CN210405304U - 高压电力线载波耦合系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种高压电力线载波耦合系统，包括在线取电电路、处理电路、编码电路以及耦合加载电路；所述耦合加载电路包括耦合变压器、隔离输入电路以及滤波输出电路；所述在线取电电路用于从高压电力线在线取电，并输出5V、12V以及24V直流电；所述处理电路的信息输出端与编码电路的输入端连接，所述编码电路的输出端与隔离输入电路的输入端连接，所述隔离输入电路的输出端与耦合变压器的初级绕组连接，所述滤波输出电路的输入端与耦合变压器的次级绕组连接，滤波输出电路的输出端与高压电力线连接，能够持续稳定地将输电线路的监测信息加载于高压电力线上进行稳定的传输，能够有效避免干扰对信息发送端造成的干扰。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力系统，尤其涉及一种高压电力线载波耦合系统。
背景技术
在电力系统中，输电线路的稳定运行，除了依靠输电线路自身的质量外，还需要对输电线路进行实时的监测，及时发现问题以及解决相应的问题；输电线路的监测信息的传递，一般依赖于有线或者无线的方式，无线传输，需要进行复杂的组网，无论是UWB、ZigBee、移动通信等方式中的哪一种，都需要中继基站，并且还需要进行复杂的组网，其使用成本较高，而有线的方式，需要额外的线路铺设，其成本则更高，而输电线路的电力线，其本身以及铺设好，因此不需要额外再进行线路铺设，从而对于线路成本来说已是大大的节省，而通过电力线进行信息传输，则需要将信息进行编码，然后加载到电力线上进行传输，这一过程中，需要进行耦合传输，现有的电力线的耦合传输，电路复杂，稳定性差，抗干扰能力弱，因此，需要提出一种新的电力线载波耦合电路。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种高压电力线载波耦合系统，能够持续稳定地将输电线路的监测信息加载于高压电力线上进行稳定的传输，能够有效避免干扰对信息发送端造成的干扰，从而确保整个系统的稳定性，而且，整个电路结构简单，方便推广引用。
本实用新型提供的一种高压电力线载波耦合系统，包括在线取电电路、处理电路、编码电路以及耦合加载电路；
所述耦合加载电路包括耦合变压器、隔离输入电路以及滤波输出电路；
所述在线取电电路用于从高压电力线在线取电，并输出5V、12V以及24V 直流电，并将5V直流电供给处理电路和编码电路，将12V直流电供给隔离输入电路的12V电源端，将24V直流电供给隔离输入电路的24V电源端；
所述处理电路的信息输出端与编码电路的输入端连接，所述编码电路的输出端与隔离输入电路的输入端连接，所述隔离输入电路的输出端与耦合变压器的初级绕组连接，所述滤波输出电路的输入端与耦合变压器的次级绕组连接，滤波输出电路的输出端与高压电力线1连接。
进一步，所述隔离输入电路包括电容C4、电容C5、可调电阻R7、电阻R8、三极管Q3、三极管Q2、光耦G1、稳压管DW2、二极管D1以及双向瞬态抑制二极管TVS2；
所述电容C4的一端作为隔离输入电路的输入端与编码电路的输出端连接，所述电容C4的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与三极管 Q3的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极通过电阻R8与12V直流电连接，三极管Q2 的基极通过可调电阻R7与12V直流电连接，三极管Q3的集电极与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与光耦G1的发光二极管的正极连接，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极作为隔离输入电路的输出端与耦合变压器T1的初级绕组的一端连接，耦合变压器T1的初级绕组的另一端与二极管D1的负极连接，二极管D1 的正极与12V直流电连接，二极管D1的负极通过双向瞬态抑制二极管TVS2接地，二极管D1的负极通过电容C5接地，二极管D1的负极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地。
进一步，所述滤波输出电路包括电感L1和电容C6；
所述电感L1的一端与耦合变压器T1的次级绕组的一端连接，耦合变压器 T1的次级绕组的另一端接地，电感L1的另一端通过电容C6接地，电感L1和电容C6之间的公共连接点作为滤波输出电路的输出端与高压电力线1连接。
进一步，所述在线取电电路包括电流互感器CT1、整流电路Z1、稳压电路、第一电压转换电路以及第二电压转换电路；
所述电流互感器CT1设置于高压电力线，所述电流互感器CT1的输出端与整流电路Z1的输入端连接，整流电路Z1的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端输出12V直流电，所述第一电压转换电路的输入端与稳压电路的输出端连接，所述第一电压转换电路输出5V直流电，所述第二电压转换电路的输入端与稳压电路的输出端连接，第二电压转换电路输出24V直流电。
