CN115065051A - 信号注入电路及注入方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种信号注入电路及注入方法，该信号注入电路包括恒流发生模块和反馈模块；恒流发生模块用于根据频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块为导通状态时，输出恒流特征信号至反馈模块；频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；反馈模块用于根据恒流特征信号调整反馈信号；反馈信号用于反映恒流特征信号的发生状态。本申请的恒流特征信号对电网供电质量没有影响，提高了电力系统运行的可靠性，并且通过反馈信号可以提高低压电力台区物理拓扑识别的成功率，进而提高了物理拓扑识别的速率，确保了物理拓扑识别的可靠性。

Description

信号注入电路及注入方法

技术领域

本申请涉及电子电路技术领域，具体涉及一种信号注入电路及注入方法。

背景技术

低压电力台区是某台变压器低压供电的区域，划分台区是为了便于用电管理，以使得在人员分工、设备维护、电量计算、线损统计等方面的管理更科学规范。而物理拓扑结构作为低压电力台区信息化的核心，直接关系到低压电力台区信息处理的时效性和准确性。

目前可以通过逐级停电的方法来记录低压电力台区的物理拓扑结构，但是这种方法智能化程度低，只能在大维修过程中顺带记录，无法实现实时记录，与智能化工业时代不符；还有一种则是短路特征电流识别法，即在指定部位安装特征信号发生和识别装置，通过识别低压电力台区设备电流变化特点获得相关信息，但是这种方法由于引入了短路特征电流，而短路特征电流会引入较多高次谐波使得电压波形严重畸变，将对供电质量产生影响。

发明内容

本申请提供一种信号注入电路及注入方法，旨在解决现有的低压电力台区物理拓扑的发生方式会影响供电质量的问题。

第一方面，本申请提供一种信号注入电路，包括恒流发生模块和反馈模块；

恒流发生模块，用于根据频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块为导通状态时，输出恒流特征信号至反馈模块；频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；

反馈模块，用于根据恒流特征信号调整反馈信号；反馈信号用于反映恒流特征信号的发生状态。

在本申请一种可能的实现方式中，信号注入电路还包括电源模块，恒流发生模块连接有负载；

电源模块，用于根据低压电力台区的交流电压信号得到直流电压信号和稳压信号，并输出直流电压信号和稳压信号至恒流发生模块，以通过恒流发生模块为负载供电；

恒流发生模块，用于在导通状态时，使负载工作于恒流区，并得到表征负载工作于恒流区的恒流特征信号。

在本申请一种可能的实现方式中，电源模块包括整流单元和稳压单元；

整流单元，用于对交流电压信号进行整流，得到直流电压信号分别输出至稳压单元和恒流发生模块；

稳压单元，用于对直流电压信号进行稳压，得到稳压信号输出至恒流发生模块。

在本申请一种可能的实现方式中，恒流发生模块包括第一开关单元、第二开关单元和第一隔离开关单元；

第一隔离开关单元，用于根据频率驱动信号转换工作状态，当第一隔离开关单元为导通状态时，输出驱动控制信号至第一开关单元；

第二开关单元，用于根据稳压信号得到恒定电压信号，并在第一开关单元导通时导通，将恒定电压信号输出至第一开关单元；

第一开关单元，用于根据驱动控制信号导通，以将恒定电压信号输出至负载，并输出表征负载工作于恒流区的恒流特征信号至反馈模块。

在本申请一种可能的实现方式中，第一开关单元包括第一开关管，第二开关单元包括第二开关管，第一隔离开关单元包括第一光耦；

第一光耦的发光器的阳极接收频率驱动信号，第一光耦的受光器的一端连接参考地，另一端输出驱动控制信号至第一开关管的栅极；

第二开关管的栅极接收稳压信号，第二开关管的源极输出恒定电压信号至第一开关管的源极；

第一开关管的漏极输出恒定电压信号至负载，以及输出恒流特征信号至反馈模块。

在本申请一种可能的实现方式中，反馈模块包括第二隔离开关单元；

当第二隔离开关单元处于断开状态时，得到基于第一电平的反馈信号；

当第二隔离开关单元响应于恒流特征信号由断开状态转换为导通状态时，得到基于第二电平的反馈信号。

在本申请一种可能的实现方式中，反馈模块还包括转换单元，转换单元分别与恒流发生模块和第二隔离开关单元连接，转换单元用于将恒流特征信号转换为反馈控制信号输出至第二隔离开关单元。

