CN107040283A - 一种基于电力载波数据传输电路 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于电力载波数据传输电路，应用于三相四线制输电线路，所述三相四线制输电线路包括A相、B相、C相以及中性线N，包括谐振电路组、保护二极管以及一个耦合变压器；所述谐振电路组包括第一谐振电路、第二谐振电路、以及第三谐振电路；提供了一种采用器件少，整体易于实现，同步性高，低功耗，高精度，抗干扰能力强基于电力载波数据传输电路。

Description

一种基于电力载波数据传输电路

技术领域

本发明涉及电力用户用电信息采集领域，更具体的说是涉及一种基于电力载波数据传输电路。

背景技术

基于电力载波数据传输电路是针对目前国内用电信息采集系统研究的，主要以电力线载波为主要的数据传输方式，它利用现有电力线，通过载波方式进行数据的传输。其主要作用是将弱电信号和市电进行隔离，同时还将需要传输的信号耦合到市电电路。按照耦合电路所接入的市电可以分为单相耦合电路和三相耦合电路。

目前的低压电力载波耦合电路一般包括耦合变压器、安规电容、高压电容、TVS二极管等，基本是简单地将三个单相低压电力载波耦合电路组合放置在同一块电路板上以形成三相耦合。

随着国家电网电力用户用电信息采集系统13版本标准的正式实施后，国内用电信息采集设备及电能表基本都已按标准自带高压保护功能，这样一来，配套使用的低压电力载波耦合电路将没必要再设计高压保护电路部分，而就目前来看现有的低压电力载波耦合电路仍普遍设置有高压电容及非必需的隔离器件，存在元器件较多，生产成本相对较高的缺点。

发明内容

有鉴于此，为了解决现有低压电力载波三相耦合电路具有结构复杂，元器件多，成本高的问题，本申请提供一种采用器件少，整体易于实现，同步性高，低功耗，高精度，抗干扰能力强基于电力载波数据传输电路，技术方案如下：

一种基于电力载波数据传输电路，应用于三相四线制输电线路，所述三相四线制输电线路包括A相、B相、C相以及中性线N，包括谐振电路组、保护二极管以及一个耦合变压器；所述谐振电路组包括第一谐振电路、第二谐振电路、以及第三谐振电路；

三相四线制输电线路包括A相、B相、C相以及中性线N，包括谐振电路组、保护二极管以及一个耦合变压器；所述谐振电路组包括第一谐振电路、第二谐振电路、以及第三谐振电路；

所述第一谐振电路设置于所述A相上，所述第二谐振电路设置于所述B相上，所述第三谐振电路设置于所述C相上；

所述保护二极管设置于耦合变压器初级端两引脚之间；

其中，所述谐振电路组位于所述保护二极管之间；所述耦合变压器置于所述保护二极管之后;

所述的过零检测电路包括光电耦合器，所述的光电耦合器的输入端1脚、2脚分别接在A相与中性线N，所述的光电耦合器的输出端3脚通过电阻R4连接在工作电压VCC，4脚接地。

优选的，所述的过零检测电路包括与所述的光电耦合器并联的电容C1。

优选的，所述的过零检测电路包括与所述的光电耦合器并联的二极管D1。

优选的，在上述的基于电力载波数据传输电路中，所述谐振电路包括串联的电容和电感。

优选的，在上述的基于电力载波数据传输电路中，还包括一路功放电路和一路解调电路；

所述功放电路和所述解调电路置于所述耦合变压器之后。

优选的，在上述的基于电力载波数据传输电路中，所述串联的电容均为安规电容，电感均为穿心电感。

优选的，在上述的基于电力载波数据传输电路中，所述保护二极管型号为P6KE24CA。

上述技术方案中具有如下有益效果：

本发明实施例将基于电力载波数据传输电路进行了简化，只在三相四线制输电线路的380V侧使用三颗电容进行耦合及隔离，通过隔离将得到的弱电信号直接进行短接，这样，后续只需要连接一个耦合变压器即可，因此，与现有基于电力载波数据传输电路相比，本发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路在耦合变压器上减少了2/3的物料，节省了成本，另外电路结构也变得简单，同时为了实现载波数据传输的同步性，交流电网电压的过零点检测准确性显得更为重要，增加了一组低功耗过零检测电路，具有低功耗，高精度，抗干扰能力强等特点。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1 为本发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路的一种结构示意图。

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。

目前的基于电力载波数据传输电路一般包括耦合变压器、安规电容、高压电容、TVS二极管等，基本是简单地将三个单相低压电力载波耦合电路组合放置在同一块电路板上以形成三相耦合。这种设计是将三个独立的耦合电路进行简单的组合，其输入输出均为3路，这样就导致需要3路功率放大电路以及3路解调电路，使得元器件多，电路结构复杂，成本高。

参见图1， 本发明实施例提供一种基于电力载波数据传输电路，包括谐振电路组、保护二极管DT1、一个耦合变压器T1；谐振电路组包括第一谐振电路、第二谐振电路、以及第三谐振电路。

该基于电力载波数据传输电路应用于三相四线制输电线路，三相四线制输电线路包括A相、B相、C相以及中性线N。第一谐振电路设置于A相上，第二谐振电路设置于B相上，第三谐振电路设置于C相上；保护二极管设置于耦合变压器初级端两引脚之间；所述谐振电路组位于所述保护二极管之间；所述耦合变压器置于所述保护二极管之后。

需要说明的是，保护二极管仅设置了DT1，该保护二极管的主要作用是强制将接收到的信号钳位到22V，以便于后级弱电电路的处理，有效避免后级电路被大的电压信号损坏。优选的，上述的保护二极管可以选用型号为P6KE24CA的TVS保护二极管。

T1为耦合变压器，耦合变压器可以将发送信号耦合到市电线路，同时，耦合变压器T1还提供一定的变比，起到将发送信号电流增强的目的。

本发明实施例将基于电力载波数据传输电路进行了简化，只在三相四线制输电线路的380V侧使用三颗电容进行耦合及隔离，通过隔离将得到的弱电信号直接进行短接，这样，后续只需要连接一个耦合变压器即可，因此，与现有基于电力载波数据传输电路相比，本发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路在耦合变压器上减少了2/3的物料，节省了成本，另外电路结构也变得简单。

进一步的，基于电力载波数据传输电路还可以包括一路功放电路和一路解调电路，该功放电路和解调电路置于耦合变压器之后，功放电路和解调电路为并列两路，功放电路用于发送，解调电路用于接收。本发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路只需提供一个耦合变压器、一路功放电路和一路解调电路即可实现原有三相耦合电路的功能，而与现有基于电力载波数据传输电路相比，本发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路在耦合变压器、功放电路和解调电路上减少了2/3的物料，因此，发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路节省了成本，另外电路结构也变得简单。

另外，由于三相低压电力载波通讯模块外形有相关的标准，而现有基于电力载波数据传输电路的设计在特定的外形下增加了数量及电路复杂度，为布局布线带来困难，且强弱电距离不易控制，导致产品耐压性能降低。而本发明实施例提供的基于电力载波数据传输电路，由于后续只接一个耦合变压器、一路功放电路和一路解调电路，因此，在布局布线上相较于现有的三相耦合电路简单，且增加了强弱电距离。

在本发明其他实施例中，上述的谐振电路包括串联的电容和电感。如图1所示，C1和L1、C2和L2、C3和L3分别构成三组LC串联谐振电路，其谐振频率为通信设计频率，这样可以对电力线杂波信号起到滤波作用。其中的C1、C2、C3为安规电容，通过安规电容将将50Hz的市电信号进行隔离。L1、L2、L3为穿心电感。经过该谐振电路，220V市电上的大部分脉冲冲击，周期干扰均可得到有效过滤，进而达到保护弱电电路的目的。

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。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一、第二、第三等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (7)

1.一种基于电力载波数据传输电路，应用于三相四线制传输电路，所述三相四线制传输电路包括A相、B相、C相以及中性线N，其特征在于，包括谐振电路组、保护二极管、一个耦合变压器以及过零检测电路；所述谐振电路组包括第一谐振电路、第二谐振电路、以及第三谐振电路；

所述第一谐振电路设置于所述A相上，所述第二谐振电路设置于所述B相上，所述第三谐振电路设置于所述C相上；

所述保护二极管设置于耦合变压器初级端两引脚之间；

其中，所述谐振电路组位于所述保护二极管之间；所述耦合变压器置于所述保护二极管之后；

所述的过零检测电路包括光电耦合器，所述的光电耦合器的输入端1脚、2脚分别接在A相与中性线N，所述的光电耦合器的输出端3脚通过电阻R4连接在工作电压VCC，4脚接地。

2.根据权利要求1所述的基于电力载波数据传输电路，其特征在于，所述的过零检测电路包括与所述的光电耦合器并联的电容C1。

3.根据权利要求1所述的基于电力载波数据传输电路，其特征在于，所述的过零检测电路包括与所述的光电耦合器并联的二极管D1。

4.根据权利要求1所述的基于电力载波数据传输电路，其特征在于，所述谐振电路包括串联的电容和电感。

5.根据权利要求1所述的基于电力载波数据传输电路，其特征在于，还包括一路功放电路和一路解调电路；

所述功放电路和所述解调电路置于所述耦合变压器之后。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于电力载波数据传输电路，其特征在于，所述串联的电容均为安规电容，电感均为穿心电感。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的基于电力载波数据传输电路，其特征在于，所述保护二极管型号为P6KE24CA。