连接，所述第一信号线、第二信号线均与差动耦合连接器相连接，所述第三信号线的一端与差动耦合连接器连接，另一端与高速电力线载波系统终端相连接。本发明具有增强H-PLC网络的抗干扰能力，增加载波信号的传输距离，提供更高的通信性能的优点。
Description
技术领域
本发明提出了一种高速电力线载波通信设备，尤其是涉及一种长距离传输时信号稳定，且抗干扰能力强的差动耦合通信装置。
背景技术
高速电力线载波通信(H-PLC)，是一种通过10-35kV中压电力线路进行高速数据通信的技术，它利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可以进行数据通讯。H-PLC系统包含头端、中继、末端三部分，10kV的骨干光纤网路转成网线输入到头端输入接口，头端输出接口与中压耦合器之间使用同轴线缆连接注入信号，用中压耦合器在35kV变电站的10kV输出端电缆进行耦合信号注入，10kV电缆传输至各节点处，使用中继器和中压耦合器(同上方法)进行向下放大信号传输或者向分支输出电缆注入信号，同时为本地提供网路接口，配电网终端变电器或者台站使用电力载波通信产品终端设备提取网路信号，构成一个从35kV变电站到380V终端变压器的通信信道。该技术拥有高达200Mbps的带宽，支持各种IP协议的透明传输，能够作为电力通信的主干网络，进行各种实时监控数据、各种调度指令、甚至视频数据的高速传输。电力线载波技术即插即用，大大提高了生产、工作和生活效率，在很大程度上节约了布线施工成本，而且其稳定、可靠、丰富的资源系统也易于获取。上述种种特点及优势使其相比较其它通讯方式更胜一筹。
传统的耦合通信方式使用一个耦合器完成载波信号的传输，在短距离通信(1公里左右)或线路干扰小时可获得较好的通信效果，有效节约了H-PLC网络建构的成本，但是如果通信距离较长(1.5公里以上)或是线路存在较强干扰的情况下，因信号不稳定且极易严重失真而无法使用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种增强H-PLC网络的抗干扰能力，并增加载波信号的传输距离，提供更高的通信性能的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置。本发明提供的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，具体的技术方案如下：
一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，包括A相引流线、A相信号耦合器、第一信号线、C相引流线、C相信号耦合器、第二信号线、差动耦合连接器、第三信号线和高速电力线载波系统终端，A相引流线、A相信号耦合器、第一信号线依次相连接，C相引流线、C相信号耦合器、第二信号线依次相连接，第一信号线、第二信号线均与差动耦合连接器相连接，第三信号线的一端与差动耦合连接器连接，另一端与高速电力线载波系统终端相连接。
进一步特征为，还包括带通滤波器和信号分配器，带通滤波器、信号分配器分别安装于差动耦合连接器的前端和后端。
进一步特征为，还包括A相高压隔离电容和C相高压隔离电容，A相高压隔离电容的一端与A相引流线相连接，另一端与A相信号耦合器相连接，述C相高压隔离电容的一端与C相引流线相连接，另一端与C相信号耦合器相连接。
进一步特征为，信号分配器由LC带通滤波器、阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器、隔离电阻、负载电阻和负载电阻构成。
进一步特征为，第一信号线、第二信号线、第三信号线均为四屏蔽同轴电缆。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
1、本发明提供的差动耦合通信装置不会改变H-PLC网络中带通滤波器和信号分配器的安装方式，并且可以根据现场情况的不同将带通滤波器和信号分配器安装在连接器的前端或后段，具有极强的适应性和灵活性。
2、本发明利用差分信号传输原理在线路的A相和C相分别传输H-PLC信号的+和-，使得线路的A相和C相都有幅度完全相等但是相位却完全相反的载波信号，这两个信号就是差动耦合信号。由于不以大地作为基准电压的参考，因此差动耦合将不受到接地电阻的影响，并且线路中的各相线几乎是等长的，所以该方法除了具有更严格的时序控制以外，在发送器和接收器距离相隔较远的情况下也能获得精确的信号。
3、本发明利用H-PLC差动耦合通信方式使两个中压耦合器将H-PLC终端的-、+极差动信号直接耦合到不同的相线上，由于差动耦合的载波信号并不参照它们自身以外的任何信号，所以和常规的单相耦合相比可以获得更高的通信速率和传输距离，从而有效延长了通信距离和抗干扰能力，对减少H-PLC网络的纯中继数量有极大帮助，有效减少了H-PLC网络的构建成本。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置的原理及其应用示意图。
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作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。