在本申请一种可能的实现方式中，转换单元包括第十二电阻，第二隔离开关单元包括第二光耦，第十二电阻的一端接收恒流特征信号，另一端输出反馈控制信号至第二光耦的发光器的阳极，第二光耦的受光器输出反馈信号。

在本申请一种可能的实现方式中，信号注入电路还包括控制单元，控制单元分别与恒流发生模块和反馈模块连接；

控制单元，被配置为响应于低压电力台区的主站的注入信号向目标节点的恒流发生模块注入频率驱动信号，以及根据反馈模块输出的反馈信号判断恒流特征信号的发生状态。

第二方面，本申请还提供一种信号注入方法，该信号注入方法应用于第一方面的信号注入电路，该信号注入方法包括：

信号注入电路的恒流发生模块根据频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块为导通状态时，输出恒流特征信号至信号注入电路的反馈模块；频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；

反馈模块根据恒流特征信号调整反馈信号；反馈信号用于反映恒流特征信号的发生状态。

从以上内容可得出，本申请具有以下的有益效果：

本申请中，恒流发生模块根据用于低压电力台区物理拓扑识别的频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块处于导通状态时，输出恒流特征信号至反馈模块，反馈模块再基于该恒流特征信号调整反馈信号，以通过反馈信号反映恒流特征信号的发生状态，从而根据恒流特征信号的发生状态可以知道频率驱动信号是否注入，相较于现有的低压电力台区物理拓扑的发生方式会对供电质量产生影响来说，本申请的恒流特征信号对电网供电质量没有影响，提高了电力系统运行的可靠性，并且通过反馈信号可以提高低压电力台区物理拓扑识别的成功率，进而提高了物理拓扑识别的速率，确保了物理拓扑识别的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对本申请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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中提供的信号注入电路的一个结构示意图；

图2是本申请实施例中提供的信号注入电路的另一个结构示意图；

图3是本申请实施例中提供的信号注入电路的又一个结构示意图；

图4是本申请实施例中提供的电源模块的一个电路原理示意图；

图5是本申请实施例中提供的信号注入电路的一个电路原理示意图；

图6是本申请实施例中提供的信号注入方法的一个流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

需要指出的是，本申请实施例中“连接”可以理解为电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本申请，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本申请。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本申请的描述变得晦涩。因此，本申请并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

本申请提供一种信号注入电路及注入方法，以下分别对本申请的信号注入电路及注入方法进行详细说明。

首先，本申请提供一种信号注入电路，该信号注入电路可以在注入频率驱动信号之后，响应于该频率驱动信号调整反馈信号，从而根据反馈信号判断信号注入电路的工作状态，进而判断当前目标节点是否已注入频率驱动信号。

可以理解，对于一个低压电力台区来说，其可以有多个供电节点，各供电节点间可以通过一定的拓扑结构进行连接，同时低压电力台区内可以配置一主站与每个供电节点进行通讯，该主站可以向各供电节点发送控制指令例如信号注入指令等，或者获取各供电节点的工作情况及对控制指令的反馈，达到快速识别处理诸如线损、窃电、故障报警等异常信息的效果，从而保障用电安全，提高电力系统运行的可靠性。

请参阅图1，图1是本申请实施例中提供的信号注入电路的一个结构示意图，如图1所示，本申请实施例的信号注入电路包括恒流发生模块100和反馈模块200，其中，恒流发生模块100可以用于根据频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块100为导通状态时，输出恒流特征信号至反馈模块200，该频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；反馈模块200可以用于根据恒流特征信号调整反馈信号，该反馈信号可以用于反映恒流特征信号的发生状态。

可以理解的，对于一个树状拓扑结构的低压电力台区而言，由于电流的流向是从上往下的，因此，当主站向某一目标节点发出注入信号时，位于该目标节点上方的节点可以侦听到该注入信号，而位于该目标节点下方的节点无法侦听到注入信号，由此，主站可以依据拓扑结构中的各节点以及目标节点的反馈来确定目标节点与各节点之间的拓扑结构关系，针对拓扑结构中的每一个节点发出注入信号，便可以根据各节点的反馈确定该低压电力台区的物理拓扑结构。

