CN112422155B - 一种载波跨相通信方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种载波跨相通信方法及装置。载波跨相通信方法包括：确定第一相线线路上传输的交流电的相位；基于第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号，其中，预设相位的个数等于3的整数倍，预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个；从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号，实现了载波信号高可靠新、高稳定性的跨相传输。

Description

一种载波跨相通信方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及电力载波通信技术领域，尤其涉及一种载波跨相通信方法及装置。

背景技术

电力载波通信技术是利用电力线进行数据传输，电力载波通信技术以其可靠性、经济性等方面的突出优势，在用电信息平台与系统建设方面被广泛运用。

然而，在实际电力载波通信中，因电力线本身的噪声干扰、负载变化大等问题，以及载波信号通信时信号衰减、串扰、同步等现象较为严重，导致载波通信的可靠性、稳定性大幅下降，且很难实现载波通信的跨相通信。

发明内容

本发明实施例提供一种载波跨相通信方法及装置，以实现载波信号高可靠新、高稳定性的跨相传输。

第一方面，本发明实施例提供了一种载波跨相通信方法，所述方法包括：

确定第一相线线路上传输的交流电的相位；

基于所述第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向所述第一相线线路连续发送同一载波信号；其中，所述预设相位的个数等于3的整数倍，所述预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个；

从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号。

可选地，所述交流电的频率为50赫兹或者60赫兹。

可选地，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号包括：

基于所述第二相线线路上传输的交流电的相位或者所述第三相线线路上传输的交流电的相位接收所述载波信号。

可选地，基于所述第一相线线路上传输的交流电的相位分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向所述第一相线线路连续发送同一载波信号之前还包括：

依次进行协议打包、扩频以及调制出载波信号。

可选地，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号包括：

依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出所述载波信号。

第二方面，本发明实施例还提供了一种载波跨相通信装置，所述装置用于执行第一方面所述的载波跨相通信方法，所述装置包括：

三相定时锁定模块，用于确定第一相线线路上传输的交流电的相位；

载波发送模块，用于基于所述第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向所述第一相线线路连续发送同一载波信号；其中，所述预设相位的个数等于3的整数倍，所述预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个；

采样解调模块，用于从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号。

可选地，所述三相定时锁定模块还用于确定所述第二相线线路上传输的交流电的相位以及确定所述第三相线线路上传输的交流电的相位；

所述载波发送模块还用于，依次进行协议打包、扩频以及调制出载波信号；

所述采样解调模块具体用于，依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出所述载波信号；其中，所述采样解调模块包括全数字调制/解调器。

可选地，还包括三相时隙调整模块；所述三相时隙调整模块用于，调整所述第一相线线路、所述第二相线线路以及所述第三相线线路上传输的载波信号的相位。

可选地，还包括：载波接收模块；所述载波接收模块用于依次通过互感器、高通滤波器、带通滤波器以及放大器从传输交流电的零线上接收所述载波信号；其中，所述载波接收模块包括：互感器、高通滤波器、带通滤波器以及放大器。

本发明实施例提供的载波跨相通信方法，通过确定第一相线线路上传输的交流电的相位，进而基于第一相线线路上传输的交流电的相位，通过分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号，其中，预设相位的个数等于3的整数倍，预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个，据此，当向第一相线线路上发送载波信号以使得载波信号在第一相线线路上传输时，在交流电的一个周期内，第二相线线路或者第三相线线路在任意预设相位时刻均能够接收到载波信号，即在任意预设相位时刻均能够从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号，实现了载波信号高可靠新、高稳定性的跨相传输。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种载波跨相通信方法的流程图；

图2是本发明实施例提供的相线线路上交流电过零点的波形示意图；

图3是本发明实施例提供的一种载波跨相通信装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种载波接收模块的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种载波跨相通信方法的流程图，可以由载波跨相通信装置执行，参见图1，所述方法包括：

S10，确定第一相线线路上传输的交流电的相位。

具体地，第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路为三相交流电的三条交流线路，此外，三相交流线路还包括一条零线线路，相线线路、零线线路上传输的信号包括交流电压信号和带有通讯信号的载波信号。

载波跨相通信装置可包括发送端和接收端，发送端利用交流电压相线和交流电压零线发送载波信号，相应的接收端利用交流电压相线和交流电压零线接收载波信号。可以是在发送端获取并确定第一相线线路上传输的交流电的相位，以便基于第一相线线路上传输的交流电的相位向第一相线线路发送载波信号，以通过第一相线线路传输载波信号。另外，本实施例中，在发送端确定第一相线线路上传输的交流电的相位之后，可以利用第一相线线路上传输的交流电的相位计算出第二相线线路上传输的交流电的相位以及第三相线线路上传输的交流电的相位。