实施例
如图1所示，一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，包括A相引流线1、A相信号耦合器2、第一信号线3、C相引流线4、C相信号耦合器5、第二信号线6、差动耦合连接器7、第三信号线8和高速电力线载波系统终端9，A相引流线1、A相信号耦合器2、第一信号线3依次相连接，C相引流线4、C相信号耦合器5、第二信号6线依次相连接，第一信号线3、第二信号线6均与差动耦合连接器7相连接，第三信号线8的一端与差动耦合连接器7连接，另一端与高速电力线载波系统终端9相连接。
本发明的优选方式为：本发明提供的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置还包括图中未显示的带通滤波器和信号分配器，带通滤波器、信号分配器分别安装于差动耦合连接器7的前端和后端。
本发明提供的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置还包括A相高压隔离电容10和C相高压隔离电容11，A相高压隔离电容10的一端与A相引流线1相连接，另一端与A相信号耦合器2相连接，C相高压隔离电容11的一端与C相引流线4相连接，另一端与C相信号耦合器5相连接。
信号分配器由LC带通滤波器、阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器、隔离电阻、负载电阻和负载电阻构成。
第一信号线3、第二信号线6、第三信号线8均为四屏蔽同轴电缆，在本实施例中使用RG-59四屏蔽同轴电缆，若有其他的更好效果的屏蔽电缆也可以使用。
实际应用时，以10kV电力线路为例，其实现方法为：
1)分别在两个10kV相线上分别安装A相信号耦合器2、C相信号耦合器5，组成差动式双耦合。
2)从高速电力线载波系统终端9送出的差分信号通过一根RG-59同轴电缆将载波信号传递到差动耦合连接器上，
3)经过差动耦合连接器7进行阻抗匹配以后分别从两根RG-59同轴电缆送出，在A相信号耦合器、C相信号耦合器端将-、+的载波信号分别耦合至相应的10kV相线上。
本发明提供的差动耦合通信装置不会改变H-PLC网络中带通滤波器和信号分配器的安装方式，并且可以根据现场情况的不同将带通滤波器和信号分配器安装在连接器的前端或后段，具有极强的适应性和灵活性。
本发明利用差分信号传输原理在线路的A相和C相分别传输H-PLC信号的+和-，使得线路的A相和C相都有幅度完全相等但是相位却完全相反的载波信号，这两个信号就是差动耦合信号。由于不以大地作为基准电压的参考，因此差动耦合将不受到接地电阻的影响，并且线路中的各相线几乎是等长的，所以该方法除了具有更严格的时序控制以外，在发送器和接收器距离相隔较远的情况下也能获得精确的信号。
本发明利用H-PLC差动耦合通信方式使两个中压耦合器将H-PLC终端的-、+极差动信号直接耦合到不同的相线上，由于差动耦合的载波信号并不参照它们自身以外的任何信号，所以和常规的单相耦合相比可以获得更高的通信速率和传输距离，从而有效延长了通信距离和抗干扰能力，对减少H-PLC网络的纯中继数量有极大帮助，有效减少了H-PLC网络的构建成本。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，其特征在于，包括A相引流线、A相信号耦合器、第一信号线、C相引流线、C相信号耦合器、第二信号线、差动耦合连接器、第三信号线和高速电力线载波系统终端，所述A相引流线、A相信号耦合器、第一信号线依次相连接，所述C相引流线、C相信号耦合器、第二信号线依次相连接，所述第一信号线、第二信号线均与差动耦合连接器相连接，所述第三信号线的一端与差动耦合连接器连接，另一端与高速电力线载波系统终端相连接。
2.根据权利要求1所述的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，其特征在于，还包括带通滤波器和信号分配器，所述带通滤波器、信号分配器分别安装于差动耦合连接器的前端和后端。
3.根据权利要求1所述的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，其特征在于，还包括A相高压隔离电容和C相高压隔离电容，所述A相高压隔离电容的一端与A相引流线相连接，另一端与所述A相信号耦合器相连接，所述C相高压隔离电容的一端与C相引流线相连接，另一端与所述C相信号耦合器相连接。
4.根据权利要求2所述的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，其特征在于，所述信号分配器由LC带通滤波器、阻抗匹配自耦变压器、分配自耦变压器、隔离电阻、负载电阻和负载电阻构成。
5.根据权利要求1所述的一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信装置，其特征在于，所述第一信号线、第二信号线、第三信号线均为四屏蔽同轴电缆。
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