进一步，所述稳压电路包括亚敏电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3、稳压管DW1、三极管Q1以及运放 U1；
电阻R2的一端与整流电路Z1的输出端连接，电阻R2的另一端与三极管 Q1的集电极连接，电阻R2和整流电路Z1之间的公共连接点通过压敏电阻R1 接地，三极管Q1的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的集电极通过电容C1 接地，三极管Q1的集电极通过电阻R4和电阻R5串联后接地，电阻R4和电阻 R5之间的公共连接点与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与稳压管DW1 的负极连接，稳压管DW1的正极接地，三极管Q1的发射极通过电容C2接地，三极管Q1的发射极通过电阻R6与运放U1的同相端连接，运放U1的反相端直接与运放U1的输出端连接构成电压跟随器，运放U1的输出端通过电容C3接地，运放U1的输出端与电容C3之间的公共连接点作为稳压电路的输出端。
进一步，所述第一电压转换电路为LM2842降压芯片。
进一步，所述第二电压转换电路为MC34063升压芯片。
进一步，所述编码电路为LM1893编码芯片。
进一步，所述处理电路为单片机。
本实用新型的有益效果：通过本实用新型，能够持续稳定地将输电线路的监测信息加载于高压电力线上进行稳定的传输，能够有效避免干扰对信息发送端造成的干扰，从而确保整个系统的稳定性，而且，整个电路结构简单，方便推广引用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的隔离输入电路原理图。
图3为本实用新型的在线取电电路原理图。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本实用新型做出进一步详细说明：
本实用新型提供的一种高压电力线载波耦合系统，包括在线取电电路、处理电路、编码电路以及耦合加载电路；
所述耦合加载电路包括耦合变压器、隔离输入电路以及滤波输出电路；
所述在线取电电路用于从高压电力线在线取电，并输出5V、12V以及24V 直流电，并将5V直流电供给处理电路和编码电路，将12V直流电供给隔离输入电路的12V电源端，将24V直流电供给隔离输入电路的24V电源端；
所述处理电路的信息输出端与编码电路的输入端连接，所述编码电路的输出端与隔离输入电路的输入端连接，所述隔离输入电路的输出端与耦合变压器的初级绕组连接，所述滤波输出电路的输入端与耦合变压器的次级绕组连接，滤波输出电路的输出端与高压电力线连接，通过本实用新型，能够持续稳定地将输电线路的监测信息加载于高压电力线上进行稳定的传输，能够有效避免干扰对信息发送端造成的干扰，从而确保整个系统的稳定性，而且，整个电路结构简单，方便推广引用，其中，处理电路采用现有的单片机，用于从设置于输电线路的各种传感器，比如温度、湿度、电压、电流等传感器获取输电线路的信息，并将各信息进行相应的处理后发送至编码电路，其中，单片机采用现有的芯片，比如STM32系列单片、89S51系列单片机，编码电路采用为LM1893编码芯片，编码电路将采集的信息进行处理形成相应的PWM信号，然后通过隔离输入电路、耦合变压器等加载电力线上进行传输；在电力线的接收端，只需要通过解耦、解码即可获取相应的采集信息，其解码、解耦这些电路均属于现有技术；当然，无论是处理电路还是编码电路，均具有相应的外围电路，这些外围电路以及芯片本身均具有产品规格说明书，在该说明书中对芯片的各引脚的功能、外围电路均具有相应的说明，本领域技术人员根据产片规格说明书即可完成相应电路的搭建，属于现有技术，在此不加以赘述。
本实施例中，由于高压电力线路所处的环境较为复杂，因此，如何将编码电路形成的PMW信号耦合加载于电力线上，并且能够防止高压输电线路对系统产生影响是亟需解决的，因此，本申请采用以下方式：所述隔离输入电路包括电容C4、电容C5、可调电阻R7、电阻R8、三极管Q3、三极管Q2、光耦G1、稳压管DW2、二极管D1以及双向瞬态抑制二极管TVS2；
所述电容C4的一端作为隔离输入电路的输入端与编码电路的输出端连接，所述电容C4的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与三极管 Q3的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极通过电阻R8与12V直流电连接，三极管Q2 的基极通过可调电阻R7与12V直流电连接，三极管Q3的集电极与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与光耦G1的发光二极管的正极连接，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极作为隔离输入电路的输出端与耦合变压器T1的初级绕组的一端连接，耦合变压器T1的初级绕组的另一端与二极管D1的负极连接，二极管D1 