CN105306101B - 一种中远距离的电力载波通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中远距离的电力载波通信系统，安装于电力网络，包括控制设备，与电力网络相连接，以对电力网络中的各设备提供组网，并通过电力网络对各设备进行控制及监控运行参数；多个信号传输工作组，包括若干个第一中继设备，同一个信号传输工作组中的所述中继设备通过电力网络互相连接；网桥装置，用于提取电力网络的某一频段的信号，并转换为另一频段的信号重新载波于电力网络中传输；其中，所述网桥装置设置在两个工作于不同频段的信号传输工作组之间。本发明提供了一种可适用于中远距离传输的高频电力载波通信系统，传输信息量大，应用灵活方便，更为适应新型智能电网的需求。

Description

一种中远距离的电力载波通信系统

技术领域

本发明涉及一种中远距离的电力载波通信系统，特别是涉及一种通过频分中继实现中远距离传输的电力载波通信系统。

背景技术

由于资源与能源的日益紧张，能源的充分利用也引起了日益广泛的重视。智能电网是将电网与双向通信网络相结合，并在电网的各节点设置传感器与监控设备，实时与控制设备互联当前的负载用电情况以及其他的信息参数，以实现电网可靠、安全、经济、高效的运行，并达成环境友好和使用安全的目标。

现有技术架设双向通信网络的方式主要包括两种：

一种方式是通过电力载波构建通信网络，如图1所示，使用电力网络作为通信网络，将若干个中继设备3’连入电力网络，使用头端设备2’对网络中的中继设备3’进行信号中转，控制台11’通过网关装置12’与头端设备2’相连接，以控制网络中各设备的工作；如此设计的通信系统拓扑结构较为死板，当采用500KHz以下的窄带电力载波时，信号传输的带宽受到限制；当采用2～34MHz宽带电力载波时，由于高频信号对地的分布电容的影响，电网中的信号衰减速度快，系统的有效传输范围小于2公里，在使用上受到了较大的限制，故均无法满足电力系统通信发展需求。

另一种较多使用的方式是通过GPRS/CDMA无线通信构建通信网络，在每个电网节点设置GPRS/CDMA通信装置，将所获得的传感器参数及设备工作参数通过GPRS/CDMA网络与控制设备互联，此方法的信号传输依赖于无线网络，在无线网络未覆盖的部分地区无法使用，且电网信息通过开放的无线网络进行传播，存在着信息泄露的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供了一种可适用于中远距离传输的高频电力载波通信系统，传输信息量大，应用灵活方便，更为适应新型智能电网的需求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种中远距离的电力载波通信系统，安装于电力网络，包括：

控制设备，与电力网络相连接，以对电力网络中的各设备提供组网，并通过电力网络对各设备进行控制及监控运行参数；多个信号传输工作组，包括若干个中继设备，所述中继设备通过电力网络互相连接，并通过同一工作频段中继传输电力载波信号；网桥装置，用于提取电力网络的某一频段的信号，并转换为另一频段的信号重新载波于电力网络中传输；其中，相邻信号传输工作组工作于不同工作频段，并通过网桥装置转化信号频段互相连接，以实现不同信号传输工作组间的信号互联。该信号传输工作组通过交替设置2～12MHz与14～34MHz的工作频段，以实现相邻信号传输工作组内信号不互相干扰，且提升传输距离。

优选的，所述信号传输工作组还包括头端设备，该头端设备为用于中转控制设备所发送控制信号的中继设备。

优选的，所述控制设备包括网关装置和控制台，所述网关装置提供电力网络与互联网的网络接口，所述控制台通过该网关装置连入电力网络，以对电力网络内各信号传输工作组的中继设备进行控制。所述控制台为x86 IPC工业电脑。

优选的，还包括终端设备，所述终端设备通过网络接口连接至中继设备，以将数据信息接收或发送至电力网络。

优选的，所述网桥装置包括二个工作频段不同的中继设备，该二个中继设备互相连接，以实现不同信号传输工作组的电力载波信号的交互。

优选的，所述中继设备包括电源单元、滤波耦合单元、中央处理单元、数模转换单元和信号传输端口；所述电源单元连接至电力网络并通过电耦合获得电源电压；所述滤波耦合单元与所述电源单元相连接，以读取或写入特定工作频段的电力载波信号；所述中央处理单元通过所述数模转换单元与所述滤波耦合单元相连接，以电力载波信号转换为数字信号读取或写入；所述中央处理单元与信号传输端口相连接，以通过信号传输端口输出或读入数字信号。还包括存储单元，所述存储单元与所述中央处理单元相连接，以记录中央处理单元的运行参数以及实时数据；所述信号传输端口为RJ-45网络接口。所述中继设备满足UPA所制定的行业标准。