S11，基于第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号；其中，预设相位的个数等于3的整数倍，预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个。

具体地，交流电的一个周期内包括交流电的多个相位时刻，不同的相位时刻对应交流电不同的相位。本实施例中，为了实现载波信号的高稳定性、高可靠性的跨相传输，基于第一相线线路上传输的交流电的相位，在交流电的一个周期内选择出多个相位时刻作为多个预设相位时刻，进而依次在多个预设相位时刻向第一相线线路发送同一载波信号，从而在第二相线线路或者第三相线线路上传输的交流电的对应于第一相线线路的任意预设相位的相位处，可以可靠、稳定地接收到第一相线线路上传输的载波信号，即实现了载波信号的高稳定性、高可靠新的跨相传输。

示例性地，图2是本发明实施例提供的相线线路上交流电过零点的波形示意图，参见图2，交流电的一个周期可以是相邻两个0°相位之间的时间长度，在第一相线线路交流电过零点的波形图A上，预设相位可以是0°、60°、120°、180°、240°以及300°。依次在0°、60°、120°、180°、240°以及300°对应的预设相位时刻向第一相线线路发送同一载波信号的过程中，从第二相线线路交流电过零点的波形图B上可以看出，在交流电的一个周期内，可以在第二相线线路上传输的交流电的120°、300°相位处均接收到第一相线线路上传输的载波信号；从第三相线线路交流电过零点的波形图C上可以看出，在交流电的一个周期内，可以在第三相线线路上传输的交流电的60°、240°相位处均接收第一相线线路上传输的载波信号。

另外，当依次在0°、60°、120°、180°、240°以及300°对应的预设相位时刻向第一相线线路发送同一载波信号时，可以理解为是在交流电的一个周期内，向第一相线线路连续发送了六次同一载波信号，即发送的次数为3的2倍。本实施例中，考虑到是三相交流电，为了保证第二相线线路上和第三相线线路上均能够跨相接收到第一相线线路上的载波信号，因此在交流电的一个周期内，向第一相线线路连续发送同一载波信号的次数可以是3的整数倍，即可是三次、六次或者九次等；预设相位的个数可以与所述次数相对应，即预设相位的个数是六个(0°、60°、120°、180°、240°以及300°)，那么对应的发送次数为六次。

由此可见，本发明实施例提供的载波跨相通信方法，在确定第一相线线路上传输的交流电的相位的基础上，可以基于第一相线线路上传输的交流电的相位，在交流电的一个周期内向第一相线线路连续发送多次(3的整数倍次)同一载波信号，从而便能够可靠、稳定地在第二相线线路上或者第三相线线路上接收到在第一相线线路上传输的载波信号，实现了载波信号的跨相传输。当然可以理解的是，除了能够在第二相线线路或者第三相线线路上接收在第一相线线路上传输的载波信号，也能够从第一相线线路上接收到所述载波信号。

S12，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号。

具体地，当通过在交流电的一个周期内，向第一相线线路连续发送多次(3的整数倍次)同一载波信号，使得载波信号可以跨相至第二相线线路上和/或第三相线线路上进行传输时，可以是在接收端从第二相线线路上和/或第三相线线路上接收所述载波信号，另外，也可以从交流电压零线上接收所述载波信号。

本发明实施例提供的载波跨相通信方法，通过在交流电的一个周期内，于发送端向一相电的线路上连续发送多次同一载波信号，便能够于接收端的另外两相电的线路上接收到所述载波信号。相较于现有技术而言，在利用电力线传输载波信号而想要在接收端的任意一相电的线路上接收载波信号时，无需于发送端的三相电的线路上均发送载波信号，且无需利用可靠性不高、稳定性不高的跨相串扰信号，方法简单，实用性高，而是能够于接收端的另外两相电的线路上接收到可靠、稳定的所述载波信号。

可选地，交流电的频率为50赫兹或者60赫兹。本实施例中，当交流电为市电220伏、50赫兹时，通过在交流电的每个50赫兹内，于发送端向一相电的线路上连续发送多次同一载波信号，从而于接收端的另外两相电的50赫兹的上升或者下降沿均可以接收到所述载波信号；其中，载波信号包括1个byte。

可选地，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号包括：基于第二相线线路上传输的交流电的相位或者第三相线线路上传输的交流电的相位接收载波信号。本实施例中，接收端接收到载波信号时，接收端第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的交流电的相位差，与发送端第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的交流电的相位差相同，因此，从传输交流电的第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号时，需基于第二相线线路上传输的交流电的相位或者第三相线线路上传输的交流电的相位接收。

