CN210609172U

CN210609172U - 用于电网系统的载波通信的三相耦合电路

Info

Publication number: CN210609172U
Application number: CN202020118643.7U
Authority: CN
Inventors: 谭万锋; 孟令翔
Original assignee: Chengdu Great Wall Development Technology Co ltd
Current assignee: Chengdu Great Wall Development Technology Co ltd
Priority date: 2020-01-19
Filing date: 2020-01-19
Publication date: 2020-05-22
Anticipated expiration: 2030-01-19

Abstract

本实用新型提供了一种用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，包括：隔离变压器、带通滤波器、驱动电路和接收电路；所述隔离变压器的初级线圈通过中间抽头形成三个连接端；所述带通滤波器包括所述初级线圈；三个所述连接端通过所述带通滤波器分别与三相三线制电网系统的各相线相连；所述隔离变压器的次级线圈与载波信号的驱动电路和接收电路相连。本实用新型实现三相三线制电网系统中任何两相间及三相的载波通信。

Description

用于电网系统的载波通信的三相耦合电路

技术领域

本实用新型涉及载波通信技术领域，尤其涉及一种用于电网系统的载波通信的三相耦合电路。

背景技术

电力载波通信是一种以输电线路为载波信号的传输媒介的电力系统通信。由于输电线路具备良好的导体和牢固的支撑结构，在输送工频电流的同时，用之传送载波信号，即经济又十分可靠。随着电力系统的智能化发展，载波通信也逐渐成为智能电网中的主要通信技术。

在智能电网的载波通信技术应用中，常常涉及单相载波耦合电路和三相载波耦合电路的使用，其中三相载波耦合电路用于集中采集设备，来实现对每一单相的载波设备进行通信。目前多数对载波通信技术的研究是基于单相或三相四线电网系统的研究，在三相三线制电网系统中，现有的载波通信方案无法在任何两相中都实现载波通信。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型在于提供一种用于电网系统的载波通信的三相耦合电路。

针对上述技术问题，本实用新型提出一种用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，包括：隔离变压器、带通滤波器、驱动电路和接收电路；

所述隔离变压器的初级线圈通过中间抽头形成三个连接端；所述带通滤波器包括所述初级线圈；三个所述连接端通过所述带通滤波器分别与三相三线制电网系统的各相线相连；所述隔离变压器的次级线圈与载波信号的所述驱动电路和所述接收电路相连。

进一步的，所述带通滤波器还包括第一滤波电路及第二滤波电路；所述第一滤波电路及所述第二滤波电路分别连接在一所述连接端与对应的相线之间。

进一步的，所述第一滤波电路包括串联的第一电容及第一电感；所述第二滤波电路包括串联的第二电容及第二电感。

进一步的，所述三个连接端包括位于所述初级线圈两端的第一连接端及第三连接端，以及所述抽头对应的第二连接端；所述三相三线制电网系统包括第一相线、第二相线、第三相线；所述第一电感的第一端与所述第一连接端相连，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端供第一相线连接；所述第二连接端供所述第二相线连接；所述第二电感的第一端与所述第三连接端相连，所述第二电感的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端供第三相线连接。

进一步的，所述三相耦合电路还包括一级保护电路，包括第一瞬态吸收二极管，第二瞬态吸收二极管及第三瞬态吸收二极管；所述第一瞬态吸收二极管的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一瞬态吸收二极管的第二端供所述第二相线连接；所述第二瞬态吸收二极管的第一端供所述第二相线连接，所述第二瞬态吸收二极管的第二端与所述第二电容的第一端连接；所述第三瞬态吸收二极管的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第三瞬态吸收二极管的第二端与所述第二电容的第一端连接。

进一步的，所述三相耦合电路还包括二级保护电路，包括第一瞬态电压抑制二极管、第二瞬态电压抑制二极管及第三瞬态电压抑制二极管；所述第一瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第一连接端相连，所述第一瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第二连接端相连；所述第二瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第二连接端相连，所述第二瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第三连接端相连；所述第三瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第一连接端相连，所述第三瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第三连接端相连。

