CN220383054U - 一种三相三线载波耦合电路及抄表系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相三线载波耦合电路及抄表系统，属于电力载波通信技术领域。本实用新型利用隔离变压器的副边绕组连接三相三线集中器或三相三线表的载波信号收发电路，同时利用隔离变压器原边绕组的两个线圈形成三个接线端子，并将三个接线端子分别连接三相三线制电力线路的各相线，且其中至少两个接线端子分别通过一个耦合单元与对应的相线连接，从而使每两个相线之间都有可以进行信号传输的通路，这样就能实现将电力线路每两相之间的载波信号有效耦合到三相三线集中器或三相三线表中，同时，也能将载波信号有效耦合到任意两相电力线路上，从而使三相三线集中器或三相三线表具备了同时发送和接收电力线路任意两相之间载波信号的能力。

Description

一种三相三线载波耦合电路及抄表系统

技术领域

本实用新型涉及电力载波通信技术领域，特别涉及一种三相三线载波耦合电路及抄表系统。

背景技术

电力载波通信技术由于不依赖专用通信线路，单纯依靠电力线路即可实现信息传输，且传输速度快，传输距离远，已逐渐成为智能电网中的主要通信技术。

但是在载波电能量数据采集应用中，常用的用电环境是三相四线制，即三个相线A、B、C和零线N，在三相四线制用电环境中，三相四线集中器和三相四线表分别连接A相线、B相线、C相线和N线，单相两线表连接A相线和N线、B相线和N线、或C相线和N线(只接一相电)。由于三相三线制用电环境中没有N线，所以现有的三相四线制载波通信接线方案不再适用，急需一种能适用于三相三线制用电环境的载波通信接线方案。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种三相三线载波耦合电路及抄表系统，以解决三相三线制用电环境如何实现电力载波通信的问题。

基于上述目的，本实用新型提供一种三相三线载波耦合电路，该三相三线载波耦合电路包括：隔离变压器，所述隔离变压器的副边绕组用于连接三相三线集中器或三相三线表中的载波信号收发电路；所述隔离变压器的原边绕组包括两个线圈，这两个线圈共引出三个接线端子，其中，第一线圈的同名端为第一接线端子，第一线圈的异名端与第二线圈的同名端串联连接，两者的串联连接点为第二接线端子，第二线圈的异名端为第三接线端子；所述第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子用于对应连接三相三线制电力线路的三个相线；耦合单元，所述耦合单元包括耦合电容，所述第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子中至少有两个接线端子分别通过一个耦合单元与对应的相线连接。

可选的，所述耦合单元仅由一个耦合电容构成。

可选的，所述耦合单元由一个耦合电容和一个电感串联构成。

可选的，所述耦合单元由一个耦合电容和一个电阻串联构成。

可选的，所述耦合电容为高压电容。

可选的，该三相三线载波耦合电路还包括三个双极性瞬态电压抑制二极管，其中，第一双极性瞬态电压抑制二极管接在所述第一接线端子与所述第二接线端子之间，第二双极性瞬态电压抑制二极管接在所述第二接线端子与所述第三接线端子之间，第三双极性瞬态电压抑制二极管接在所述第一接线端子与所述第三接线端子之间。

可选的，所述第一线圈和所述第二线圈的匝数相等。

可选的，所述隔离变压器的原边绕组与副边绕组的匝数之比为1:1或1:2。

可选的，所述耦合电容的电容值为1～330nF。

本实用新型还提供一种三相三线抄表系统，该三相三线抄表系统包括：三相三线集中器或三相三线表、三相三线载波耦合电路、单相载波耦合电路和单相表，其中，所述三相三线载波耦合电路为上述任一项所述的三相三线载波耦合电路，所述三相三线集中器或三相三线表中的载波信号收发电路连接所述隔离变压器的副边绕组，所述隔离变压器的原边绕组的三个接线端子用于对应连接三相三线制电力线路的三个相线，所述单相表通过所述单相载波耦合电路接在三相三线制电力线路的任意两个相线之间。

上述方案具有以下有益效果：本实用新型的三相三线载波耦合电路，利用隔离变压器的副边绕组连接三相三线集中器或三相三线表的载波信号收发电路，同时利用隔离变压器原边绕组的两个线圈形成三个接线端子，并将三个接线端子分别连接三相三线制电力线路的各相线，且其中至少两个接线端子分别通过一个耦合单元与对应的相线连接，从而使每两个相线之间都有可以进行信号传输的通路，由于每两个相线之间的信号传输通路中都包含耦合单元，这样就能实现将电力线路每两相之间的载波信号有效耦合到三相三线集中器或三相三线表的载波信号接收电路中，同时，也能将三相三线集中器或三相三线表的载波信号发送电路中发出的载波信号有效耦合到任意两相电力线路上，这样就实现了三相三线集中器或三相三线表既能接收来自电力线路任意两相(A、B两相、或B、C两相、或A、C两相)的载波信号，又能发送载波信号到电力线路任意两相上，也就是说，使三相三线集中器或三相三线表具备了同时发送和接收电力线路任意两相之间载波信号的能力。此时，若电力线路每两相之间均连接有单相表，还能实现三相三线集中器或三相三线表与单相表进行双向载波通信。