优选的，所述信号传输工作组内部设备间的最大传输间隔为1km～3km，可根据实际使用及区域特点设置信号传输工作组的数量及范围。

本发明的有益效果为：

1、通过分频中继的方式将信号在不同的信号传输工作组间传输，实现了高频段宽带电力载波的中远距离传输，使电力载波通信系统可实现中远距离的大信息量传输，增加了电力载波系统的适用范围；

2、所有中继设备及头端设备均功能独立，可通过控制设备对其运行参数进行设定，以改变组网的拓扑结构，使得通信网络在升级拓展时更为便利，更加符合实际使用需要。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种中远距离的电力载波通信系统不局限于实施例。

附图说明

图1是现有技术的系统结构框图；

图2是本发明的系统结构框图；

图3是本发明的中继设备的结构框图。

具体实施方式

实施例

请参见图2所示，本实施例的一种中远距离的电力载波通信系统，包括：

控制设备4，与电力网络相连接，以对电力网络中的各设备提供组网，并通过电力网络对各设备进行控制及监控运行参数；

信号传输工作组1、2、3，第一信号传输工作组1包括第一头端设备11、第一中继设备12、第一中继设备13、第一中继设备14以及终端设备15、终端设备16；第二信号传输工作组2包括第二头端设备21、第一中继设备22、第一中继设备23和第一中继设备24；第三信号传输工作组3包括第三头端设备31、第一中继设备32、第一中继设备33、终端设备34、终端设备35和终端设备36；第一信号传输工作组1与第三信号传输工作组3的工作频段为2～12MHz，第二信号传输工作组2工作频段为14～34MHz；

网桥装置5、6，用于提取电力网络的某一频段的信号，并转换为另一频段的信号重新载波于电力网络中传输，第一信号传输工作组1通过第一网桥装置5与第二信号传输工作组2相连接，第二信号传输工作组2通过第二网桥装置6与第三信号传输工作组3相连接。

更进一步的，每一个信号传输工作组中均设置有一个头端设备，由于各第一中继设备均为结构相同的智能信号中继设备，当第一中继设备连入电力网络后，控制设备4根据其所处位置以及功能需求，将信号传输工作组中的其中之一第一中继设备指定为头端设备；该头端设备用于中转信号传输工作组内中继设备间的交互信息以及其他信号传输工作组所发送的交互信息。控制设备4根据中继设备的分布与网络结构确定头端设备的位置，以优化网络的拓扑结构。本实施例中，所述第一信号传输工作组1、第二信号传输工作组2和第三信号传输工作组3中的头端设备分别对应为第一头端设备11、第二头端设备21和第三头端设备31。本实施例中终端设备与第一中继设备或头端设备的连接关系仅用于说明，终端设备可与任意拓扑结构下的第一中继设备或头端设备相连接，实际使用中，可根据需要设定第一中继设备与头端设备的拓扑结构，以及终端设备与第一中继设备或头端设备的连接关系。

更进一步的，所述控制设备4包括网关装置41和控制台42，所述网关装置41提供电力网络与互联网的网络接口，所述控制台42通过该网关装置41连入电力网络，以对电力网络内各信号传输工作组的中继设备进行控制。所述控制台42为x86IPC工业电脑。

更进一步的，还包括终端设备，所述终端设备可通过任一中继设备或头端设备连入电力网络，以将数据信息接收或发送至电力网络。所述终端设备可为任意具有RJ-45网络接口的设备或装置，例如智能电表、监控装置及其他传感装置。

更进一步的，所述网桥装置5、6包括二个工作频段不同的中继设备，该二个中继设备互相连接，以实现不同信号传输工作组的电力载波信号的交互；第一网桥装置5包括第二中继设备51和第二中继设备52，二者通过信号传输端口互连，第二中继设备51的工作频段为2～12MHz，第二中继设备52的工作频段为14～34MHz；第二网桥装置6包括第二中继设备61和第二中继设备62，二者通过信号传输端口互连，第二中继设备61的工作频段为14～34MHz，第二中继设备62的工作频段为2～12MHz。

