專利名稱：智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用電力線做為傳輸介質(zhì)的智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)。
利用現(xiàn)有輸電線路作為介質(zhì)傳輸數(shù)據(jù)的方法稱為電力載波通訊技術(shù)。電力載波技術(shù)近幾年在電力部門得到充分重視，尤其是配網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)日益成熟的今天。降低線損，提高供電可靠性，提高電壓合格率，是電力企業(yè)運(yùn)行狀況的重要指標(biāo)。在此要求下必須對電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀況實(shí)時(shí)監(jiān)控，分折處理，為合理調(diào)度電網(wǎng)提供重要依據(jù)。
中國專利CN-1061115A“配電網(wǎng)數(shù)字載波通訊系統(tǒng)和方法”給出了一種利用配電網(wǎng)作為通訊通道在配電變壓器下方的配電網(wǎng)中相互通訊的通訊方法和拓樸結(jié)構(gòu)。但其從未提到利用10KV高壓數(shù)字載波繼續(xù)上傳數(shù)字信息的方法和實(shí)施途徑。在國內(nèi)還未見到集低壓數(shù)字載波通訊、高壓數(shù)字載波通訊、變臺(tái)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測功能于一體的安裝于變臺(tái)處的變臺(tái)綜合終端機(jī)。
本實(shí)用新型的目的利用電力線做為傳輸介質(zhì)的智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)。
本實(shí)用新型由由高壓載波單元，低壓載波單元、主控單元、測量單元及電源組成，電源輸出4組直流電源，分別供給高壓載波單元、低壓載波單元、測量單元、主控單元使用，測量單元的輸入端用于接收外部輸入的電壓及電流信號(hào)，其輸出端則與主控單元相接，高壓載波單元一端用于與外部高壓電力線相接，另一端與主控單元相連，低壓載波單元?jiǎng)t是一端用于與低壓電力線相接，另一端也與主控單元相連。
本實(shí)用新型實(shí)施方案簡單，集低壓載波單元(220V)、高壓載波單元(10KV)、變壓器實(shí)時(shí)參數(shù)測量單元(RTU)、主控單元、電源單元為一體，可實(shí)現(xiàn)變臺(tái)下用戶設(shè)備(電表，監(jiān)控設(shè)備)數(shù)據(jù)集中抄收以及變臺(tái)實(shí)時(shí)參數(shù)的測量、計(jì)算、存貯和高低壓數(shù)字載波的自適應(yīng)管理。是一種理想的城市電網(wǎng)監(jiān)測和通訊裝置。
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型的原理方框圖。
圖2為本實(shí)用新型高壓載波單元的電原理圖。
圖3為本實(shí)用新型低壓載波單元的電原理圖。
圖4為本實(shí)用新型測量單元的電原理圖。
如
圖1所示，本實(shí)用新型由由高壓載波單元(1)，低壓載波單元(2)，主控單元(3)，測量單元(4)及電源(5)五大部分組成。
如圖2所示，高壓載波單元(1)包含RS232接口電路和載波調(diào)制與解調(diào)電路，RS232接口電路由RS232接口芯片U2和外圍電容C3H，C4H，C5H，C6H組成。載波調(diào)制與解調(diào)電路由調(diào)制解調(diào)芯片U4H、晶振電路、功率放大電路、輸入選頻放大電路、藕合電路及輸入輸出切換繼電器組成。晶振電路由晶振X2和電容C8H、C9H構(gòu)成，與U4H的晶振口相連，U4H的載波信號(hào)輸出口與功率放大電路輸入端相接，功率放大電路的輸出端與藕合電路的輸出藕合線圈T1H初級(jí)相連。功率放大電路由功率放大器U5H、電容C25H、C26H、C1H及電位器W1H等構(gòu)成，通過調(diào)節(jié)W1H，可以調(diào)整該電路輸出幅值的大小。U4H的載波信號(hào)輸入端則與選頻放大電路的輸出端相連高壓載波單元(1)，選頻放大電路由放大器U12A、U12B，電感L1H，電容C12H、C6B及電阻R12H、R13H等構(gòu)成，藕合電路由輸出藕合線圈T1H、輸入藕合線圈T2H構(gòu)成。選頻放大電路的輸入端與藕合電路輸入藕合線圈T2H的初級(jí)相連，輸入藕合線圈T2H的次級(jí)則與輸入輸出切換繼電器的常閉觸點(diǎn)相連，輸出藕合線圈T1H的次級(jí)則與輸入輸出切換繼電器的常開觸點(diǎn)相連。
