CN110830082B - 一种电力线宽带载波集中器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线宽带载波集中器，包括三相耦合收发电路、正交频分复用电路、模拟前端、宽带载波处理器、路径选择模块；三相耦合收发电路对电力信号进行三相载波耦合和分时收发，并传输至正交频分复用电路；正交频分复用电路将电力信号调制到固定频率带宽的载波上，并由模拟前端对信号进行滤波和自适应功率放大，并传输至宽带载波处理器；宽带载波处理器通过PLC信号接口连接至主站；路径选择模块用于计算集中器到若干采集器的最佳路径，根据最佳路径进行动态路由。本发明解决了长期以来电力线载波通信技术不稳定、干扰大的问题，并且通过获取集中器到采集器的最佳路径，能够大大提高用电终端数据的传输速率和时效性。

Description

一种电力线宽带载波集中器

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，特别涉及一种电力线宽带载波集中器。

背景技术

电力线载波通讯(PowerLine Communication，PLC)，是一种通过电线进行数据传输的通信技术，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。目前，电力线载波技术日渐主导电力系统和民用生活的通讯方式。根据载波频率、载波速率、载波调制方式的不同，行业内部分为窄带和宽带两电力通信大阵营。

近年来，随着国家电网公司智能电网建设的推进，用电信息采集系统正在逐步完善，人们的用电终端越来越趋于智能化，实现智能抄表、远程通信和远程控制变得原来越重要。现有的智能电能表自动抄表系统，大都采取窄带电力线载波或Zigbee、475MHz小无线等通信方式，此类通信方式存在距离较短、传输干扰大、抄表速度慢、抄表状态不稳定等问题，所传输的数据量有限，并且功能比较单一，使用电终端的数据的可靠性和数据传输实时性大打折扣。

然而随着集中抄表技术发展成熟，集中器需要采集的数据量越来越大，采用现有技术对整个系统中的电表进行自动抄表，一次可能需要几小时，甚至于十多个小时才能完成，可见现有的窄带电力载波技术的传输能力、和单一的功能无法适应现在越来越成熟、庞大的集中抄表系统。

因此，提供一种时效性强、操作功能更全面，使用更方便的双通道宽带载波采集器，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电力线宽带载波集中器，可以通过电力线直接采集电能数据并进行电能数据的宽带传输，增强了电力线载波通讯的稳定性，传输效率高，操作功能更全面。为实现上述目的其具体方案如下：

一种电力线宽带载波集中器，包括三相耦合收发电路、正交频分复用电路、模拟前端、宽带载波处理器、路径选择模块；

其中，所述三相耦合收发电路通过电力线连接若干采集器，对电力信号进行三相载波耦合和三相分时收发，并传输至所述正交频分复用电路；

所述正交频分复用电路将电力信号调制到固定频率带宽的载波上，并由所述模拟前端对信号进行滤波和自适应功率放大；

所述模拟前端连接所述宽带载波处理器，并将经过滤波和功率放大的电力信号传输至所述宽带载波处理器；

所述宽带载波处理器通过PLC信号接口连接至主站；所述宽带载波处理器还连接路由器和所述路径选择模块，所述路径选择模块连接所述路由器，用于为辖下所述采集器分配IP地址，并计算所述集中器到若干所述采集器的最佳路径，根据所述最佳路径进行动态路由。

本发明宽带载波通讯采用正交频分复用技术，解决了长期以来电力线载波通信技术不稳定、不可靠、信号衰减大、传输带宽和距离受限制等问题，提供了一种非常有效的抗信道失真的传输方式，所述模拟前端对正交频分复用电路输出的模拟信号进行滤波和功率放大处理，并传输至所述宽带载波处理器，有效提高了电力线载波集中器抗干扰能力；通过所述路径选择模块获取集中器到采集器的最佳路径，能够大大提高用电终端数据的传输速率和时效性。

优选的，所述三相耦合收发电路包括三相载波信号耦合电路和三相分时收发电路，其中所述三相载波信号耦合电路的输入端与所述采集器连接；所述三相载波信号耦合电路的输出端连接所述三相分时收发电路的输入端；所述三相分时收发电路的输出端连接至所述正交频分复用电路的输入端。

