CN108092696A - 五相位智能电力线载波通信控制管理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及通信管理技术领域，尤其是一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置。一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置，服务器与internet网络连接，internet网络通过internet网络接入路由器连接主装置，主装置连接从装置。这种五相位智能电力线载波通信控制管理装置有效检测电力线载波环境的同时，提供有针对性的优化和治理手段，结合Nbiot通信技术，提高网络可靠性，弥补网络接入限制条件，提供电力线载波与LAN网络的转换中继，与广域网可靠对接，继承并充分利用原有的传统电力线网络，降低了通信布线改造成本；实现对非智能终端设备以及智能终端设备的控制目的。
Description
技术领域
本发明涉及通信管理技术领域，尤其是一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置。
背景技术
市场上的电力线载波通信设备（如电力猫等）是以输电线路为传输媒介的网络通信中继装置。通信方式为点到点通信，且发送设备与接收设备需挂载在相同导线才可实现通信（通常为双导线，如AN,BN,CN,NP/E等）；挂载于不同导线的设备间无法实现通信；由于其没有电力线载波环境检测及相应治理手段，常出现通信信号差，丢包率高，易受干扰等情况，且并无有效办法可以解决；网络连接方式单一，未结合与5G（Nbiot）及LAN网络转换联通的方法，无法有效融入智能化使用场景。
现有技术的不足：
1.电力线载波无电能检测的方法；无法利用检测后的数据来有效消除用电负荷对电力线载波通信的干扰；
2.需要对原有网络改造达成通讯、检测、控制等目的；需要重新规划用户通信网络，并且施工繁琐；
3.没有提供对原有电力线网络监测方法，无法及时定位电力线故障隐患；
4.无5G（Nbiot）通信技术，无线通信手段落后，且作为主要通信方式时信号质量差，干扰严重；无储能技术，无法实现智能模块的不间断管理。
5.对网关终端设备有依赖；无法兼容传统网络及无线通信方式；
6.智能终端设备接入、管理复杂，实现成本高。
发明内容
为了克服现有的通信设备存在的不足，本发明提供了一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置，服务器与internet网络连接，internet网络通过internet网络接入路由器连接主装置，主装置连接从装置。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，internet网络接入路由器连接中继装置。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，中继装置内安装有电力线载波通信芯片三、LAN接口模块、通信处理模块三和电源接口三，电力载波通信芯片三、LAN接口模块和通信处理模块三通过线缆连接电源接口三，电源接口三接入电力线与主装置连接，LAN接口模块与Internet网络接入路由器连接，电力线载波通信芯片三与LAN接口模块与通信处理模块三通过线路连接。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，主装置内安装有的Nbiot通信芯片、电力线载波通信芯片一、LAN/WIFI通信芯片一、通信处理模块一、电流互感器一、电压互感器、信号处理模块、存储模块和电能质量检测模块与电源接口一和备用电源模块通过线路连接，电源接口一接入电力线五相电源，电流互感器一和电压互感器分别串联、并联接入电力线五相电源，电流互感器一和电压互感器通过线路连接电能质量检测模块，电能质量检测模块通过线路连接信号处理模块，信号处理模块通过线路分别连接通信处理模块一、存储模块和备用电源模块，通信处理模块一通过线路连接电力载波通信芯片一、Nbiot通信芯片和LAN/WIFI通信芯片一。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，从装置内安装的电力线载波通信芯片二、信号/通信处理模块二和电流互感器二和电源接口二通过线路连接，电源接口二接入到电力线，电流互感器二串联在电源接口二接入的电力线，信号/通信处理模块通过线路连接电力载波通信芯片二，电力载波通信芯片二通过所接入电力线与主装置的电力载波通信芯片一连接。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，从装置内安装有wifi通信芯片二。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，中继装置上的电力线载波通信芯片三与主装置上的电力线载波通信芯片一通过电流载波方式连通，主装置上的电力线载波通信芯片一与从装置上的电力线载波通信芯片二通过电流载波方式连通。