附图说明

图1是本实用新型实施例一中提供的三相三线载波耦合电路图；

图2是本实用新型实施例二中提供的三相三线载波耦合电路图；

图3是本实用新型实施例三中提供的三相三线载波耦合电路图；

图4是本实用新型实施例四中提供的三相三线抄表系统的连接示意图；

图5是本实用新型实施例四中提供的单相载波耦合电路图；

图6是本实用新型实施例四中提供的三相三线抄表系统中载波耦合电路之间的连接图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步的详细说明。

应当理解，下面阐述的实施例代表了使本领域技术人员能够实施实施例并说明实施实施例的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读以下描述后，本领域技术人员将理解本公开的概念并且将认识到这些概念在本文中未特别提及的应用。应当理解，这些概念和应用落入本公开和所附权利要求的范围内。

还应当理解，尽管本文中可以使用术语第一、第二等来描述各种元素，但是这些元素不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，可以将第一元件称为第二元件，并且类似地，可以将第二元件称为第一元件，而不脱离本公开的范围。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

还应当理解，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以直接连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元素被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元素时，不存在中间元素。

还应当理解，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“底部”、“中间”、“中间”、“顶部”等可以在本文中用于描述各种元素，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实用新型和简化描述，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，因此这些元素不应受这些条款的限制。

这些术语仅用于区分一个元素与另一个元素。例如，第一元件可以被称为“上”元件，并且类似地，第二元件可以根据这些元件的相对取向被称为“上”元件，而不脱离本公开的范围。

进一步理解，术语“包括”、“包含”、“包括”和/或“包含”在本文中使用时指定了所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件和/或它们的组。

除非另有定义，本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本公开所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。将进一步理解，本文使用的术语应被解释为具有与其在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非本文明确如此定义，否则不会以理想化或过于正式的意义进行解释。

实施例一：本实施例提供一种如图1所示的三相三线载波耦合电路。

如图1所示，本实施例的三相三线载波耦合电路包括：

隔离变压器T1，隔离变压器T1的副边绕组(即端子6和端子5所在绕组)用于连接三相三线集中器或三相三线表中的载波信号收发电路；隔离变压器T1的原边绕组包括两个线圈，第一线圈为端子1和端子2所在线圈，第二线圈为端子3和端子4所在线圈，这两个线圈共引出三个接线端子，其中，第一线圈的同名端(即端子1)为第一接线端子，第一线圈的异名端与第二线圈的同名端串联连接(即端子2和端子3串联连接)，两者的串联连接点为第二接线端子，第二线圈的异名端(即端子4)为第三接线端子；

两个耦合单元，其中，第一耦合单元为耦合电容C44，第二耦合单元为耦合电容C45；

第一接线端子与第一耦合单元的一端连接，第一耦合单元的另一端用于连接三相三线制电力线路的相线C，第二接线端子用于连接三相三线制电力线路的相线B，第三接线端子与第二耦合单元的一端连接，第二耦合单元的另一端用于连接三相三线制电力线路的相线A。

本实施例中，隔离变压器T1原边绕组的第一线圈和第二线圈的匝数相等。

优选地，隔离变压器的原边绕组与副边绕组的匝数之比为1:1或1:2，这样耦合效果较好。

本实施例中，每个耦合单元仅由一个耦合电容构成，优选地，耦合电容为高压电容，既可以耦合高压载波信号，又可以滤除工频信号。优选地，耦合电容的电容值为1～330nF。

作为其他实施方式，三相三线载波耦合电路中耦合单元的设置位置和个数可以根据实际情况调整，例如：当三相三线载波耦合电路设置有2个耦合单元时，这2个耦合单元还可以分别设置在第一接线端子与相线C之间的连接线路上和第二接线端子与相线B之间的连接线路上；或者，这2个耦合单元还可以分别设置在第二接线端子与相线B之间的连接线路上和第三接线端子与相线A之间的连接线路上。另外，三相三线载波耦合电路还可以设置有3个耦合单元，此时可将这3个耦合单元分别设置在第一接线端子与相线C之间的连接线路上、第二接线端子与相线B之间的连接线路上和第三接线端子与相线A之间的连接线路上。