的正极与12V直流电连接，二极管D1的负极通过双向瞬态抑制二极管TVS2接地，二极管D1的负极通过电容C5接地，二极管D1的负极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地，其中，PWM信号是较为微弱的，难以驱动光耦动作，因此，通过三极管Q2、Q3组成的放大电路，则能够使得三极管Q3的集电极输出放大后的PWM信号，从而能够准确控制光耦G1的动作，其中，可调电阻R7用于调整三极管Q2的静态工作点，通过光耦G1的导通的关闭作用，将 24V直流电转换成相应的PWM信号，然后通过耦合变压器T1的作用，加载至电力线上，从而能够有效提升PWM信号在电力线上的传输能力，其中，二极管D1 的作用为隔离作用，防止电力线上的感应电等反向作用于电源电路上而出现损毁，当然，二极管D1也可以采用二极管单元组的形式，二极管单元组是多个二极管一次串联形成，更加提高反向隔离能力，电容C5一方面用于滤波，另一方面，当出现反向感应交流成分时形成一条保护通路，稳压管DW2用于进行稳压、钳压，双向瞬态抑制二极管TVS2用于其保护作用，通过上述结构，能够确保需要加载的传输信息稳定的加载与电力线上并进行传输，并且能够防止高压电力线上的感应电对电路的影响，从而确保整个系统的稳定性。
本实施例中，所述滤波输出电路包括电感L1和电容C6；
所述电感L1的一端与耦合变压器T1的次级绕组的一端连接，耦合变压器 T1的次级绕组的另一端接地，电感L1的另一端通过电容C6接地，电感L1和电容C6之间的公共连接点作为滤波输出电路的输出端与高压电力线连接，通过上述结构的作用，能够有效滤出干扰成分。
本实施例中，在将采集的信息转换成PWM信号进行传输时，电源的稳定也是关键因素之一，因此，本申请中，所述在线取电电路包括电流互感器CT1、整流电路Z1、稳压电路、第一电压转换电路以及第二电压转换电路；
所述电流互感器CT1设置于高压电力线，所述电流互感器CT1的输出端与整流电路Z1的输入端连接，整流电路Z1的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端输出12V直流电，所述第一电压转换电路的输入端与稳压电路的输出端连接，所述第一电压转换电路输出5V直流电，所述第二电压转换电路的输入端与稳压电路的输出端连接，第二电压转换电路输出24V直流电，其中，整流电路Z1为二极管组成的全桥式整流电路，通过上述结构，能够向各用电设备提供不同的稳定的直流用电，其中，所述第一电压转换电路为LM2842降压芯片，所述第二电压转换电路为MC34063升压芯片，这两种电压转换芯片均属于现有技术，厂家出厂时均具有相应的产品规格说明书，本领域技术人员根据相应的规格说明书进行电路搭建即可，在此不加以赘述。
本实施例中，所述稳压电路包括亚敏电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3、稳压管DW1、三极管Q1以及运放U1；
电阻R2的一端与整流电路Z1的输出端连接，电阻R2的另一端与三极管 Q1的集电极连接，电阻R2和整流电路Z1之间的公共连接点通过压敏电阻R1 接地，三极管Q1的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的集电极通过电容C1 接地，三极管Q1的集电极通过电阻R4和电阻R5串联后接地，电阻R4和电阻 R5之间的公共连接点与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与稳压管DW1 的负极连接，稳压管DW1的正极接地，三极管Q1的发射极通过电容C2接地，三极管Q1的发射极通过电阻R6与运放U1的同相端连接，运放U1的反相端直接与运放U1的输出端连接构成电压跟随器，运放U1的输出端通过电容C3接地，运放U1的输出端与电容C3之间的公共连接点作为稳压电路的输出端，通过上述结构，能够将高压输电线路的感应交流电转换成稳定的直流电并提供给个用电设备，其中，压敏电阻R1用于钳压保护，三极管Q1、电阻R4、稳压管DW1 组成一个初级稳压电路进行稳压，运放U1所组成的电压跟随器起到隔离保护作用，从而对后续的电路进行良好的保护作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种高压电力线载波耦合系统，其特征在于：包括在线取电电路、处理电路、编码电路以及耦合加载电路；
所述耦合加载电路包括耦合变压器、隔离输入电路以及滤波输出电路；
所述在线取电电路用于从高压电力线在线取电，并输出5V、12V以及24V直流电，并将5V直流电供给处理电路和编码电路，将12V直流电供给隔离输入电路的12V电源端，将24V直流电供给隔离输入电路的24V电源端；
所述处理电路的信息输出端与编码电路的输入端连接，所述编码电路的输出端与隔离输入电路的输入端连接，所述隔离输入电路的输出端与耦合变压器的初级绕组连接，所述滤波输出电路的输入端与耦合变压器的次级绕组连接，滤波输出电路的输出端与高压电力线连接。
2.根据权利要求1所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述隔离输入电路包括电容C4、电容C5、可调电阻R7、电阻R8、三极管Q3、三极管Q2、光耦G1、稳压管DW2、二极管D1以及双向瞬态抑制二极管TVS2；