本发明的有益效果是，这种五相位智能电力线载波通信控制管理装置有效检测电力线载波环境的同时，提供有针对性的优化和治理手段，结合Nbiot通信技术，提高网络可靠性，弥补网络接入限制条件，提供电力线载波与LAN的转换中继，与广域网可靠对接，继承并充分利用原有的传统电力线网络，降低了通信布线改造成本；实现对非智能终端设备以及智能终端设备的控制目的，其独有的五相电力载波通信技术，使主装置可以管理整个智能化场景中所有的从装置，大大降低了用户智能化改造的设备投入成本；创新的持续供电技术和NBiot网络技术相结合，在极端条件下确保智能模块的部分功能持续运行（主装置和从装置），最大限度实现智能化设备的不间断管理。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的主装置示意图；
图3是本发明的从装置示意图；
图4是本发明的中继装置示意图；
图中1、服务器，2、internet网络，3、internet网络接入路由器，4、中继装置，5、主装置，6、从装置、7、Nbiot通信芯片，8、电力线载波通信芯片一，9、wifi通信芯片，10、通信处理模块一，11、电流互感器一，12、电压互感器，13、信号处理模块，14、储存模块，15、电能质量检测模块，16、电源接口一，17、备用电源模块，18、电力线载波通信芯片二，19、wifi通信芯片二，20、通信接口模块二，21、电流互感器二，22、电源接口二，23、电力线载波通信芯片三，24、LAN接口模块，25、通信接口模块二，26、电源接口三。
具体实施方式
如图1-4是本发明的结构示意图，一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置，服务器1与internet网络2连接，internet网络2通过internet网络接入路由器3连接主装置5，主装置5连接从装置6。
这种五相位智能电力线载波通信控制管理装置以模块的形式将主装置5，从装置6连接到服务器1上，通过internet网络2和internet网络接入路由器3作为连接桥梁将其与服务器1连通，实现了通信连接，进而满足控制管路的需求。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，internet网络接入路由器3连接中继装置4。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，中继装置4内安装有电力线载波通信芯片三23、LAN接口模块24、通信处理模块三25和电源接口三26，电力载波通信芯片三23、LAN接口模块24和通信处理模块三25通过线缆连接电源接口三26，电源接口三26接入电力线与主装置5连接，LAN接口模块24与Internet网络接入路由器3连接，电力线载波通信芯片三23与LAN接口模块24与通信处理模块三25通过线路连接。
中继装置4下行由内置的电力载波通信芯片三23通过电源接口三26接入电力线的三相中任意两相导线与主装置5实现通信，上行由LAN接口模块24与Internet网络接入路由器3连接实现与internet网通信；电力线载波通信芯片三23与LAN接口模块24之间的数据转换通过通信处理模块三25实现。
中继装置实现电力线载波通信与LAN网络接入，充分兼容原有网络通信设备，施工简单。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，主装置5内安装有的Nbiot通信芯片7、电力线载波通信芯片一8、LAN/WIFI通信芯片一9、通信处理模块一10、电流互感器一11、电压互感器12、信号处理模块13、存储模块14)和电能质量检测模块15与电源接口一16和备用电源模块17通过线路连接，电源接口一16接入电力线五相电源，电流互感器一11和电压互感器12分别串联、并联接入电力线五相电源，电流互感器一11和电压互感器12通过线路连接电能质量检测模块15，电能质量检测模块15通过线路连接信号处理模块13，信号处理模块13通过线路分别连接通信处理模块一10、存储模块14和备用电源模块17，通信处理模块一10通过线路连接电力载波通信芯片一8、Nbiot通信芯片7和LAN/WIFI通信芯片一9。
如图2：电源接口一16接入电力线的五相A/B/C/N/Pe电源，电流互感器一11和电压互感器12分别串联、并联接入电力线五相，电流、电压信号输出端连接到电能质量检测模块15；电能质量检测模块15连接信号处理模块13；信号处理模块13分别连接通信处理模块一10，存储模块14和备用电源模块17；通信处理模块一10连接电力载波通信芯片一8、Nbiot通信芯片7和LAN/WIFI通信芯片一9，在不同条件下提供不同的通信数据交换方式。
主装置在电力线总接入端检测电力线信号质量，并记录总体的电能状态，统计源端的用电整体情况，并通过电力线载波通信与从装置联通。
从装置4内安装的电力线载波通信芯片二18、信号/通信处理模块二20和电流互感器二21和电源接口二22通过线路连接，电源接口二22接入到电力线，电流互感器二21串联在电源接口二22接入的电力线，信号/通信处理模块20通过线路连接电力载波通信芯片二19，电力载波通信芯片二19通过所接入电力线与主装置5的电力载波通信芯片一8连接。
