CN113452414A - 一种电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，通过非接触的方式，实现电力线载波近场双向通信；包括以下措施：在电力设备检测装置中设置载波调制解调器和与载波调制解调器配合的耦合天线；将电力设备检测装置的耦合天线与载波传输线置于靠拢的位置；利用交变磁力线达成耦合天线与载波传输线之间的信号传递，实现电力设备检测装置与被测设备的通信；其中，该被测设备内置有载波通信模块，该载波传输线是指与该载波通信模块相连的低压电力线，和/或，位于该被测设备内部能够供电力线载波在其上传输的线路。本发明结构简单、易于实现，能够消除带电作业造成的人身安全风险，提高工作效率。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备的检测，尤其涉及到电力设备检测装置的电力线载波通信。
背景技术
电力线载波通信（PLC）是利用现有的电力线，通过载波方式将数字信号进行传输的技术，已广泛应用于水电气热远程自动抄表、智能家居和自动化控制等领域。
电力线载波通信是利用电力线作为信息传输介质，在一端将载有信息的高频载波信号调制到具有220V或380V电压的电力线上，然后在另一端再把高频载波信号解调出来，实现数据信息的传输。
在对应用系统及设备进行检修时，需要将检测装置接入到电力线或被测设备上，使其与维护对象建立通信联系，由于电力线上带有高达220V/380V的交流电压，大多是带电进行作业，给检修人员的人身安全造成很大风险。
另外，检修时常常需要选取不同的检测接入点，反复的接线和拆除，更增加了安全风险，也降低了现场检修的工作效率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，能够消除带电作业造成的人身安全风险，提高工作效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，通过非接触的方式，实现电力线载波近场双向通信；包括以下措施：在电力设备检测装置中设置载波调制解调器和与载波调制解调器配合的耦合天线；将电力设备检测装置的耦合天线与载波传输线置于靠拢的位置；利用交变磁力线达成耦合天线与载波传输线之间的信号传递，实现电力设备检测装置与被测设备的通信；其中，该被测设备内置有载波通信模块，该载波传输线是指与该载波通信模块相连的低压电力线，和/或，位于该被测设备内部能够供电力线载波在其上传输的线路。
本发明的有益效果在于，提供一种非接触的通信方法，结构简单、易于实现，能够快速、可靠地建立电力线载波近场通信链接，消除带电作业造成的人身安全风险，提高工作效率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明的电力设备检测装置的相关硬件框架结构。
图2为采用本发明的电力线载波近场通信方法的系统结构的实施例一。
图3为采用本发明的电力线载波近场通信方法的系统结构的实施例二。
图4为本发明的电力线载波近场通信方法的载波信号耦合。
图5为本发明的电力线载波近场通信方法的措施架构。
其中，附图标记说明如下：10 系统 1 电力设备检测装置 11 主控单元 12 载波调制解调器 13 耦合天线 2 被测设备 22 载波通信模块 3 载波传输线。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
参见图1，图1为本发明的电力设备检测装置的相关硬件框架结构。该电力设备检测装置1包括主控单元11、与主控单元11配合的载波调制解调器12和与载波调制解调器12配合的耦合天线13。
参见图2，图2为采用本发明的电力线载波近场通信方法的系统结构的实施例一。该系统包括：电力设备检测装置1和若干被测设备2。电力设备检测装置1和若干设有载波通信模块22的被测设备2借助于载波传输线3为通信介质，通过交变磁力线4，达成通信。举例而言，电力设备检测装置1为手持设备，被测设备2为诸如计量用电能表之类的具有电力线载波通信功能的设备。
此时，载波传输线3是指与载波通信模块22相连的低压电力线。具体地，低压电力线主要用于传输诸如交流电压为220V（或110V）/380V、工频为50Hz（或者60 Hz）的电能。当进行载波通信时，则可以利用低压电力线作为传输载波信号的介质，这时低压电力线是电力线载波通信网络的重要组成部分。
参见图3，图3为采用本发明的电力线载波近场通信方法的系统结构的实施例二。此时，载波传输线3是指位于被测设备2内部能够供电力线载波在其上传输的线路。具体地，位于被测设备2内部能够供电力线载波在其上传输的线路，是指位于载波通信模块22内部的载波通信接口与低压电力线之间的那些回路，无论其是否经过耦合线圈与低压电力线连接。实施例二的工作原理与实施例一的工作原理相同，在此不再赘述。
参见图4，图4为本发明的电力线载波近场通信方法的载波信号耦合。载波传输线3在传输高频载波信号时，将会产生传导波和辐射波，在载波传输线3周围形成高频电磁场，产生交变磁力线4。
发射数据时，耦合天线13 发射由载波调制解调器12产生的高频载波信号，在载波传输线3 的周围产生交变磁力线4，载波传输线3 切割交变磁力线4获得高频载波信号电流，经被测设备2的载波通信模块22接收解调后，得到数据信息。
接收数据时，耦合天线13感应获得载波传输线3上的高频载波信号，经检测装置1的载波调制解调器12解调后，接收到数据信息。