当目标节点接收到主站发出的注入信号时，便可以向其对应的信号注入电路注入频率驱动信号，本申请实施例中，频率驱动信号可以是脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)信号，该PWM信号的幅值、频率、占空比或脉宽等参数均可以根据实际应用场景进行选择。

当恒流发生模块100接收到PWM信号后，便可以根据该PWM信号转换其自身工作状态，当恒流发生模块100响应于PWM信号导通时，该恒流发生模块可以输出恒流特征信号至反馈模块200。

本申请实施例中，恒流发生模块100可以配置有导通和断开两种工作状态，恒流发生模块100可以根据输入的PWM信号在该两种工作状态中进行转换，当恒流发生模块100响应于PWM信号导通时，可以输出恒流特征信号；而当恒流发生模块100响应于PWM信号断开时，恒流发生模块100无信号输出。

可以理解，为了避免对供电质量产生影响，该恒流特征信号可以是小电流信号，并且由于恒流特征信号是恒流发生模块100响应于PWM信号生成的，因此，该恒流特征信号的发生时间以及发生时长均与PWM信号相关。

举例来说，若PWM信号的占空比为70％，也就是说PWM信号的一个周期内，PWM信号为高电平的时间占整个周期的70％，假如PWM信号为高电平时，恒流发生模块100导通，由于当恒流发生模块100导通时，输出恒流特征信号，则该恒流特征信号的发生时长也是整个周期的70％，且发生时间与PWM信号为高电平的时间一致。

本申请实施例中，反馈模块200接收到恒流发生模块100输出的恒流特征信号后，可以根据该恒流特征信号调整反馈信号的输出，从而可以通过反馈信号反映恒流特征信号的发生状态，进一步的，便可以反映目标节点是否已注入频率驱动信号即PWM信号。

可以理解，反馈信号可以是一种数字信号，反馈模块200根据该恒流特征信号调整反馈信号的输出，举例来说可以是，假如预先将反馈模块200输出的反馈信号配置为常高状态，也就是说，在无恒流特征信号输入到反馈模块200时，反馈信号始终为高电平，而当反馈模块200接收到恒流特征信号后，可以响应于该恒流特征信号使输出的反馈信号由高电平转换为低电平，从而通过反馈信号的电平状态便可以反映恒流特征信号的发生状态。

同理，也可以预先将反馈模块200输出的反馈信号配置为常低状态，也就是说，在无恒流特征信号输入到反馈模块200时，反馈信号始终为低电平，而当反馈模块200接收到恒流特征信号后，可以响应于该恒流特征信号使输出的反馈信号由低电平转换为高电平，由此通过反馈信号的电平状态也可以反映恒流特征信号的发生状态。

值得注意的是，反馈模块200根据恒流特征信号调整反馈信号的输出，还可以采用其他的调整方式，能够通过反馈信号的改变反映恒流特征信号的发生状态的调整方式均可以应用于本申请，具体可以根据实际应用场景进行确定，此处不做具体限定。

本申请实施例中，恒流发生模块100根据用于低压电力台区物理拓扑识别的频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块100处于导通状态时，输出恒流特征信号至反馈模块200，反馈模块200再基于该恒流特征信号调整反馈信号，以通过反馈信号反映恒流特征信号的发生状态，从而根据恒流特征信号的发生状态可以知道频率驱动信号是否注入，相较于现有的低压电力台区物理拓扑的发生方式会对供电质量产生影响来说，本申请的恒流特征信号对电网供电质量没有影响，不用逐级停电记录，提高了电力系统运行的可靠性，并且通过反馈信号可以提高低压电力台区物理拓扑识别的成功率，进而提高了物理拓扑识别的速率，确保了物理拓扑识别的可靠性。

请参阅图2，图2是本申请实施例中提供的信号注入电路的另一个结构示意图，在本申请一些实施例中，信号注入电路还包括控制单元300，该控制单元300可以分别与恒流发生模块100和反馈模块200连接。

控制单元300可以被配置为响应于低压电力台区的主站的注入信号向目标节点的恒流发生模块100注入频率驱动信号，以及根据反馈模块200输出的反馈信号判断恒流特征信号的发生状态。

本申请实施例中，控制单元300可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)、单片机等集成有中央处理器、存储器、多种输入输出接口的集成电路芯片。