如图3：电力线载波通信芯片二18上行通过电源接口二22接入电力线的任意两相，电流互感器二21串联在电源接口二22接入的电力线，检测所接入电力线的电流数值，并通过信号/通信处理模块20传送至电力载波通信芯片二19，电力载波通信芯片二19通过所接入电力线与主装置5的电力载波通信芯片一8通信。
从装置布放简单，不需要增加线路，直接接入电力线，充分利旧原有电力线网络，降低网络改造成本。通过与主装置连接采集单项电能状态，实现终端级的电力线质量检测、统计、控制。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，从装置4内安装有wifi通信芯片二19。
根据本发明的另一个实施例，进一步包括，中继装置4上的电力线载波通信芯片三23与主装置5上的电力线载波通信芯片一8通过电流载波方式连通，主装置5上的电力线载波通信芯片一8与从装置6上的电力线载波通信芯片二18通过电流载波方式连通。
中继装置4与主装置5之间通过电力载波方式实现通信；主装置5与从装置6之间通过电力载波方式实现通信。
这种五相位智能电力线载波通信控制管理装置：
1、主装置5处于电力线进线总线位置；
2、从装置6安装于电力线分线上与用电设备如开关，插座，家电内部等连接，这里可以直接与终端设备结点相连接或者通过wifi覆盖到所需要连接终端设备的位置；
3、中继装置4为可选：靠近internet接入路由器3的并且接入电力线分线上AN/BN/CN/ANPe/BNpe/CNPe任意方式都可以；
主装置5通过电流/电压互感器收集到电能质量参数，由电能质量检测管理模块15结合从装置6的状态检测参数，向用户发出预警并告知电力污染源位置，用户可根据预警指示在对应从装置6中加装电能质量治理模块15，改善电力线线路电能质量，同时提升电力线载波通信可靠性；
主装置5作为从装置6的网关设备，通过电力线载波通信芯片一8对从装置6管理，和从装置6设备建立点到点的连接。主装置5设备支持IEEE802.1q可以对5相A,B,C,N,Pe进行不同的vlan划分来连接、管理；而从装置6通过监测其所在线路的用电状态如是否有设备用电，开关是否接通，将获得的参数上行主装置，结合主装置5检测到的电能数据来达成不同相的电力参数管控；
中继装置4通过电力线载波通信芯片三23与主装置5的电力线载波通信芯片一连通，并且同时通过LAN接口模块24和internet网络接入internet网络接入路由器3连接，将主装置5的电力线载波信号转换成LAN接口信号传输给网络接入internet网络接入路由器3设备；
在某些特定场景下，主装置5需要通过5G网络Nbiot直接连接internet网络2。
本发明以电力线电流参数I反馈举例说明：
监测参数：主装置5实时检测电力线总线电流I总、并记录时间Ti总、电流值Vi总，通过和设置预警Vi警比较，判断是否发出告警，上报管理系统；从装置6实时检测所在电力线分线电流I分1、并记录时间Ti分1、电流值Vi分1，通过和设置预警Vi分1比较，判断是否发出告警，通过电力线载波通信发送信息给主装置5，由主装置5记录各从装置6发送的信息，再由主装置5通过中继装置34上送到internet网络路由器3上送服务器1管理。
控制参数：控制信号由管理平台下发到internet网络路由器3，internet网络3通过中继装置4传送给主装置5，再由主装置5经过参数识别，通过电力线载波传递给具体哪一个从装置6，最后从装置6控制终端设备实现控制功能。
本发明的工作原理：
智能主装置5安装在用户进户端的配电箱内，经由电压互感器一12、电流互感器一11件与进户端的五项A/B/C/P/N电力线并联和串联获取电力参数信号，设置每项接入局域网标签，用来区分每一项信号，数据信息存储模块14及信号处理模块13在主装置5汇总后发送出来。设置Nbiot通信芯片7与internet网络2联通的参数和网络连接优先级，设置wifi通信芯片一9接入网络参数和网络连接优先级，设置电力线载波通信芯片一8通信参数和网络连接优先级，使智能主装置5可以通过Nbiot模块或者wifi接入可选LAN网络或者电力线载波通信网络与internet接通并且互为备份，按连接优先级来选择主装置5是通过哪一种方式接入广域网络。设置电能质量治理模块15参数指标电流、电压、谐波、漏电等并与控制器联动，实时记录检测到的参数指标，并与预设值参数比较，发出预警信号，告知客户需安装电能质量治理模组15的从装置6。插入备用电源模块17，在装置电源接口一16无电状态启动备用电源，提供智能主装置5无间断供电。确保主装置5对电力线不稳定或者非正常状态的信息记录。
智能中继装置4安装在用户弱电箱与internet接入路由器3通过LAN接口模块24，电源接口三26接入电力线分项线路，一方面提供智能中继装置4所需电源，另一方面电力线分项线路与主装置5通过电力线载波通信芯片三23通信连接。
智能从装置6安装在各个分项线路中，由电源接口二22接入电力线网络，可以直接与终端设备/负载连接电力线载波通信芯片二18，同时通过设置wifi通信芯片二19来覆盖终端设备/负载的状态控制。同时智能从装置6的电流互感器二21件与电力线的一项A/B/C中一项以及N项串联获取电力参数信号。设置电能治理参数指标电流、电压、谐波、漏电等并与控制器联动，实时记录检测到的参数指标，并与预设值参数比较，发出预警信号，通知用户需加装电能治理模组的从装置位置。