进一步的，所述第一相线为三相三线制电网系统的A相线，所述第二相线为三相三线制电网系统的B相线，所述第三相线为三相三线制电网系统的C相线。

进一步的，所述抽头位于所述隔离变压器的初级线圈的正中间。

进一步的，所述三相耦合电路还包括载波芯片，与所述驱动电路和接收电路相连。

进一步的，所述三相耦合电路还包括第三电容、第四电容、位于所述次级线圈两端的第四连接端及第五连接端；所述第三电容的第一端与所述第四连接端相连，所述第三电容的第二端与所述驱动电路的正极相连；所述第四电容的第一端与所述第五连接端相连，所述第四电容的第二端与所述驱动电路的负极相连。

上述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，包括：隔离变压器、带通滤波器、驱动电路和接收电路；该隔离变压器的初级线圈通过中间抽头形成三个连接端；该带通滤波器包括该初级线圈；三个连接端通过该带通滤波器分别与三相三线制电网系统的各相线相连；且隔离变压器的次级线圈与载波信号的驱动电路和接收电路相连。进而，通过隔离变压器的初级线圈中间抽头形成的三个连接端分别连接三相三线制电网系统的各相线，实现各相线与相线之间的可以进行信号传输的通路；并且，带通滤波器包括隔离变压器的初级线圈，使得各相线与相线之间及三相的通路间都形成了带通滤波，阻隔了电网的工频电压，使电网系统中的各相相通路的及三相通路的载波信号能有效的耦合到接收电路中，同时也可以使载波信号有效的耦合到电网系统中各相相通路及三相通路的载波设备，实现了三相三线制电网系统中的三相数据的双向耦合。解决了传统三相耦合电路在三相三线制电网系统中出现的信号相互抵消问题。进而，在三相三线制电网系统中，可通过该三相耦合电路实现与三路相相间及三相的载波设备进行通信。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一实施例示出的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路的电路图；

图2是本实施例的三相耦合电路的应用连接图；

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，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所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

参阅图1所示，本实施例提供的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，包括：隔离变压器S1、带通滤波器S2、驱动电路S3和接收电路S4；

隔离变压器S1的初级线圈S11通过中间抽头S12形成三个连接端(如图1所示的连接端1、连接端2及连接端3)；带通滤波器S2包括该初级线圈S11；三个连接端通过带通滤波器S2分别与三相三线制电网系统的各相线(如图1所示的相线A、相线B及相线C)相连；隔离变压器S1的次级线圈S13与载波信号的驱动电路S3和接收电路S4相连。

进而，通过隔离变压器S1的初级线圈S11中间抽头S12形成的三个连接端分别连接三相三线制电网系统的各相线，实现各相线与相线之间(如图1所示的相相AB、BC及AC之间)及三相之间(如图1所示的三相ABC之间)可以进行信号传输的通路；并且，带通滤波器S2包括隔离变压器S1的初级线圈S11，在载波信号传输时各相相的通路中都通过初级线圈S11，使得各相线与相线之间及三相之间的通路间都形成了带通滤波，阻隔了电网的工频电压，使电网系统相相(如图1所示的相相AB、BC及AC之间)及三相(如图1所示的三相ABC之间)的载波信号能有效的耦合到接收电路S4中，同时也可以使载波信号有效的耦合到电网系统中各相相的载波设备(如图2所示的相相AB、BC及AC的单相耦合设备)及三相的载波设备(如图2所示的三相ABC的三相耦合设备)，实现了三相三线制电网系统中的三相数据的双向耦合。同时，初级线圈S11通过中间抽头S12，在相相之间都可以实现极性相反的信号的感应，避免信号抵消，例如，参考图1，本示例的实施方式中，当次级线圈的连接端4为正信号，连接端5为负信号时，则在相相AB对应的三相耦合电路通路中，与A相对应的连接端1感应出正信号，与B对应的连接端2感应出负信号，实现相相AB之间的信号传输；同时，在相相AC通路中，与A相对应的连接端1感应出正信号，与C对应的连接端3感应出负信号，实现相相AC的信号传输；同时，在相相BC通路中，与B对应的连接端2感应出正信号，与C对应的连接端3感应出负信号，实现相相BC的信号传输；进而，在相相AB、BC及AC都可以正常进行信号传输，解决了传统三相耦合电路在三相三线制电网系统中出现的信号相互抵消问题。进而，在三相三线制电网系统中，可通过该三相耦合电路实现与三路相相间及三相的载波设备进行双向通信。

特别地，通过抽头S12位于隔离变压器S1的初级线圈S11的正中间，可以使得抽头S1两侧的初级线圈N1和N2的线圈匝数相等，进而，可以通过调节次级线圈N3的匝数，实现任何两相间的载波通信信号质量的均衡分布。

进一步的，带通滤波器S2还包括第一滤波电路S21及第二滤波电路S22；第一滤波电路S21及第二滤波电路S22分别连接在一连接端与对应的相线之间。在三相三相电网系统中三相中任意的两相，在相线与对应的连接端之间设置滤波电路，进而，在每个相相通路中进行信号传输时都可以进行滤波。本示例的实施方式中，第一滤波电路S21连接在第一连接端1与对应的相线A之间；第二滤波电路S22连接在第三连接端3与对应的相线C之间。可以理解，在其它实施方式中，第一滤波电路S21也可以连接在第二连接端2与对应的相线B之间；第二滤波电路S22连接在第三连接端3与对应的相线C之间。只需要任意两相与对应的连接端之间设置滤波电路就可以基于初级线圈S11实现各相相之间的带通滤波。可以理解，在其它实施例中，带通滤波器S2还可以包括三相中每个相线与对应的连接端之间可以设置一个滤波电路。

本示例的实施方式中，第一滤波电路S21包括串联的第一电容C1及第一电感L1；第二滤波电路S22包括串联的第二电容C2及第二电感L2。

进一步的，隔离变压器初级的三个连接端包括位于初级线圈S11两端的第一连接端1及第三连接端3，以及抽头S12对应的第二连接端2；第一滤波电路S21连接在第一连接端1与对应的相线(如附图1中所示的A相线)之间；第二滤波电路S22连接在第三连接端3与对应的相线(如附图1中所示的C相线)之间；第二连接端2与对应的相线(如附图1中所示的B相线)直接相连。

其中，第一电感L1与第一连接端1相连，第一电容C1与第一连接端1对应的相线相连；第二电感L2与第三连接端3相连，第二电容C2与第三连接端3对应的相线相连。

进一步的，三相三线制电网系统包括第一相线、第二相线、第三相线；第一电感L1的第一端与第一连接端1相连，第一电感L1的第二端与第一电容C1的第一端连接，第一电容C1的第二端供第一相线连接；第二连接端2供第二相线连接；第二电感L2的第一端与第三连接端3相连，第二电感L2的第二端与第二电容C2的第一端连接，第二电容C2的第二端供第三相线连接。本示例的实施方式中，第一相线、第二相线、第三相线分别为三线三线制电网系统的A相线、B相线及C相线。

通过第一滤波电路S21及第二滤波电路S22，以及隔离变压器S1的初级线圈S11及变压器铁芯T1形成该三相耦合电路的带通滤波器S2。可以实现各相相之间信号传输时的带通滤波，例如，相相AC之间，形成第一滤波电路S21及第二滤波电路S22及初级线圈S11及变压器铁芯T1组成的一个带通滤波；相相AB之间，形成第一滤波电路S21、第一连接端第一连接端1与第二连接端第二连接端2之间的初级线圈N1组成的另一个带通滤波器；相相BC之间，形成第二滤波电路S22、第三连接端第三连接端3与第二连接端第二连接端2之间的初级线圈N2组成的又一个带通滤波器。在AB，BC，AC间都形成了带通滤波，阻隔了电网的工频电压，使电网系统中的载波信号能有效的耦合到接收电路中，同时也可以使载波信号有效的耦合到电网系统中。

进一步的，该三相耦合电路还包括一级保护电路S5，包括多个第一二极管(如图1所示的第一二极管D1、D2及D3)；多个第一二极管分别并联在各相线与相线之间，且在设置了串联的电容与电感的线路中，第一二极管与相线的连接点位于电容与电感之间。

具体地，本示例的实施方式中，一级保护电路S5包括第一瞬态吸收二极管D1，第二瞬态吸收二极管D2及第三瞬态吸收二极管D3；第一瞬态吸收二极管D1的第一端与第一电容C1的第一端连接，第一瞬态吸收二极管D1的第二端供第二相线(本示例中为B相线)连接；第二瞬态吸收二极管D2的第一端供第二相线(本示例中为B相线)连接，第二瞬态吸收二极管D2的第二端与第二电容C2的第一端连接；第三瞬态吸收二极管D3的第一端与第一电容C1的第一端连接，第三瞬态吸收二极管D3的第二端与第二电容C2的第一端连接。

这样可以实现在隔离变压器的初级，设置第一级保护电路，可以分别对每一相的噪声进行单独的吸收。避免了应某一项噪声对其他相通讯的影响；相相间分布的吸收，可以实现更强的电网噪声吸收。特别地，通过第一级保护电路选用瞬态吸收二极管，响应速度快，且功率大的瞬态吸收二极管，可以有效吸收电网系统中的瞬时强干扰噪声。

进一步的，还包括二级保护电路S6，包括多个第二二极管(如图1所示的第一二极管D4、D5及D6)；多个第二二极管分别并联在各相线与相线之间，第一二极管与各相线的连接点位于变压器的初级，与各连接端直接相连。

具体地，本示例的实施方式中，二级保护电路S6包括第一瞬态电压抑制二极管D4、第二瞬态电压抑制二极管D5及第三瞬态电压抑制二极管D6；第一瞬态电压抑制二极管D4的第一端与第一连接端1相连，第一瞬态电压抑制二极管D4的第二端与第二连接端2相连；第二瞬态电压抑制二极管D5的第一端与第二连接端2相连，第二瞬态电压抑制二极管D5的第二端与第三连接端3相连；第三瞬态电压抑制二极管D6的第一端与第一连接端1相连，第三瞬态电压抑制二极管D6的第二端与第三连接端3相连。

这样可以实现在隔离变压器的初级，设置第二级保护电路，可以分别对每一相的噪声进行单独的吸收。避免了应某一项噪声对其他相通讯的影响；相相间分布的吸收，可以实现更强的电网噪声吸收。特别地，第第二二极管选用瞬态电压抑制二极管，其动作电压需要超过载波最大信号发射的幅值，可以吸收持续噪声干扰，使耦合到次级的载波信号都能在载波芯片的正常工作范围内，保证不会因为电压过高而损坏次级的电路。

进而，本示例的实施方式中，通过电容C1和电容C2与对应的相线A和C相连，通过同时设置一级保护电路S5及二级保护电路S6，形成该三相耦合电路的保护电路，包含D1，D2，D3，D4，D5，D6元件，其中瞬态吸收二极管D1，D2，D3在经过C1，C2电容后，每相相之间并联，组成了第一级保护，其中瞬态电压抑制二极管D4，D5，D6在隔离变压器的初级，每相相之间并联，组成了第二级保护。两级的保护电路，在载波信号耦合传输时，首先吸收电网系统中的瞬时强干扰噪声，然后，吸收持续噪声干扰，可以实现对持续的电网噪声吸收，有效保证电路的正常工作。

进一步的，该三相耦合电路还包括载波芯片S7，与驱动电路S3和接收电路S4相连。该隔离变压器S1的初级线圈S11带中心抽头S12方式，形成抽头S12两侧的N1和N2初级线圈，可以将三相三线制电网系统AB，BC，AC相相间的载波信号集中耦合到次级N3线圈上，通过接收电路S4进入载波芯片S7；载波芯片S7通过驱动电路S3发出的载波信号也可由该隔离变压器同时耦合到各相相AB，BC，AC电网系统中。

进一步的，该三相耦合电路，还包括第三电容C3、第四电容C4、位于次级线圈S13两端的第四连接端4及第五连接端5；第四连接端4通过第三电容C3与驱动电路S13的正极PA+相连，第五连接端5通过第四电容C4与驱动电路的负极PA-相连。这样可以通过第三电容C3、第四电容C4通高频，阻低频的作用，其中低频即为电网频率，高频即为载波信号，保证驱动电路S3的正常工作。具体地，本示例的实施方式中，第三电容C3的第一端与第四连接端4相连，第三电容C3的第二端与驱动电路S13的正极PA+相连；第四电容C4的第一端与第五连接端5相连，第四电容C4的第二端与驱动电路S13的负极PA-相连。