可以理解的，该控制单元300可以配置有通讯组件，以实现与主站的通信，当主站向目标节点发出注入信号时，控制单元300可以响应于该注入信号根据预先设定的注入时间以及频率驱动信号的相关参数如占空比、频率、幅值等，向恒流发生模块100注入频率驱动信号。

并且，控制单元300还可以接收反馈模块200输出的反馈信号，根据反馈信号的变化情况判断恒流发生模块100是否生成恒流特征信号，换句话说，也可以是通过反馈信号的变化情况判断是否有频率驱动信号注入恒流发生模块100。

另外，控制单元300还可以将目标节点的信号注入情况反馈至主站，以使得主站根据反馈信息确定注入情况，同时，主站还可以接收拓扑结构中其他节点的侦听反馈信息，从而通过反馈信息和侦听反馈信息构建目标节点与其他节点的拓扑关系。

请继续参阅图2，在本申请一些实施例中，信号注入电路还可以包括电源模块400，恒流发生模块100可以连接有负载500。电源模块400可以用于根据低压电力台区的交流电压信号得到直流电压信号和稳压信号，并输出直流电压信号和稳压信号至恒流发生模块100，以通过恒流发生模块100为负载500供电；恒流发生模块100还可以用于在导通状态时，使负载500工作于恒流区，并得到表征负载工作于恒流区的恒流特征信号。

由于低压电力台区是某一变压器低压供电的区域，因此，低压电力台区可以向电源模块400输出交流电压信号，本申请实施例中的电源模块400可以将低压电力台区的交流电压信号转换为直流电压信号和稳压信号后输出至恒流发生模块100，以通过恒流发生模块100向负载500供电。

可以理解的，低压电力台区的交流电压信号是随时间变化的弦波信号，若要使负载500工作于恒流区，则需要向负载500提供恒定电压或者恒定电流，因此，电源模块400可以对交流电压信号进行整流处理，得到直流电压信号，同时，由于该直流电压信号是脉动信号，恒流发生模块100需要在不受该脉动的直流电压信号的影响下，向负载500输出恒定电压或者恒定电流，以使负载500工作于恒流区。

请参阅图3，图3是本申请实施例中提供的信号注入电路的又一个结构示意图，在本申请一些实施例中，电源模块400可以包括整流单元401和稳压单元402；整流单元401可以用于对交流电压信号进行整流，得到直流电压信号分别输出至稳压单元402和恒流发生模块100；稳压单元402可以用于对直流电压信号进行稳压，得到稳压信号输出至恒流发生模块100。

本申请实施例中，整流单元401可以是现有的任意一种整流器件或整流电路，例如半波整流电路、全桥整流电路等。

可以理解的，整流单元401输出的直流电压信号是脉动信号，因此，本申请实施例中，还可以通过滤波器件对该直流电压信号进行滤波，从而改善输出电压的波形，使直流电压信号的脉动幅度变小。

本申请实施例中，为了进一步稳定直流电压信号的输出波形，还通过稳压单元402对该直流电压信号进行稳压处理，从而得到稳压信号输出至恒流发生模块100，可以理解，该稳压单元402可以选用现有的任一种稳压器件或稳压电路，举例来说，本实施例中的稳压单元402可以是直流稳压电路、开关稳压电路或串联稳压电路等稳压电路中的任一种。

请参阅图4，图4是本申请实施例中提供的电源模块的一个电路原理示意图，在一种具体实现方式中，整流单元401包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4构成的整流桥，稳压单元402包括稳压二极管Z1，具体的电路连接结构为：

低压电力台区的火线L通过经过保险丝F1和第一限流电阻分别连接第一二极管D1的阳极和第四二极管D4的阴极，此处，第一限流电阻为并联的第三电阻R3和第六电阻R6；低压电力台区的零线N经过第二限流电阻分别连接第二二极管D2的阳极和第六二极管D6的阴极，此处，第二限流电阻为并联的第八电阻R8和第九电阻R9，并且，火线L和零线N之间还连接有压敏电阻RV1；

第一二极管D1的阴极以及第二二极管D2的阴极分别连接有第四电阻R4的第一端和第一滤波电容C1的第一端，第一滤波电容的第二端、第四二极管D4的阳极和第六二极管D6的阳极分别连接参考地GND；

第四电阻R4的第二端串联有第七电阻R7、正向导通的第三二极管D3、第十一电阻R11和第二电容C2，稳压二极管Z1的阴极连接在第三二极管D3和第十一电阻R11之间，稳压二极管Z1的阳极连接参考地GND；