可选地，基于第一相线线路上传输的交流电的相位分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号之前还包括：依次进行协议打包、扩频以及调制出载波信号。本实施例中，在发送端向第一相线线路发送载波信号之前，先将载波信号进行协议打包，以使载波信号依照通信协议传输，进而对载波信号进行扩频以及调制，以保证载波信号的稳定传输。

可选地，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号包括：依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出载波信号。本实施例中，在发送端对载波信号依次进行协议打包、扩频以及调制后，则相应地在接收端能够对载波信号依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出载波信号。

另外，本实施例中，对载波信号进行采样滤波之前，从传输交流电的零线上接收载波信号包括依次进行：获取传输交流电的零线上的电流信号、通过互感器将电流信号转换成电压信号、通过高通滤波器将电压信号中的直流/工频部分滤除、通过高影响因子带通滤波器将载波信号提取出来、通过放大器将提取出的载波信号进行放大，进而在接收端对放大后的载波信号进行采样滤波。

本发明实施例还提供一种载波跨相通信装置，所述装置用于执行上述技术方案中任一所述的载波跨相通信方法，图3是本发明实施例提供的一种载波跨相通信装置的结构示意图，参见图3，所述装置1包括：

三相定时锁定模块10，用于确定第一相线线路上传输的交流电的相位。载波发送模块20，用于基于第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号；其中，预设相位的个数等于3的整数倍，预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个。采样解调模块，用于从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号。

本实施例中，可在接收端和发送端分别设置一个所述载波跨相通信装置1。在发送端，载波跨相通信装置1与第一相线线路连接后，载波跨相通信装置1中的三相定时锁定模块10确定第一相线线路上传输的交流电的相位，进而载波发送模块20基于第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号。载波信号通过第一相线线路传输，在接收端，可通过载波跨相通信装置1中的采样解调模块30从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收载波信号，即通过本实施例提供的载波跨相通信装置1实现了载波信号的跨相传输、可靠性高且稳定性高的跨相获取。

可选地，三相定时锁定模块10还用于确定第二相线线路上传输的交流电的相位以及确定第三相线线路上传输的交流电的相位；载波发送模块20还用于，依次进行协议打包、扩频以及调制出载波信号；采样解调模块30具体用于，依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出载波信号；其中，采样解调模块30包括全数字调制/解调器。

具体地，接收端接收到载波信号时，接收端第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的交流电的相位差，与发送端第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的交流电的相位差相同，因此，在接收端，载波跨相通信装置1中的三相定时锁定模块10还用于确定第二相线线路上传输的交流电的相位以及确定第三相线线路上传输的交流电的相位。

本实施例中，接收端，载波跨相通信装置1可包括UART接口以在数据信号被协议解帧后输出载波信号至用户端；发送端，载波跨相通信装置1可包括UART接口，用于在对载波信号进行协议打包之前接收载波信号。

继续参见图3，载波发送模块20包括协议打包子模块24、扩频子模块23、调制子模块22以及载波上变频子模块21；其中，协议打包子模块24用于将通过UART接收到的载波信号进行协议打包，扩频子模块23和调制子模块22用于对协议打包后的载波信号进行口扩频和调制，进而载波上变频子模块21基于第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向第一相线线路连续发送同一载波信号，从而载波信号通过第一相线线路传输。

继续参见图3，采样解调模块30包括采样滤波子模块31、解调子模块32、解扩判决子模块33以及协议解帧子模块34；其中，采样滤波子模块31、解调子模块32、解扩判决子模块33以及协议解帧子模块34，以对依次经过协议打包子模块24、扩频子模块23、调制子模块22以及载波上变频子模块21进而在电力线上传输的载波信号依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出供用户端使用。

可选地，载波跨相通信装置1还包括三相时隙调整模块40；三相时隙调整模块40用于，调整第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的载波信号的相位。具体地，继续参见图3，三相定时锁定模块10用于分别确定第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的交流电的相位，相应的，三相时隙调整模块40用于在载波信号基于电力线传输的过程中稳定第一相线线路、第二相线线路以及第三相线线路上传输的交流电的相位差，从而保证在载波信号被跨相传输时所述相位差稳定，据此实现稳定、可靠的跨相通信。

可选地，图4是本发明实施例提供的一种载波接收模块50的电路图，载波跨相通信装置1可还包括：载波接收模块50；载波接收模块50用于依次通过互感器H、高通滤波器51、带通滤波器52以及放大器U从传输交流电的零线上接收载波信号；其中，载波接收模块50包括：互感器H、高通滤波器51、带通滤波器52以及放大器U。