作为其他实施方式，将第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子与三相三线制电力线路的三个相线连接时，可以根据实际情况调整连接相序，例如还可以将第一接线端子连接相线A，将第二接线端子连接相线B，将第三接线端子连接相线C。

本实用新型按照三相三线集中器和三相三线表的接线方式，对三相三线集中器和三相三线表侧的载波耦合电路进行了修改调整，得到图1所示的三相三线载波耦合电路，使其能适用于三相三线制用电环境。其工作原理如下：

在利用图1所示三相三线载波耦合电路实现电力载波通信时，将隔离变压器T1的副边绕组与三相三线集中器或三相三线表的载波信号收发电路相连，同时，将隔离变压器T1原边绕组的三个接线端子分别连接三相三线制电力线路的各相线，且第一接线端子和第三接线端子分别通过一个耦合电容与对应的相线连接，从而使每两个相线之间都有可以进行信号传输的通路，如：相线A和相线B之间借助耦合电容C45和隔离变压器原边绕组的第二线圈形成信号传输通路，相线B和相线C之间借助耦合电容C44和隔离变压器原边绕组的第一线圈形成信号传输通路，相线A和相线C之间借助耦合电容C45、隔离变压器原边绕组的第二线圈、第一线圈和耦合电容C44形成信号传输通路，由于每两个相线之间的信号传输通路中都包含耦合电容，这样就能实现将电力线路每两相之间的载波信号有效耦合到三相三线集中器或三相三线表的载波信号接收电路中，同时，也能将三相三线集中器或三相三线表的载波信号发送电路中发出的载波信号有效耦合到任意两相电力线路上，这样就实现了三相三线集中器或三相三线表既能接收来自电力线路任意两相(A、B两相、或B、C两相、或A、C两相)的载波信号，又能发送载波信号到电力线路任意两相上，也就是说，使三相三线集中器或三相三线表具备了同时发送和接收电力线路任意两相之间载波信号的能力。

此时，若电力线路每两相之间均连接有单相表，就能实现三相三线集中器或三相三线表与单相表进行双向载波通信。

实施例二：本实施例提供一种如图2所示的三相三线载波耦合电路。

如图2所示，本实施例的三相三线载波耦合电路包括：隔离变压器T1和两个耦合单元，其中，第一耦合单元由电感L1和耦合电容C44串联构成，第二耦合单元由电感L2和耦合电容C45串联构成。

将图2与图1对比可以看出，本实施例的三相三线载波耦合电路与实施例一相比，区别仅在于每个耦合单元的构成不同，其余均相同，相同部分参见实施例一，此处不再赘述。

本实施例中，每个耦合单元由一个耦合电容和一个电感串联构成，组成高通滤波电路，能够减少低频信号的干扰。作为其他实施方式，每个耦合单元还可以由一个耦合电容和一个电阻串联构成。

在利用图2所示三相三线载波耦合电路实现电力载波通信时，将隔离变压器T1的副边绕组与三相三线集中器或三相三线表的载波信号收发电路相连，同时，将隔离变压器T1原边绕组的三个接线端子分别连接三相三线制电力线路的各相线，同样能使每两个相线之间都有可以进行信号传输的通路，由于每两个相线之间的信号传输通路中都包含耦合电容，这样就能实现将电力线路每两相之间的载波信号有效耦合到三相三线集中器或三相三线表的载波信号接收电路中，同时，也能将三相三线集中器或三相三线表的载波信号发送电路中发出的载波信号有效耦合到任意两相电力线路上，使三相三线集中器或三相三线表具备同时发送和接收电力线路任意两相之间载波信号的能力。

实施例三：本实施例提供一种如图3所示的三相三线载波耦合电路。

如图3所示，本实施例的三相三线载波耦合电路包括：隔离变压器T1、两个耦合单元和三个双极性瞬态电压抑制二极管。其中，第一耦合单元为耦合电容C44，第二耦合单元为耦合电容C45。

将图3与图1对比可以看出，本实施例的三相三线载波耦合电路与实施例一相比，区别仅在于增加了三个双极性瞬态电压抑制二极管，其余均相同，相同部分参见实施例一，此处不再赘述。

具体地，第一双极性瞬态电压抑制二极管D1接在第一接线端子与第二接线端子之间，第二双极性瞬态电压抑制二极管D2接在第二接线端子与第三接线端子之间，第三双极性瞬态电压抑制二极管D3接在第一接线端子与第三接线端子之间。

在利用图3所示三相三线载波耦合电路实现电力载波通信时，除了能使三相三线集中器或三相三线表具备同时发送和接收电力线路任意两相之间载波信号的能力，还具有保护功能，将隔离变压器置于瞬态电压抑制二极管之后，能有效避免后级电路被大的电压信号损坏。