第四电阻R4的第一端还与恒流发生模块100连接，用于输出直流电压信号，稳压二极管Z1的阴极还与恒流发生模块100连接，用于输出稳压信号。

该电源模块400的工作原理为：

当低压电力台区的交流电压信号位于正半周时，第一二极管D1、第三二极管D3和第六二极管D6正向导通，第二二极管D2和第四二极管D4反向截止，当低压电力台区的交流电压信号位于负半周时，第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4正向导通，第一二极管D1和第六二极管D6反向截止；

经整流桥对火线L和零线N间的单相交流电压信号进行整流后，得到脉动的直流电压信号，然后通过第一滤波电容C1的充放电对该直流电压信号进行滤波，使直流电压信号的脉动幅度变小后，经第一接口V1输出直流电压信号至恒流发生模块100；

同时，该直流电压信号经第四电阻R4和第七电阻R7降压后，由稳压二极管Z1经稳压输出接口Vz输出稳压信号至恒流发生模块100，该稳压信号的幅值即为稳压二极管Z1的稳定电压值。

可以理解的，该压敏电阻RV1可以起到防雷击和过压保护的作用，针对于第一滤波电容C1，其容量越大，则滤波后的直流电压信号的波形越平滑，电路中各器件的选型可以根据实际情况进行确定，具体此处不做限定。

请继续参阅图3，在本申请一些实施例中，恒流发生模块100可以包括第一开关单元101、第二开关单元102和第一隔离开关单元103；其中，第一隔离开关单元103可以用于根据频率驱动信号转换工作状态，当第一隔离开关单元103为导通状态时，输出驱动控制信号至第一开关单元101；第二开关单元102可以用于根据稳压信号得到恒定电压信号，并在第一开关单元101导通时导通，将恒定电压信号输出至第一开关单元101；第一开关单元101可以用于根据驱动控制信号导通，以将恒定电压信号输出至负载500，并输出表征负载500工作于恒流区的恒流特征信号至反馈模块200。

本申请实施例中，由于频率驱动信号是PWM信号，第一隔离开关单元103可以响应于该PWM信号的不同电平，转换工作状态，例如，当PWM信号为高电平时，第一隔离开关单元103可以处于导通状态，反之，当PWM信号为低电平时，第一隔离开关单元103处于断开状态；或者，第一隔离开关单元103也可以在PWM信号为低电平时，处于导通状态，在PWM信号为高电平时，处于断开状态，第一隔离开关单元103与PWM信号之间的对应关系，可以根据实际应用场景进行确定，具体此处不做限定。

当第一隔离开关单元103响应于PWM信号导通时，第一隔离开关单元103输出驱动控制信号至第一开关单元101，该第一开关单元101可以被配置为响应于该驱动控制信号导通，从而第二开关单元102也随之导通，将恒定电压信号通过导通的第一开关单元101输出至负载500，使得负载500工作于恒流区，获得恒定电流，形成恒定压降。

本申请实施例中，第一开关单元101和第二开关单元102可以是三极管、金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等任一种可控开关器件，第一隔离开关单元103可以是现有的任一种光电耦合器，该第一隔离开关单元103可以隔离低压电力台区的交流信号，增强恒流特征信号的抗干扰能力。

如图5所示，图5是本申请实施例中提供的信号注入电路的一个电路原理示意图，在一种具体实现方式中，第一开关单元101包括第一开关管Q1，第二开关单元102包括第二开关管Q2，第一隔离开关单元103包括第一光耦U1；其中，第一光耦U1的发光器的阳极接收频率驱动信号即PWM信号，第一光耦U1的受光器的一端连接参考地GND，另一端输出驱动控制信号PWMC至第一开关管Q1的栅极；第二开关管Q2的栅极接收稳压信号，第二开关管Q2的源极输出恒定电压信号至第一开关管Q1的源极；第一开关管Q1的漏极输出恒定电压信号至负载500，以及输出恒流特征信号至反馈模块200。

如图5所示，本申请实施例中的负载500是并联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一开关管Q1为PMOS管，第二开关管Q2为NMOS管，电路具体结构为：