参考图2所示，为应用本实用新型实施例的三相耦合电路在三相三线制电网系统中的应用连接图。

通过将应用本实用新型实施例的三相耦合电路(集中采集设备)三个端口分别与三相三线制电网系统中的各相线(A、B、C)相连，进而可以与右侧分布在AB，BC，AC相相之间的单相耦合设备及三相ABC的三相耦合设备进行载波通信。

综上，相对于现有技术，本实用新型的实施例一些实施例，可以通过隔离变压器的初级线圈中间抽头形成的三个连接端分别连接三相三线制电网系统的各相线，实现各相线与相线之间的可以进行信号传输的通路；并且，带通滤波器包括隔离变压器的初级线圈，使得各相线与相线之间及三相的通路间都形成了带通滤波，阻隔了电网的工频电压，使电网系统中的各相相通路的及三相通路的载波信号能有效的耦合到接收电路中，同时也可以使载波信号有效的耦合到电网系统中各相相通路及三相通路的载波设备，实现了三相三线制电网系统中的三相数据的双向耦合。解决了传统三相耦合电路在三相三线制电网系统中出现的信号相互抵消问题。进而，在三相三线制电网系统中，可通过该三相耦合电路实现与三路相相间及三相的载波设备进行通信。一些实施例，可以实现任何两相间的载波通信信号质量的均衡分布。

虽然已参照以上典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims

1.一种用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，包括：隔离变压器、带通滤波器、驱动电路和接收电路；

2.如权利要求1所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述带通滤波器还包括第一滤波电路及第二滤波电路；所述第一滤波电路及所述第二滤波电路分别连接在一所述连接端与对应的相线之间。

3.如权利要求2所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括串联的第一电容及第一电感；所述第二滤波电路包括串联的第二电容及第二电感。

4.如权利要求3所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述三个连接端包括位于所述初级线圈两端的第一连接端及第三连接端，以及所述抽头对应的第二连接端；所述三相三线制电网系统包括第一相线、第二相线、第三相线；所述第一电感的第一端与所述第一连接端相连，所述第一电感的第二端与所述第一电容的第一端连接，所述第一电容的第二端供第一相线连接；所述第二连接端供所述第二相线连接；所述第二电感的第一端与所述第三连接端相连，所述第二电感的第二端与所述第二电容的第一端连接，所述第二电容的第二端供第三相线连接。

5.如权利要求4所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述三相耦合电路还包括一级保护电路，包括第一瞬态吸收二极管，第二瞬态吸收二极管及第三瞬态吸收二极管；所述第一瞬态吸收二极管的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第一瞬态吸收二极管的第二端供所述第二相线连接；所述第二瞬态吸收二极管的第一端供所述第二相线连接，所述第二瞬态吸收二极管的第二端与所述第二电容的第一端连接；所述第三瞬态吸收二极管的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第三瞬态吸收二极管的第二端与所述第二电容的第一端连接。

6.如权利要求4所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述三相耦合电路还包括二级保护电路，包括第一瞬态电压抑制二极管、第二瞬态电压抑制二极管及第三瞬态电压抑制二极管；所述第一瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第一连接端相连，所述第一瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第二连接端相连；所述第二瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第二连接端相连，所述第二瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第三连接端相连；所述第三瞬态电压抑制二极管的第一端与所述第一连接端相连，所述第三瞬态电压抑制二极管的第二端与所述第三连接端相连。

7.如权利要求4-6任一项所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述第一相线为三相三线制电网系统的A相线，所述第二相线为三相三线制电网系统的B相线，所述第三相线为三相三线制电网系统的C相线。

8.如权利要求1或4所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述抽头位于所述隔离变压器的初级线圈的正中间。

9.如权利要求1所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述三相耦合电路还包括载波芯片，与所述驱动电路和接收电路相连。

10.如权利要求1所述的用于电网系统的载波通信的三相耦合电路，其特征在于，所述三相耦合电路还包括第三电容、第四电容、位于所述次级线圈两端的第四连接端及第五连接端；所述第三电容的第一端与所述第四连接端相连，所述第三电容的第二端与所述驱动电路的正极相连；所述第四电容的第一端与所述第五连接端相连，所述第四电容的第二端与所述驱动电路的负极相连。