优选的，还包括缓存器，所述缓存器连接所述宽带载波处理器，用于实时存储从所述采集器采集的电力数据；所述缓存器设定缓存时间上限，对于在所述缓存器内存储时间超过时间上限的电力数据转存至数据库内，所述数据库与所述主站连接。时间上限的设定能够保证单次数据传输接收的完整性，对于超过时间上限的两次数据采集，被判断为不同次的电力数据，准确区分历史完整电力数据和新采集的暂不完整电力数据，将历史电力数据保存至数据库，能够实现主站对各个采集器历史电力数据的实时查询。

优选的，所述电力数据包括用户表号、用户电量、抄表时间、采集器工作状态和通讯状态。

优选的，还包括下载模块，所述下载模块接收所述主站发出的远程在线程序更新请求以及程序包，将所述程序包下载至所述宽带载波处理器完成程序包的解压缩并安装。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块的输入端连接三相电源，所述电源模块的输出端连接所述宽带载波处理器。

本发明公开的一种电力线宽带载波集中器，具有以下有益效果：

1、将频分复用技术与宽带载波技术在电力线数据采集中进行有机结合，扬长避短，避免了采用单纯电力线通信的弊端，可极大的提高抄表成功率，高效高质的完成主站与采集器的交互，解决低压采集结构的组网、传输瓶颈问题，具有实抄率高、通信效果好、运行状况稳定等优势，使电信息采集系统真正走向实用；

2、通过增加路径选择模块能够大大提高用电终端数据的传输速率和时效性，通过增加下载模块、缓存器功能模块，使得集中器的控制和操作功能更全面，使用更方便和人性化。

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为本发明公开的一种电力线宽带载波集中器的电路结构示意图。

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。

参见图1所示，本发明公开了一种电力线宽带载波集中器，包括三相耦合收发电路1、正交频分复用电路2、模拟前端3、宽带载波处理器4、路径选择模块5；其中，三相耦合收发电路1通过电力线连接若干采集器，对电力信号进行三相载波耦合和三相分时收发，并传输至正交频分复用电路2；正交频分复用电路2将电力信号调制到固定频率带宽的载波上，并由模拟前端3对信号进行滤波和自适应功率放大；模拟前端3连接宽带载波处理器4，并将经过滤波和功率放大的电力信号传输至宽带载波处理器4；宽带载波处理器4通过PLC信号接口6连接至主站；宽带载波处理器4还连接路由器和路径选择模块5，路径选择模块5连接路由器，用于为辖下采集器分配IP地址，并计算集中器到若干采集器的最佳路径，根据最佳路径进行动态路由。

集中器需要向用户抄表时，产生该用户的数据请求信息，用正交频分复用电路调制用户的电力数据信息并发送给主站，在预设时间上限内收到正交频分复用电路调制数据的，作抄表成功处理。

为了进一步优化上述技术方案，三相耦合收发电路1包括三相载波信号耦合电路和三相分时收发电路，其中三相载波信号耦合电路的输入端与采集器连接；三相载波信号耦合电路的输出端连接三相分时收发电路的输入端；三相分时收发电路的输出端连接至正交频分复用电路2的输入端。

在一个实施例中，三相载波信号耦合电路由A相载波信号耦合电路、B相载波信号耦合电路和C相载波信号耦合电路组成，三相分时收发电路由A相分时收发电路、B相分时收发电路和C相分时收发电路组成，其中，A相载波信号耦合电路的输入端与电力线的A相电力线连接，B相载波信号耦合电路的输入端与电力线的B相电力线连接，C相载波信号耦合电路的输入端与电力线的A相电力线连接；A相载波信号耦合电路的收发端与A相分时收发电路的收发端连接，B相载波信号耦合电路的收发端与B相分时收发电路的收发端连接，C相载波信号耦合电路的收发端与C相分时收发电路的收发端连接，A相分时收发电路的接收输出端、B相分时收发电路的接收输出端、C相分时收发电路的接收输出端通过电力载波滤波电路的滤波输出端与电力载波处理器的接收输入端连接；电力载波处理器的发送输出端与发送放大电路的发送输入端连接，发送放大电路的发送输出端分别与A相分时收发电路的发送输入端、B相分时收发电路的发送输入端和C相分时收发电路的发送输入端连接。