第二开关管Q2的漏极即2脚连接第一接口V1，接收整流单元401输出的直流电压信号，第二开关管Q2的栅极即1脚连接稳压输出接口Vz，接收稳压单元402输出的稳压信号，第二开关管Q2的源极即3脚连接第一开关管Q1的源极即2脚以及通过第五电阻R5连接第一开关管Q1的栅极即1脚，第一开关管Q1的漏极即3脚分别与反馈模块200、第一电阻R1和第二电阻R2连接；

第一开关管Q1的栅极连接第一光耦U1的受光器的一端即4脚，该受光器的另一端即3脚连接参考地GND，第一光耦U1的发光器的阳极即1脚接收PWM信号，该发光器的阴极即2脚通过第十电阻R10连接数字参考地DGND。

根据图5可以知道，第二开关管Q2的源极电压为Vs＝Vz-Vgs(th)，其中，Vz为稳压二极管Z1的稳定电压值，Vgs(th)为第二开关管Q2的开启电压门限值，因此，可以通过选择不同稳定电压值的稳压二极管Z1和不同开启电压门限值的第二开关管Q2，得到所需的源极电压，而该源极电压也就是输出至第一开关管Q1的恒定电压信号的电压幅值，也就是说，通过对稳压二极管Z1和第二开关管Q2的选型，可以得到理想的为第一电阻R1和第二电阻R2供电的恒定电压。

该电路的工作原理为：

当PWM信号为低电平逻辑“0”时，第一光耦U1的发光器不发光，进而第一光耦U1的受光器断开，即3脚和4脚之间关断，此时，第一开关管Q1的栅极与源极之间的压差为0，第一开关管Q1关断，同时，第二开关管Q2的栅极与源极之间的压差小于其开启电压门限值，第二开关管Q2也关断，从而恒流发生模块100无恒流特征信号生成，负载500即第一电阻R1和第二电阻R2未接入电路，不产生电流。

当PWM信号为高电平逻辑“1”时，第一光耦U1的发光器正向导通发光，进而第一光耦U1的受光器导通，由于第一光耦U1的4脚连接参考地GND，则第一光耦U1的3脚输出的驱动控制信号PWMC为低电平逻辑“0”，第一开关管Q1的栅极被迅速下拉到参考地GND，第一开关管Q1导通，此时，第二开关管Q2的栅极与源极之间的压差大于其开启电压门限值，则第二开关管Q2也导通，第二开关管Q2的源极电压Vs即恒定电压通过第一开关管Q1加载第一电阻R1和第二电阻R2的两端，从而产生恒定的负载电流，同时，第一开关管Q1导通时其漏极的小电流形成恒流特征信号输出至反馈模块200。

本申请实施例中，由于产生的恒流特征信号同样会在负载500上产生一定的功率消耗，因此，采用第一电阻R1和第二电阻R2并联以降低阻值，分摊功率，可以理解，在其他的一些应用场景中，还可以由更多的电阻并联形成负载，此处不做具体限定。

请继续参阅图3，在本申请一些实施例中，反馈模块200可以包括第二隔离开关单元201；当第二隔离开关单元201处于断开状态时，得到基于第一电平的反馈信号；当第二隔离开关单元201响应于恒流特征信号由断开状态转换为导通状态时，得到基于第二电平的反馈信号。

本申请实施例中，第二隔离开关单元201可以是现有的任一种光电耦合器，该第二隔离开关单元201同样可以隔离低压电力台区的交流信号，该第二隔离开关单元201输出的反馈信号可以被配置常高状态，也就是说，在无恒流特征信号输入到第二隔离开关单元201时，反馈信号始终为高电平，而当第二隔离开关单元201接收到恒流特征信号后，可以响应于该恒流特征信号使输出的反馈信号由高电平转换为低电平，从而通过反馈信号的电平状态便可以反映恒流特征信号的发生状态。

同理，也可以预先将第二隔离开关单元201输出的反馈信号配置为常低状态，也就是说，在无恒流特征信号输入到第二隔离开关单元201时，反馈信号始终为低电平，而当第二隔离开关单元201接收到恒流特征信号后，可以响应于该恒流特征信号使输出的反馈信号由低电平转换为高电平，由此通过反馈信号的电平状态也可以反映恒流特征信号的发生状态。

如图3所示，在本申请一些实施例中，反馈模块200还可以包括转换单元202，该转换单元202可以分别与恒流发生模块100和第二隔离开关单元201连接，转换单元202可以用于将恒流特征信号转换为反馈控制信号输出至第二隔离开关单元201。