更进一步的，参见图3所示，以中继设备11为例，所述第一中继设备或第二中继设备分别包括电源单元111、滤波耦合单元112、中央处理单元114、数模转换单元113和信号传输端口115；所述电源单元111连接至电力网络并通过电耦合获得电源电压；所述滤波耦合单元112与所述电源单元111相连接，以读取或写入特定工作频段的电力载波信号；所述中央处理单元114通过所述数模转换单元113与所述滤波耦合单元112相连接，以电力载波信号转换为数字信号读取或写入；所述中央处理单元114与信号传输端口115相连接，以通过信号传输端口115输出或读入数字信号；还包括存储单元116，所述存储单元116与所述中央处理单元114相连接，以记录中央处理单元114的运行参数以及实时数据。

本实施例中，第一信号传输工作组1和第三信号传输工作组3中，第一头端设备11、第一中继设备12、第一中继设备13、第三头端设备31、第一中继设备32、第一中继设备33的滤波耦合单元设置有阈值为12MHz的低通滤波模块；第二信号传输工作组2中，第二头端设备21、第一中继设备22、第一中继设备23、第一中继设备24的滤波耦合单元设置有阈值为14MHz的高通滤波模块。

所述中继设备或头端设备均满足通用电气协会(UPA，Universal PowerlineAssociation)所制定的行业标准。

更进一步的，信号传输工作组内部设备间的最大传输间隔为1km～3km，可根据实际使用及区域特点设置信号传输工作组的数量及范围。本实施例中，通过三个信号传输工作组的协同工作，电力载波通信系统所能达到的最大传输距离可达到15km。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种中远距离的电力载波通信系统，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种中远距离的电力载波通信系统，安装于电力网络，其特征在于，包括：

控制设备，与电力网络相连接，以对电力网络中的各设备提供组网，并通过电力网络对各设备进行控制及监控运行参数；

多个信号传输工作组，包括若干个第一中继设备，同一个信号传输工作组中的所述中继设备通过电力网络互相连接，并通过同一工作频段中继传输电力载波信号，所述信号传输工作组还包括头端设备，该头端设备为由控制设备设置为中央节点的第一中继设备；所述第一中继设备均直接连入电力网络，所述控制设备根据其位置以及功能需求指定头端设备；

网桥装置，用于提取电力网络的某一频段的信号，并转换为另一频段的信号重新载波于电力网络中传输；所述网桥装置包括二个工作频段不同的第二中继设备，该二个第二中继设备连接于电力网络并互相连接，以实现不同工作频段间信号的交互；

其中，所述网桥装置设置在两个工作于不同频段的信号传输工作组之间，通过网桥装置转化信号频段实现不同信号传输工作组间的信号互联。

2.根据权利要求1所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：所述控制设备包括网关装置和控制台，所述网关装置提供电力网络与互联网的网络接口，所述控制台通过该网关装置连入电力网络，以对电力网络内各信号传输工作组的第一中继设备进行控制；所述控制台为x86IPC工业电脑。

3.根据权利要求2所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：还包括终端设备，所述终端设备通过网络接口连接至第一中继设备或头端设备，以将数据信息接收或发送至电力网络。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：所述第一中继设备、第二中继设备分别包括电源单元、滤波耦合单元、中央处理单元、数模转换单元和信号传输端口；所述电源单元连接至电力网络并通过电耦合获得电源电压；所述滤波耦合单元与所述电源单元相连接，以读取或写入特定工作频段的电力载波信号；所述中央处理单元通过所述数模转换单元与所述滤波耦合单元相连接，以电力载波信号转换为数字信号读取或写入；所述中央处理单元与信号传输端口相连接，以通过信号传输端口输出或读入数字信号。

5.根据权利要求4所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：所述第一中继设备、第二中继设备分别还包括存储单元，所述存储单元与所述中央处理单元相连接，以记录中央处理单元的运行参数以及实时数据。

6.根据权利要求4所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：所述信号传输端口为RJ-45网络接口。

7.根据权利要求1所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：所述信号传输工作组内部设备间的最大传输间隔为1km～3km。

8.根据权利要求1所述的一种中远距离的电力载波通信系统，其特征在于：所述多个信号传输工作组的工作频段包括第一工作频段和第二工作频段；所述第一工作频段为2～12MHz，所述第二工作频段为14～34MHz；所述多个信号传输工作组的工作频段交替设置于所述第一工作频段和第二工作频段。