为了进一步优化上述技术方案，还包括缓存器8，缓存器8连接宽带载波处理器4，用于实时存储从采集器采集的电力数据；缓存器8设定缓存时间上限，对于在缓存器内存储时间超过时间上限的电力数据转存至数据库内，数据库与主站连接。

在一个实施例中，若当次电力数据的采集时间距上一次电力数据的采集时间未超过时间上限，则判断为同期的电力数据采集过程，采集的电力数据暂存在缓存器中；若在上一次电力数据后的时间上限规定的时间范围内，一直未检测到采集的电力数据，则判断为本期的电力数据采集过程已经结束，则将所采集的电力数据转存至数据库中。主站可以实时查询数据库中的数据信息。

为了进一步优化上述技术方案，电力数据包括用户表号、用户电量、抄表时间、采集器工作状态和通讯状态。

其中采集器工作状态包括状态异常，和状态正常两种状态码字；通讯状态包括采集器到集中器的电力线是否出现故障信息。

为了进一步优化上述技术方案，还包括下载模块7，下载模块7接收主站发出的远程在线程序更新请求以及程序包，将程序包下载至宽带载波处理器4完成程序包的解压缩并安装。

在电力系统中经常会依据实际情况对电力线的布局进行调整，其中宽带载波处理器中对集中器的参数设置就需要进行适应性的调整，并且，当主站对采集器提出新的电力数据需求时，就需要更换新的集中器。通过下载模块的设置能够有效减少维护成本，可以实时更新宽带载波处理器的程序，以满足对电力数据采集的不同需求。

为了进一步优化上述技术方案，还包括电源模块10，电源模块10的输入端连接三相电源，电源模块10的输出端连接宽带载波处理器4。

以上对本发明所提供的一种电力线宽带载波集中器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二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。

Claims (6)

1.一种电力线宽带载波集中器，其特征在于：包括三相耦合收发电路(1)、正交频分复用电路(2)、模拟前端(3)、宽带载波处理器(4)、路径选择模块(5)；

其中，所述三相耦合收发电路(1)通过电力线连接若干采集器，对电力信号进行三相载波耦合和三相分时收发，并传输至所述正交频分复用电路(2)；

所述正交频分复用电路(2)将电力信号调制到固定频率带宽的载波上，并由所述模拟前端(3)对信号进行滤波和自适应功率放大；

所述模拟前端(3)连接所述宽带载波处理器(4)，并将经过滤波和功率放大的电力信号传输至所述宽带载波处理器(4)；

所述宽带载波处理器(4)通过PLC信号接口(6)连接至主站；所述宽带载波处理器(4)还连接路由器和所述路径选择模块(5)，所述路径选择模块(5)连接所述路由器，用于为辖下所述采集器分配IP地址，并计算所述集中器到若干所述采集器的最佳路径，根据所述最佳路径进行动态路由。

2.根据权利要求1所述的一种电力线宽带载波集中器，其特征在于，所述三相耦合收发电路(1)包括三相载波信号耦合电路和三相分时收发电路，其中所述三相载波信号耦合电路的输入端与所述采集器连接；所述三相载波信号耦合电路的输出端连接所述三相分时收发电路的输入端；所述三相分时收发电路的输出端连接至所述正交频分复用电路(2)的输入端。

3.根据权利要求1所述的一种电力线宽带载波集中器，其特征在于，还包括缓存器(8)，所述缓存器(8)连接所述宽带载波处理器(4)，用于实时存储从所述采集器采集的电力数据；所述缓存器(8)设定缓存时间上限，对于在所述缓存器内存储时间超过时间上限的电力数据转存至数据库内，所述数据库与所述主站连接。

4.根据权利要求3所述的一种电力线宽带载波集中器，其特征在于，所述电力数据包括用户表号、用户电量、抄表时间、采集器工作状态和通讯状态。

5.根据权利要求1所述的一种电力线宽带载波集中器，其特征在于，还包括下载模块(7)，所述下载模块(7)接收所述主站发出的远程在线程序更新请求以及程序包，将所述程序包下载至所述宽带载波处理器(4)完成程序包的解压缩并安装。

6.根据权利要求1所述的一种电力线宽带载波集中器，其特征在于，还包括电源模块(10)，所述电源模块(10)的输入端连接三相电源，所述电源模块(10)的输出端连接所述宽带载波处理器(4)。

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