通过以上设置成功后，由智能从装置6与智能终端设备配对，完成参数对接，形成联动，非智能终端设备转换成从装置控制后设置改从装置设备记录编号，完成对非智能终端设备对接配对。
参数反馈流程是从装置6将获取参数信号通过电力线载波通信芯片二18发送至智能主装置5，智能主装置5将各路信号汇总，通过Nbiot方式或者LAN网络internet接入路由器3由智能从设备的电力线载波通过转化为LAN网络通信发送至服务器端，完成设备的远程控制、监测和管理。
控制过程流程是由管理工程师/用户从服务器端1PC或者APP平台发送控制信号给智能主装置，在由智能主装置5通过识别控制信号中所带分项线路及设备编码信息发送至具体终端设备，完成参数调整、以及设备状态切换、开关电源等控制。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，服务器（1）与internet网络（2）连接，internet网络（2）通过internet网络接入路由器（3）连接主装置（5），主装置（5）连接从装置（6）。
2.根据权利要求1所述的五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，internet网络接入路由器（3）连接中继装置（4）。
3.根据权利要求2所述的五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，中继装置（4）内安装有电力线载波通信芯片三（23）、LAN接口模块（24）、通信处理模块三（25）和电源接口三（26），电力载波通信芯片三（23）、LAN接口模块（24）和通信处理模块三（25）通过线缆连接电源接口三（26），电源接口三（26）接入电力线与主装置（5）连接，LAN接口模块（24）与Internet网络接入路由器（3）连接，电力线载波通信芯片三（23）与LAN接口模块（24）与通信处理模块三（25）通过线路连接。
4.根据权利要求1所述的五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，主装置（5）内安装有的Nbiot通信芯片（7）、电力线载波通信芯片一（8）、LAN/WIFI通信芯片一（9）、通信处理模块一（10）、电流互感器一（11）、电压互感器（12）、信号处理模块（13）、存储模块(14)和电能质量检测模块（15）与电源接口一（16）和备用电源模块（17）通过线路连接，电源接口一（16）接入电力线五相电源，电流互感器一（11）和电压互感器（12）分别串联、并联接入电力线五相电源，电流互感器一（11）和电压互感器（12）通过线路连接电能质量检测模块（15），电能质量检测模块（15）通过线路连接信号处理模块（13），信号处理模块（13）通过线路分别连接通信处理模块一（10）、存储模块（14）和备用电源模块（17），通信处理模块一（10）通过线路连接电力载波通信芯片一（8）、Nbiot通信芯片（7）和LAN/WIFI通信芯片一（9）。
5.根据权利要求1所述的五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，从装置（4）内安装的电力线载波通信芯片二（18）、信号/通信处理模块二（20）和电流互感器二（21）和电源接口二（22）通过线路连接，电源接口二（22）接入到电力线，电流互感器二（21）串联在电源接口二（22）接入的电力线，信号/通信处理模块（20）通过线路连接电力载波通信芯片二（19），电力载波通信芯片二（19）通过所接入电力线与主装置（5）的电力载波通信芯片一（8）连接。
6.根据权利要求5所述的五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，从装置（4）内安装有wifi通信芯片二（19）。
7.根据权利要求3或4或5所述的五相位智能电力线载波通信控制管理装置，其特征是，中继装置（4）上的电力线载波通信芯片三（23）与主装置（5）上的电力线载波通信芯片一（8）通过电流载波方式连通，主装置（5）上的电力线载波通信芯片一（8）与从装置（6）上的电力线载波通信芯片二（18）通过电流载波方式连通。
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| CN110518938A (zh) * | 2019-08-01 | 2019-11-29 | 国网上海市电力公司 | 一种低压配电网电力线载波通信性能测试用模拟系统 |
| CN115856423A (zh) * | 2023-03-01 | 2023-03-28 | 青岛高科通信股份有限公司 | 一种电子电能表改造装置及抄表系统 |
| CN115856423B (zh) * | 2023-03-01 | 2023-07-07 | 青岛高科通信股份有限公司 | 一种电子电能表改造装置及抄表系统 |
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