所述电容C4的一端作为隔离输入电路的输入端与编码电路的输出端连接，所述电容C4的另一端与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极与三极管Q3的基极连接，三极管Q2的集电极与三极管Q3的集电极连接，三极管Q3的发射极接地，三极管Q3的集电极通过电阻R8与12V直流电连接，三极管Q2的基极通过可调电阻R7与12V直流电连接，三极管Q3的集电极与电容C3的一端连接，电容C3的另一端与光耦G1的发光二极管的正极连接，光耦G1的发光二极管的负极接地，光耦G1的光敏三极管的发射极接地，光耦G1的光敏三极管的集电极作为隔离输入电路的输出端与耦合变压器T1的初级绕组的一端连接，耦合变压器T1的初级绕组的另一端与二极管D1的负极连接，二极管D1的正极与12V直流电连接，二极管D1的负极通过双向瞬态抑制二极管TVS2接地，二极管D1的负极通过电容C5接地，二极管D1的负极与稳压管DW2的负极连接，稳压管DW2的正极接地。
3.根据权利要求1所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述滤波输出电路包括电感L1和电容C6；
所述电感L1的一端与耦合变压器T1的次级绕组的一端连接，耦合变压器T1的次级绕组的另一端接地，电感L1的另一端通过电容C6接地，电感L1和电容C6之间的公共连接点作为滤波输出电路的输出端与高压电力线连接。
4.根据权利要求1所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述在线取电电路包括电流互感器CT1、整流电路Z1、稳压电路、第一电压转换电路以及第二电压转换电路；
所述电流互感器CT1设置于高压电力线，所述电流互感器CT1的输出端与整流电路Z1的输入端连接，整流电路Z1的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端输出12V直流电，所述第一电压转换电路的输入端与稳压电路的输出端连接，所述第一电压转换电路输出5V直流电，所述第二电压转换电路的输入端与稳压电路的输出端连接，第二电压转换电路输出24V直流电。
5.根据权利要求4所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述稳压电路包括亚敏电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电容C2、电容C3、稳压管DW1、三极管Q1以及运放U1；
电阻R2的一端与整流电路Z1的输出端连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R2和整流电路Z1之间的公共连接点通过压敏电阻R1接地，三极管Q1的集电极通过电阻R3接地，三极管Q1的集电极通过电容C1接地，三极管Q1的集电极通过电阻R4和电阻R5串联后接地，电阻R4和电阻R5之间的公共连接点与三极管Q1的基极连接，三极管Q1的基极与稳压管DW1的负极连接，稳压管DW1的正极接地，三极管Q1的发射极通过电容C2接地，三极管Q1的发射极通过电阻R6与运放U1的同相端连接，运放U1的反相端直接与运放U1的输出端连接构成电压跟随器，运放U1的输出端通过电容C3接地，运放U1的输出端与电容C3之间的公共连接点作为稳压电路的输出端。
6.根据权利要求4所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述第一电压转换电路为LM2842降压芯片。
7.根据权利要求4所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述第二电压转换电路为MC34063升压芯片。
8.根据权利要求1所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述编码电路为LM1893编码芯片。
9.根据权利要求1所述高压电力线载波耦合系统，其特征在于：所述处理电路为单片机。
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|---|---|---|---|---|
| CN114978242A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-30 | 青岛启超微信息科技有限公司 | 一种电流载波调制系统及方法 |
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2019
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Cited By (2)
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| CN114978242A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-08-30 | 青岛启超微信息科技有限公司 | 一种电流载波调制系统及方法 |
| CN114978242B (zh) * | 2022-05-13 | 2024-05-07 | 青岛启超微信息科技有限公司 | 一种电流载波调制系统及方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |