CN107276635A - 一种集中器的载波通信模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集中器的载波通信模块，包括：主控电路与载波收发电路相连接，用于将待发送的数据进行调制以形成载波信号；载波收发电路与切换电路相连接，用于对主控电路传输的载波信号进行处理；切换电路与接口电路相连接，用于在主控电路的控制下，将处理后的载波信号传输至接口电路；接口电路用于通过耦合磁环，将切换电路传输的载波信号耦合至零线上进行发送。本发明提供的集中器的载波通信模块，可使宽带载波信号跳过载波衰减大的电力开关设备，直接注入用电侧设备的零线，有效提高集中器与用户侧用电信息采集设备之间的载波通信性能。

Description

一种集中器的载波通信模块

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种集中器的载波通信模块。

背景技术

目前，随着人们生活的发展，对电力线载波通信的要求也越来越高。电力线载波通信指利用电力线传输数据的一种通信方式。利用已有的电力线资源进行通信，既能满足通信需求，又可解决布线困难，且基础建设投资和日常维护费用低廉，因此电力线载波通信技术具有很高的经济性、便捷性和实用性。

在现有的电力线载波通信系统中，集中器是低压电力用户集中抄表系统的中央设备，安装在低压配电变压器的低压侧，通过低压电力线载波与用户电能表通讯。现有的集中器载波通信模块通过电容耦合方式将载波信号注入电力线。

但是，基于此，本发明的发明人发现，这种方式在集中器上的载波接口直接接触火线和零线，安全性低，并且，火线需要穿越过衰减大的电力开关设备，例如，大型的开关柜、刀闸等电力设备，线路阻抗小衰减大，导致通信成功率较低。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何提供一种集中器的载波通信模块，以解决现有的载波信号经过的信号通路阻抗小衰减大，通信成功率较低的问题。

解决方案

为解决以上技术问题，本发明在提供一种集中器的载波通信模块，所述载波通信模块包括：主控电路、载波收发电路、切换电路以及多个接口电路；所述主控电路与所述载波收发电路相连接，用于将待发送的数据进行调制以形成载波信号，并将所述调制后的载波信号传输给载波收发电路；所述载波收发电路与所述切换电路相连接，用于对所述主控电路传输的载波信号进行处理，并将所述处理后的信号传输至所述切换电路；所述切换电路与所述接口电路相连接，用于在所述主控电路的控制下，将处理后的载波信号传输至所述接口电路；所述接口电路用于通过耦合磁环，将所述切换电路传输的载波信号耦合至零线上进行发送。

在一种可能的实现方式中，所述接口电路还用于通过所述耦合磁环接收所述零线上传输的载波信号，并将所述零线上传输的载波信号传输至所述切换电路；所述切换电路还用于将所述接口电路传输的载波信号传输至所述载波收发电路；所述载波收发电路还用于对所述切换电路传输的载波信号进行滤波处理，将滤波处理后的载波信号传输至所述主控电路；所述主控电路还用于对所述载波收发电路传输的载波信号进行解调。

在一种可能的实现方式中，所述耦合磁环与开关柜的出线端零线耦合连接。

在一种可能的实现方式中，所述载波收发电路包括：功率放大电路；所述功率放大电路分别与所述主控电路以及所述切换电路相连接；所述功率放大电路用于对所述主控电路传输的载波信号进行功率放大，并将所述功率放大后的信号传输至所述切换电路。

在一种可能的实现方式中，所述载波收发电路包括：滤波电路以及载波放大电路；所述滤波电路用于对所述切换电路传输的载波信号进行滤波，将滤波后的载波信号传输至所述载波放大电路；所述载波放大电路用于对所述滤波电路传输的滤波后的载波信号进行放大处理，将放大处理后的载波信号传输至所述主控电路。

在一种可能的实现方式中，所述切换电路包括：开关驱动电路、模拟开关；所述模拟开关的数量与所述接口电路的数量相匹配；所述开关驱动电路在所述主控电路的控制下，通过模拟开关控制与所述模拟开关相对应的所述接口电路的通断。

在一种可能的实现方式中，所述接口电路包括：耦合变压器以及电容；所述耦合变压器的初级线圈与所述切换电路相连接，所述耦合变压器的次级线圈通过所述电容与所述耦合磁环相连接。

有益效果

本发明提供的集中器的载波通信模块，通过主控电路将待发送的数据进行调制以形成载波信号，所述载波收发电路对所述主控电路传输的载波信号进行处理，所述切换电路在所述主控电路的控制下，将处理后的载波信号传输至所述接口电路，所述接口电路通过耦合磁环，将所述切换电路传输的载波信号耦合至零线上进行发送，可使宽带载波信号跳过载波衰减大的电力开关设备，直接注入用电侧设备的零线，有效提高集中器与用户侧用电信息采集设备之间的载波通信性能。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本发明的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本发明的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本发明的原理。

图1示出本发明一实施例提供的集中器的载波通信模块的结构示意图；

图2示出本发明一实施例提供的集中器的载波通信模块的连接结构示意图；

图3示出本发明一实施例提供的载波收发电路的结构示意图；

图4示出本发明一实施例提供的切换电路的结构示意图；

图5示出本发明一实施例提供的接口电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

实施例1

图1示出本发明一实施例提供的集中器的载波通信模块的结构示意图，如图1所示，所述载波通信模块10包括：主控电路1、载波收发电路2、切换电路3以及多个接口电路4。

集中器的载波通信模块通过通信接口与集中器进行数据交互，集中器通过远程通信模块与主站交互。

所述主控电路1与所述载波收发电路2相连接，在集中器发送的信号的控制下，主控电路1将待发送的数据进行调制以形成载波信号，并将所述调制后的载波信号传输给载波收发电路2。

具体地，主控电路1控制载波通信模块整体工作，内置调制解调电路，调制解调载波信号，提供通用串行接口与集中器之间进行数据交互。

所述载波收发电路2与所述切换电路3相连接，用于对所述主控电路1传输的载波信号进行处理，并将所述处理后的信号传输至所述切换电路3。

所述切换电路3与所述接口电路4相连接，用于在所述主控电路1的控制下，将处理后的载波信号传输至所述接口电路4。

具体地，切换电路用于对不同载波信号接口的选择，用于多个载波回路的切换，不同回路之间采用分时复用的模式通信。

所述接口电路4用于通过耦合磁环，将所述切换电路3传输的载波信号耦合至零线上进行发送。

具体地，载波信号通过信号线接至外部耦合磁环，将载波信号耦合至用电设备侧的零线上。集中器载波通信模块安装在用电信息采集系统的集中器中，由集中器提供工作电源，集中器可安装在配电室内变压器后或者其他便于取电的位置。

由此，通过所述主控电路1将待发送的数据进行调制以形成载波信号，所述载波收发电路2对所述主控电路1传输的载波信号进行处理，所述切换电路3在所述主控电路1的控制下，将处理后的载波信号传输至所述接口电路4，所述接口电路4通过耦合磁环，将所述切换电路3传输的载波信号耦合至零线上进行发送，可使宽带载波信号跳过载波衰减大的电力开关设备，直接注入用电侧设备的零线，可有效提高集中器与用户侧用电信息采集设备之间的载波通信性能。

进一步地，所述接口电路4还用于通过所述耦合磁环接收所述零线上传输的载波信号，并将所述零线上传输的载波信号传输至所述切换电路3。

所述切换电路3将所述接口电路传输的载波信号传输至所述载波收发电路2。所述载波收发电路2还用于对所述切换电路3传输的载波信号进行滤波处理，将滤波处理后的载波信号传输至所述主控电路1；所述主控电路1还用于对所述载波收发电路2传输的载波信号进行解调。

需要说明的是，载波通信模块10设置在集中器上，实现集中器与用电采集终端之间的数据交互。本实施例中的载波通信模块以及耦合磁环可以安装在配电室、变电站、开关站等位置。

图2示出本发明一实施例提供的集中器的载波通信模块的连接结构示意图，如图2所示，在一种可能的实现方式中，所述耦合磁环与开关柜的出线端零线耦合连接。通过信号线将宽带载波信号引至开关柜出线端的零线耦合磁环处，在开关柜出线端零线处注入宽带载波信号。

由此，通过所述耦合磁环与开关柜的出线端零线耦合连接，这样避免了宽带载波信号直接穿过开关柜，可有效提高集中器与用户侧用电信息采集设备之间的载波通信性能。

实施例2

图3示出本发明一实施例提供的载波收发电路的结构示意图，本实施例在实施例一的基础上对载波收发电路2进行进一步限定。

在一种可能的实现方式中，所述载波收发电路2包括：功率放大电路21；所述功率放大电路21分别与所述主控电路1以及所述切换电路3相连接；所述功率放大电路21用于对所述主控电路1传输的载波信号进行功率放大，并将所述功率放大后的信号传输至所述切换电路3。

具体地，要发送的载波信号由主控电路1的载波输出接口输出至功率放大电路21，经过切换电路4接至对应的接口电路4，经由零线耦合磁环注入电力线的零线上。

在一种可能的实现方式中，所述载波收发电路2包括：滤波电路22以及载波放大电路23；所述滤波电路22用于对所述切换电路传输的载波信号进行滤波，将滤波后的载波信号传输至所述载波放大电路23；所述载波放大电路23用于对所述滤波电路22传输的滤波后的载波信号进行放大处理，将放大处理后的载波信号传输至所述主控电路1。

其中，滤波电路22可以为通滤波电路。

具体地，来自电力线零线的载波信号通过零线耦合磁环进入接口电路4，然后通过相应的切换电路3接入带通滤波电路，滤除高频及低频噪声后，经过载波放大电路23进行放大，接至主控电路1的载波输入接口。

由此，通过所述载波收发电路2包括：功率放大电路21和/或滤波电路22以及载波放大电路23，可对信号实现功放或滤波放大，进一步提高集中器与用户侧用电信息采集设备之间的载波通信性能。

实施例3

图4示出本发明一实施例提供的切换电路的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上对切换电路3进行进一步限定。

本实施例中，所述切换电路3包括：开关驱动电路31、模拟开关32。

所述模拟开关32的数量与所述接口电路4的数量相匹配；所述开关驱动电路31在所述主控电路1的控制下，通过模拟开关32控制与所述模拟开关32相对应的所述接口电路4的通断。

具体地，模拟开关32与所述接口电路4一一对应，也就是一个模拟开关32控制一个接口电路4的通断。

主控电路1使用GPIO控制驱动电路31以驱动模拟开关32，通过模拟开关32开启或关闭不同的信号通路，使载波收发电路2与不同的信号接口电路连通或断开，可实现多个回路的分时复用。

由此，本实施例通过所述模拟开关32的数量与所述接口电路4的数量相匹配；所述开关驱动电路31在所述主控电路1的控制下，通过模拟开关32控制与所述模拟开关32相对应的所述接口电路4的通断，使载波收发电路2与不同的信号接口电路连通或断开，可实现多个回路的分时复用。

实施例4

图5示出本发明一实施例提供的接口电路的结构示意图，本实施例在上述实施例的基础上对接口电路4进行进一步限定。

本实施例中，接口电路4包括：耦合变压器T1以及电容C1。

所述耦合变压器T1的初级线圈与所述切换电路相连接，所述耦合变压器T1的次级线圈通过所述电容C1与所述耦合磁环相连接。

具体地，采用耦合变压器T1进行信号隔离，使用安规电容C1直流隔离，引出载波信号线至信号注入位置的耦合磁环。

其中，所述耦合磁环可以是开口或者闭口的，组合后能够形成封闭磁路的磁环或组件，如两个C型半磁环组件可以组合成一个O型环。引出的载波信号线在耦合磁环上根据载波模块的带载能力和耦合效率选择缠绕不同的匝数。

由此，本实施例通过所述耦合变压器T1的初级线圈与所述切换电路相连接，所述耦合变压器T1的次级线圈通过所述电容C1与所述耦合磁环相连接，可使宽带载波信号跳过载波衰减大的电力开关设备，直接注入用电侧设备的零线，可有效提高集中器与用户侧用电信息采集设备之间的载波通信性能。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (7)

1.一种集中器的载波通信模块，其特征在于，所述载波通信模块包括：主控电路、载波收发电路、切换电路以及多个接口电路；

所述主控电路与所述载波收发电路相连接，用于将待发送的数据进行调制以形成载波信号，并将所述调制后的载波信号传输给载波收发电路；

所述载波收发电路与所述切换电路相连接，用于对所述主控电路传输的载波信号进行处理，并将所述处理后的信号传输至所述切换电路；

所述切换电路与所述接口电路相连接，用于在所述主控电路的控制下，将处理后的载波信号传输至所述接口电路；

所述接口电路用于通过耦合磁环，将所述切换电路传输的载波信号耦合至零线上进行发送。

2.根据权利要求1所述的载波通信模块，其特征在于，

所述接口电路还用于通过所述耦合磁环接收所述零线上传输的载波信号，并将所述零线上传输的载波信号传输至所述切换电路；

所述切换电路还用于将所述接口电路传输的载波信号传输至所述载波收发电路；

所述载波收发电路还用于对所述切换电路传输的载波信号进行滤波处理，将滤波处理后的载波信号传输至所述主控电路；

所述主控电路还用于对所述载波收发电路传输的载波信号进行解调。

3.根据权利要求1所述的载波通信模块，其特征在于，

所述耦合磁环与开关柜的出线端零线耦合连接。

4.根据权利要求1所述的载波通信模块，其特征在于，所述载波收发电路包括：功率放大电路；

所述功率放大电路分别与所述主控电路以及所述切换电路相连接；所述功率放大电路用于对所述主控电路传输的载波信号进行功率放大，并将所述功率放大后的信号传输至所述切换电路。

5.根据权利要求2或4所述的载波通信模块，其特征在于，所述载波收发电路包括：滤波电路以及载波放大电路；

所述滤波电路用于对所述切换电路传输的载波信号进行滤波，将滤波后的载波信号传输至所述载波放大电路；

所述载波放大电路用于对所述滤波电路传输的滤波后的载波信号进行放大处理，将放大处理后的载波信号传输至所述主控电路。

6.根据权利要求1或2所述的载波通信模块，其特征在于，所述切换电路包括：开关驱动电路、模拟开关；

所述模拟开关的数量与所述接口电路的数量相匹配；

所述开关驱动电路在所述主控电路的控制下，通过模拟开关控制与所述模拟开关相对应的所述接口电路的通断。

7.根据权利要求1或2所述的载波通信模块，其特征在于，所述接口电路包括：耦合变压器以及电容；

所述耦合变压器的初级线圈与所述切换电路相连接，所述耦合变压器的次级线圈通过所述电容与所述耦合磁环相连接。