实施例四：本实施例提供一种如图4所示的三相三线抄表系统。

如图4所示，本实施例的三相三线抄表系统包括：三相三线集中器或三相三线表、三相三线载波耦合电路、单相载波耦合电路和单相表。

其中，三相三线载波耦合电路为上述任一实施例所述的三相三线载波耦合电路，三相三线集中器或三相三线表中的载波信号收发电路连接三相三线载波耦合电路中隔离变压器的副边绕组，三相三线载波耦合电路中隔离变压器的原边绕组的三个接线端子用于对应连接三相三线制电力线路的三个相线，单相表通过单相载波耦合电路接在三相三线制电力线路的任意两个相线之间。

具体地，单相载波耦合电路图如图5所示，包括一个隔离变压器和一个耦合电容，隔离变压器的副边绕组与单相表中的载波信号收发电路连接，隔离变压器的原边绕组通过耦合电容接在三相三线制电力线路的任意两个相线之间，从而实现将单相表通过单相载波耦合电路接在三相三线制电力线路的任意两个相线之间。

作为举例，三相三线抄表系统中单相表的数量可以根据实际情况设置，当三相三线抄表系统中只有一个单相表时，若将单相表接在A、B两相之间时，则单相表能够收发A、B两相之间的载波信号；若将单相表接在B、C两相之间时，则单相表能够收发B、C两相之间的载波信号；若将单相表接在A、C两相之间时，则单相表能够收发A、C两相之间的载波信号。

如图4所示，当三相三线抄表系统中有三个单相表时，可以将一个单相表接在A、B两相之间，将一个单相表接在B、C两相之间，将一个单相表接在A、C两相之间，具体连接线路如图6所示，这样通过三个单相表就能同时收发A、B两相，B、C两相，和A、C两相之间的载波信号。

本实施例的三相三线抄表系统，实现了在A、B、C三相三线用电环境下，利用三相三线载波耦合电路能使三相三线集中器或三相三线表具备同时发送和接收电力线路任意两相之间载波信号的能力，同时利用三相三线载波耦合电路和单相载波耦合电路能实现三相三线集中器或三相三线表和接在A、B，B、C和A、C上的单相表进行载波通信。

以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种三相三线载波耦合电路，其特征在于，该三相三线载波耦合电路包括：

隔离变压器，所述隔离变压器的副边绕组用于连接三相三线集中器或三相三线表中的载波信号收发电路；所述隔离变压器的原边绕组包括两个线圈，这两个线圈共引出三个接线端子，其中，第一线圈的同名端为第一接线端子，第一线圈的异名端与第二线圈的同名端串联连接，两者的串联连接点为第二接线端子，第二线圈的异名端为第三接线端子；所述第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子用于对应连接三相三线制电力线路的三个相线；

耦合单元，所述耦合单元包括耦合电容，所述第一接线端子、第二接线端子和第三接线端子中至少有两个接线端子分别通过一个耦合单元与对应的相线连接。

2.根据权利要求1所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述耦合单元仅由一个耦合电容构成。

3.根据权利要求1所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述耦合单元由一个耦合电容和一个电感串联构成。

4.根据权利要求1所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述耦合单元由一个耦合电容和一个电阻串联构成。

5.根据权利要求1-4任一项所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述耦合电容为高压电容。

6.根据权利要求5所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，该三相三线载波耦合电路还包括三个双极性瞬态电压抑制二极管，其中，第一双极性瞬态电压抑制二极管接在所述第一接线端子与所述第二接线端子之间，第二双极性瞬态电压抑制二极管接在所述第二接线端子与所述第三接线端子之间，第三双极性瞬态电压抑制二极管接在所述第一接线端子与所述第三接线端子之间。

7.根据权利要求6所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述第一线圈和所述第二线圈的匝数相等。

8.根据权利要求7所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述隔离变压器的原边绕组与副边绕组的匝数之比为1:1或1:2。

9.根据权利要求8所述的三相三线载波耦合电路，其特征在于，所述耦合电容的电容值为1～330nF。

10.一种三相三线抄表系统，其特征在于，该三相三线抄表系统包括：三相三线集中器或三相三线表、三相三线载波耦合电路、单相载波耦合电路和单相表，其中，所述三相三线载波耦合电路为权利要求1-9任一项所述的三相三线载波耦合电路，所述三相三线集中器或三相三线表中的载波信号收发电路连接所述隔离变压器的副边绕组，所述隔离变压器的原边绕组的三个接线端子用于对应连接三相三线制电力线路的三个相线，所述单相表通过所述单相载波耦合电路接在三相三线制电力线路的任意两个相线之间。