请继续参阅图5，在一种具体实现方式中，该转换单元202可以包括第十二电阻R12，第二隔离开关单元201可以包括第二光耦U2，第十二电阻R12的一端接收第一开关管Q1的漏极即3脚输出的恒流特征信号，另一端输出反馈控制信号FKC至第二光耦U2的发光器的阳极即1脚，该发光器的阴极连接参考地GND，第二光耦U2的受光器的一端即2脚连接数字参考地DGND，另一端即1脚输出反馈信号FK。

本申请实施例中，第二光耦U2的4脚被配置为常高状态，持续输出高电平逻辑“1”的反馈信号FK，而当第一开关管Q1的漏极输出恒流特征信号时，该恒流特征信号经第十二电阻R12转换为反馈控制信号FKC输出至第二光耦U2的发光器的阳极，由于第二光耦U2的发光器的阴极连接参考地GND，因此，此时第二光耦U2的发光器正向导通发光，第二光耦U2的受光器的3脚和4脚连接，由于第二光耦U2的受光器的3脚连接数字参考地DGND，因此，第二光耦U2的受光器的4脚输出低电平逻辑“0”的反馈信号FK；而当第一开关管Q1的漏极无恒流特征信号输出时，第二光耦U2关断，第二光耦U2的4脚输出高电平逻辑“1”的反馈信号FK。

该反馈信号FK可以输出至单片机等控制单元300，从而使得控制单元300可以通过该反馈信号FK判断负载500是否工作在恒流区，以及电路是否生成恒流特征信号，进而判断电路是否响应于主站的注入信号注入频率驱动信号，确保电路运行的可靠性。

在另一种具体实现中，第二光耦U2的受光器的3脚还可以连接电源级如+5V电压被拉高，此应用场景中，第二光耦U2的4脚可以被配置为常低状态，持续输出低电平逻辑“0”的反馈信号FK，而当第一开关管Q1的漏极输出恒流特征信号时，该恒流特征信号同样驱动第二光耦U2导通，此时由于第二光耦U2的受光器的3脚被拉高，因此，第二光耦U2的受光器的4脚输出高电平逻辑“1”的反馈信号FK；而当第一开关管Q1的漏极无恒流特征信号输出时，第二光耦U2关断，第二光耦U2的4脚输出低电平逻辑“0”的反馈信号FK。

在上述实施例的基础之上，本申请还提供一种信号注入方法，如图6所示，图6是本申请实施例中提供的信号注入方法的一个流程示意图。该信号注入方法可以应用于上述任一实施例中的信号注入电路，该信号注入方法可以包括如下多个步骤：

步骤S601、信号注入电路的恒流发生模块根据频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块为导通状态时，输出恒流特征信号至信号注入电路的反馈模块；频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；

步骤S602、反馈模块根据恒流特征信号调整反馈信号；反馈信号用于反映恒流特征信号的发生状态。

本申请实施例中，恒流发生模块根据用于低压电力台区物理拓扑识别的频率驱动信号转换工作状态，当恒流发生模块处于导通状态时，输出恒流特征信号至反馈模块，反馈模块再基于该恒流特征信号调整反馈信号，以通过反馈信号反映恒流特征信号的发生状态，从而根据恒流特征信号的发生状态可以知道频率驱动信号是否注入，相较于现有的低压电力台区物理拓扑的发生方式会对供电质量产生影响来说，本申请的恒流特征信号对电网供电质量没有影响，同时，该频率驱动信号可以根据实际情况进行配置，增强了恒流特征信号的抗干扰能力，提高了拓扑识别的成功率。

该信号注入方法的具体实现方式可以参照本申请如图1至图5对应任意实施例中信号注入电路的说明，因此，可以实现本申请如图1至图5对应任意实施例中信号注入电路所能实现的有益效果，详见前面的说明，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

具体实施时，以上各个单元或结构可以作为独立的实体来实现，也可以进行任意组合，作为同一或若干个实体来实现，以上各个单元或结构的具体实施可参见前面的实施例，在此不再赘述。

以上对本申请所提供的一种信号注入电路及注入方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上说明只是用于帮助理解本申请的电路及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种信号注入电路，其特征在于，包括恒流发生模块和反馈模块；

所述恒流发生模块，用于根据频率驱动信号转换工作状态，当所述恒流发生模块为导通状态时，输出恒流特征信号至所述反馈模块；所述频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；