具体地，采样解调模块30对载波信号进行采样滤波之前，载波接收模块50获取传输交流电的零线上的电流信号并通过其内的互感器H将电流信号转换为电压信号，参见图4，经互感器H转换到的电压信号再依次通过高通滤波器51将其中的直流/工频部分滤除、通过高影响因子带通滤波器52将载波信号提取出来，即经互感器H转换到的电压信号依次经过一次检波和二次检波，进而提取出的载波信号经放大器U放大后输入采样解调模块30。

其中，互感器H的第一端a连接第二相线线路或者第三相线线路，互感器H的第二端b连接零线线路。

高通滤波器51包括第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一电感L1和第一变压器D；第一电阻R1的第一端与互感器H的第一端a连接，第一电阻R1的第二端与互感器H的第二端b连接，第一电容C1的第一端与第一电阻R1的第一端连接，第一电容C1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，第二电阻R2的第二端与第一电感L1的第一端连接，第一电感L1的第二端与变压器D的第一端a1连接，变压器D的第二端b1与第二电阻R2的第一端连接，变压器D的第三端c1与高影响因子带通滤波器52连接，变压器D的第四端d1接地。

高影响因子带通滤波器52包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第二电容C2、第三电容C3以及第二电感L2；第三电阻R3的第一端与变压器D的第三端c1连接，第三电阻R3的第二端与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端与变压器D的第四端d1连接，第二电感L2的第一端与第二电容C2的第一端连接，第二电感L2的第二端与第二电容C2的第二端连接，第三电容C3的第一端与第二电感L2的第一端连接，第三电容C3的第二端与第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第五电阻R5的第一端连接，第五电阻R5的第一端与放大器U的第一输入端f1连接，第五电阻R5的第二端与放大器U的输出端e1连接，放大器U的第二输入端g1接地，采样解调模块30的输入端可与方法器的输出端e1连接。

另外，本实施例中，载波接收模块50可与载波跨相通信装置1的其它模块集成在一起，也可独立于其它模块而位于电力载波通信系统中。

本发明实施例提供的载波跨相通信方法和载波跨相通信装置属于相同的发明构思，两者能够实现相同的有益效果，重复内容不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种载波跨相通信方法，其特征在于，包括：

确定第一相线线路上传输的交流电的相位；

基于所述第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向所述第一相线线路连续发送同一载波信号；其中，所述预设相位的个数等于3的整数倍，所述预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个；

从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号；其中，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号包括：基于所述第二相线线路上传输的交流电的相位或者所述第三相线线路上传输的交流电的相位接收所述载波信号。

2.根据权利要求1所述的载波跨相通信方法，其特征在于，所述交流电的频率为50赫兹或者60赫兹。

3.根据权利要求1所述的载波跨相通信方法，其特征在于，基于所述第一相线线路上传输的交流电的相位分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向所述第一相线线路连续发送同一载波信号之前还包括：

依次进行协议打包、扩频以及调制出载波信号。

4.根据权利要求1所述的载波跨相通信方法，其特征在于，从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号包括：

依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出所述载波信号。

5.一种载波跨相通信装置，其特征在于，用于执行权利要求1-4任意一项所述的载波跨相通信方法，所述装置包括：

三相定时锁定模块，用于确定第一相线线路上传输的交流电的相位；

载波发送模块，用于基于所述第一相线线路上传输的交流电的相位，分别在交流电的一个周期内的多个预设相位时刻向所述第一相线线路连续发送同一载波信号；其中，所述预设相位的个数等于3的整数倍，所述预设相位包括0°、60°、120°、180°、240°以及300°中的至少三个；

采样解调模块，用于从传输交流电的零线、第二相线线路或者第三相线线路上接收所述载波信号。

6.根据权利要求5所述的载波跨相通信装置，其特征在于，

所述三相定时锁定模块还用于确定所述第二相线线路上传输的交流电的相位以及确定所述第三相线线路上传输的交流电的相位；

所述载波发送模块还用于，依次进行协议打包、扩频以及调制出载波信号；

所述采样解调模块具体用于，依次进行采样滤波、解调、解扩判决以及协议解帧出所述载波信号；其中，所述采样解调模块包括全数字调制/解调器。

7.根据权利要求5所述的载波跨相通信装置，其特征在于，还包括三相时隙调整模块；

所述三相时隙调整模块用于，调整所述第一相线线路、所述第二相线线路以及所述第三相线线路上传输的载波信号的相位。

8.根据权利要求5所述的载波跨相通信装置，其特征在于，还包括：载波接收模块；所述载波接收模块用于依次通过互感器、高通滤波器、带通滤波器以及放大器从传输交流电的零线上接收所述载波信号；其中，所述载波接收模块包括：互感器、高通滤波器、带通滤波器以及放大器。

Images