参见图5，图5为本发明的电力线载波近场通信方法的措施架构。本发明提出一种电力设备检测装置的电力线载波近场通信的方法，其包括以下措施。
501、在电力设备检测装置1中设置载波调制解调器12和与载波调制解调器12配合的耦合天线13。
耦合天线13在其尺寸不变的情况下，品质因数Q 值与其线圈中的电流强度成正比，Q 值越大输出功率就越强。品质因数Q值与耦合天线13的传输带宽B 成反比。耦合天线13 回路既要有较高的载波信号加载效率和接收灵敏度，又能隔离低压输电网50Hz的工频及谐波信号。
举例而言，耦合天线13是在柔性电路板FPC上刻蚀的线圈。举例而言，耦合天线13是采用漆包线绕制成无磁芯线圈。在发送数据时，耦合天线13将高频载波信号加载到载波传输线3上。接收数据时，耦合天线13感应来自载波传输线3上的高频载波辐射信号。
503、将电力设备检测装置1的耦合天线13与载波传输线3置于靠拢的位置。
耦合天线13通过与载波传输线3耦合的方式来加载或获取载波信号，耦合天线13的方向与载波传输线3的方向将影响通信的效果和可靠性。耦合天线13所发射出的或者感应到的交变磁力线4的方向与载波传输线3的方向垂直时，能够获得最佳的通信效果。
举例而言，前述的靠拢是指相隔距离小于三十厘米，比如相隔距离在十个厘米，或者五个厘米、三两个厘米，甚至更小。
505、利用交变磁力线4达成耦合天线13与载波传输线3之间的信号传递，实现电力设备检测装置1与被测设备2的通信。
具体地，载波调制解调器12用于对载波信号进行调制和解调。在发送数据时，将来自主控单元11的需要发送的数据信号，调制为高频载波信号；在接收数据时，将耦合天线13所接收到的高频载波信号解调出来，得到还原数据，给到主控单元11。
本发明的有益效果在于，以非接触的方式，实现电力线载波近场双向通信。发送数据时，通过耦合天线13将高频载波调制信号加载到载波传输线3上；接收数据时，通过耦合天线13的感应作用接收载波传输线3上高频载波信号。结构简单、易于实现，能够快速、可靠地建立电力线载波近场通信链接，消除了带电作业造成的人身安全风险，提高工作效率。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于，通过非接触的方式，实现电力线载波近场双向通信；包括以下措施：在电力设备检测装置中设置载波调制解调器和与载波调制解调器配合的耦合天线；将电力设备检测装置的耦合天线与载波传输线置于靠拢的位置；利用交变磁力线达成耦合天线与载波传输线之间的信号传递，实现电力设备检测装置与被测设备的通信；其中，该被测设备内置有载波通信模块，该载波传输线是指与该载波通信模块相连的低压电力线，和/或，位于该被测设备内部能够供电力线载波在其上传输的线路。
2.根据权利要求1所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：发射数据时，耦合天线发射由载波调制解调器产生的高频载波信号，在载波传输线的周围产生交变磁力线，载波传输线切割交变磁力线获得高频载波信号电流，经被测设备接收解调后，得到数据信息；接收数据时，耦合天线感应获得载波传输线上的高频载波信号，经检测装置的载波调制解调器解调后，接收到数据信息。
3.根据权利要求1所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：载波传输线在传输高频载波信号时，会产生传导波和辐射波，在载波传输线周围形成高频电磁场，产生交变磁力线。
4.根据权利要求1所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：耦合天线在其尺寸不变的情况下，品质因数Q值与其线圈中的电流强度成正比，Q值越大输出功率就越强；耦合天线在其尺寸不变的情况下，品质因数Q值与耦合天线的传输带宽B成反比。
5.根据权利要求1所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：所述的位于该被测设备内部能够供电力线载波在其上传输的线路，是指位于该载波通信模块内部的载波通信接口与低压电力线之间的那些回路。
6.根据权利要求1所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：耦合天线是在柔性电路板FPC上刻蚀的线圈；或者，耦合天线是采用漆包线绕制成无磁芯线圈。
7.根据权利要求1所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：耦合天线所发射出的或者感应到的交变磁力线的方向与载波传输线的方向垂直。
8.根据权利要求1至8任一项所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：电力设备检测装置为一手持设备，包括主控单元、与主控单元配合的载波调制解调器和与载波调制解调器配合的耦合天线。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：该被测设备为具有电力线载波通信功能的设备。
10.根据权利要求9所述的电力设备检测装置的电力线载波近场通信方法，其特征在于：该被测设备为计量用电能表。
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