所述反馈模块，用于根据所述恒流特征信号调整反馈信号；所述反馈信号用于反映所述恒流特征信号的发生状态。

2.根据权利要求1所述的信号注入电路，其特征在于，所述信号注入电路还包括电源模块，所述恒流发生模块连接有负载；

所述电源模块，用于根据所述低压电力台区的交流电压信号得到直流电压信号和稳压信号，并输出所述直流电压信号和所述稳压信号至所述恒流发生模块，以通过所述恒流发生模块为所述负载供电；

所述恒流发生模块，用于在导通状态时，使所述负载工作于恒流区，并得到表征所述负载工作于恒流区的所述恒流特征信号。

3.根据权利要求2所述的信号注入电路，其特征在于，所述电源模块包括整流单元和稳压单元；

所述整流单元，用于对所述交流电压信号进行整流，得到所述直流电压信号分别输出至所述稳压单元和所述恒流发生模块；

所述稳压单元，用于对所述直流电压信号进行稳压，得到所述稳压信号输出至所述恒流发生模块。

4.根据权利要求2或3所述的信号注入电路，其特征在于，所述恒流发生模块包括第一开关单元、第二开关单元和第一隔离开关单元；

所述第一隔离开关单元，用于根据所述频率驱动信号转换工作状态，当所述第一隔离开关单元为导通状态时，输出驱动控制信号至所述第一开关单元；

所述第二开关单元，用于根据所述稳压信号得到恒定电压信号，并在所述第一开关单元导通时导通，将所述恒定电压信号输出至所述第一开关单元；

所述第一开关单元，用于根据所述驱动控制信号导通，以将所述恒定电压信号输出至所述负载，并输出表征所述负载工作于恒流区的所述恒流特征信号至所述反馈模块。

5.根据权利要求4所述的信号注入电路，其特征在于，所述第一开关单元包括第一开关管，所述第二开关单元包括第二开关管，所述第一隔离开关单元包括第一光耦；

所述第一光耦的发光器的阳极接收所述频率驱动信号，所述第一光耦的受光器的一端连接参考地，另一端输出所述驱动控制信号至所述第一开关管的栅极；

所述第二开关管的栅极接收所述稳压信号，所述第二开关管的源极输出所述恒定电压信号至所述第一开关管的源极；

所述第一开关管的漏极输出所述恒定电压信号至所述负载，以及输出所述恒流特征信号至所述反馈模块。

6.根据权利要求1所述的信号注入电路，其特征在于，所述反馈模块包括第二隔离开关单元；

当所述第二隔离开关单元处于断开状态时，得到基于第一电平的反馈信号；

当所述第二隔离开关单元响应于所述恒流特征信号由断开状态转换为导通状态时，得到基于第二电平的反馈信号。

7.根据权利要求6所述的信号注入电路，其特征在于，所述反馈模块还包括转换单元，所述转换单元分别与所述恒流发生模块和所述第二隔离开关单元连接，所述转换单元用于将所述恒流特征信号转换为反馈控制信号输出至所述第二隔离开关单元。

8.根据权利要求7所述的信号注入电路，其特征在于，所述转换单元包括第十二电阻，所述第二隔离开关单元包括第二光耦，所述第十二电阻的一端接收所述恒流特征信号，另一端输出所述反馈控制信号至所述第二光耦的发光器的阳极，所述第二光耦的受光器输出所述反馈信号。

9.根据权利要求1所述的信号注入电路，其特征在于，所述信号注入电路还包括控制单元，所述控制单元分别与所述恒流发生模块和所述反馈模块连接；

所述控制单元，被配置为响应于所述低压电力台区的主站的注入信号向目标节点的所述恒流发生模块注入所述频率驱动信号，以及根据所述反馈模块输出的反馈信号判断所述恒流特征信号的发生状态。

10.一种信号注入方法，其特征在于，应用于权利要求1-9任一项所述的信号注入电路，所述方法包括：

所述信号注入电路的恒流发生模块根据频率驱动信号转换工作状态，当所述恒流发生模块为导通状态时，输出恒流特征信号至所述信号注入电路的反馈模块；所述频率驱动信号是用于低压电力台区物理拓扑识别的信号；

所述反馈模块根据所述恒流特征信号调整反馈信号；所述反馈信号用于反映所述恒流特征信号的发生状态。

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