高壓載波單元(1)主要用于變臺(tái)與電網(wǎng)監(jiān)控中心通訊控制器CCU之間的通訊，RS232接口電路接收主控單元(3)的信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，再由載波調(diào)制與解調(diào)電路輸出至外部結(jié)合濾波器，耦合至10KV高壓電力線，同時(shí)外部高壓電力線通過結(jié)合濾波器輸入的信號(hào)經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路，通過RS232接口電路送至主控單元(3)。
如圖3所示，低壓載波單元(2)由RS232接口電路和載波調(diào)制與解調(diào)電路組成。RS232接口電路由RS232接口芯片U2L和外圍電容C3L，C4L，C5L，C6L組成。載波調(diào)制與解調(diào)電路由調(diào)制解調(diào)芯片U4L、晶振電路、功率放大電路、輸入選頻放大電路、藕合電路組成。晶振電路由X2L和C1B、C2B構(gòu)成，與U4L的晶振口相連。U4L的載波信號(hào)輸出口與功率放大電路輸入端相接，功率放大電路由放大器U2C和電容C4B等構(gòu)成，選頻放大電路由放大器U12LA、U12LB、電感L1C、電容C5B、C6B和電阻R7B、R6B等組成，功率放大電路的輸出端和選頻放大電路的輸入端均通過藕合電路與外部低壓電力線相連。藕合電路由藕合線圈T1和藕合電容C30B、C16B1、C16B2、C16B3等構(gòu)成。
低壓載波單元(2)用于變臺(tái)對變臺(tái)下屬各用戶設(shè)備(電表，水表，氣表等)進(jìn)行監(jiān)測的通訊設(shè)備。其RS232接口電路接收主控單元的信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路輸出至外部低壓電力線，同時(shí)從外部低壓電力線輸入的信號(hào)經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路，通過RS232接口電路送至主控單元(3)。
高、低壓數(shù)字載波單元工作原理大致相同，只是輸出功率和耦合方式不同。低壓載波輸出功率小，高壓載波輸出大。低壓載波通訊通過電容耦合至220V電網(wǎng)，高壓載波通訊信號(hào)通過外部結(jié)合濾波器耦合至10KV電網(wǎng)。
如圖4所示，測量單元(4)是一個(gè)交流采樣電路，由電壓互感器PTA，PTB，PTC，電流互感器CTA，CTB，CTC，信號(hào)放大調(diào)理芯片A1、A2、A3、A4、A5、A6等構(gòu)成，外部電壓信號(hào)經(jīng)電壓互感器PTA，PTB，PTC輸出后，由A1，A2，A3分別調(diào)理放大后輸出給主控單元(3)的A/D變換器，外部電流信號(hào)則通過電流互感器CTA，CTB，CTC輸出后經(jīng)A4、A5、A6分別調(diào)理放大后輸出至主控單元(3)的A/D變換器。
測量單元與主控單元的A/D變換器配合完成對各相電流、電壓和相角的測量。通過溫度傳感器，可完成變臺(tái)溫度的測量。
可測量與計(jì)算如下參數(shù)1 測量相電壓UA、UB、UC瞬間有效值和某一時(shí)段的電壓最大值和最小值。
2 測量各相電流IA、IB、IC瞬間有效值。
3 測量各相電壓和電流之間的相位角ΦA(chǔ)、ΦB、ΦC。
5 計(jì)算各相的有功功率PA、PB、PC和三相總功率P，并找出其15分鐘之內(nèi)的最大有功功率。
6 計(jì)算出每小時(shí)、每天、每月各相有功、無功電量及三相總有功電量和無功電量與用戶設(shè)備(電表)電量相比求出損失電量值。
主控單元主要完成對變臺(tái)下屬用戶設(shè)備的數(shù)據(jù)抄收處理、存貯，完成變臺(tái)參數(shù)的計(jì)算分折處理、存貯，完成對低壓數(shù)字載波，高壓數(shù)字載波的通訊管理及自適應(yīng)功能的管理。本實(shí)施例的主控單元采用嵌入式工業(yè)控制機(jī)PC104實(shí)現(xiàn)，該機(jī)具有標(biāo)準(zhǔn)并行口、2個(gè)串行口、12位A/D變換器等，其與高壓載波單元(1)和低壓載波單元(2)的連接均采用RS232串口連接，與測量單元(4)之間則采用扁平電纜連接。
本實(shí)用新型的電源單元同時(shí)輸出四路直流電壓，供主控單元、測量單元、高、低壓載波單元工作使用。考慮到10KY/380V配電變壓器允許斷相運(yùn)行，為了保證斷相時(shí)不影響對變臺(tái)的監(jiān)測功能，本實(shí)施例的電源采用三相并聯(lián)供電方法，即使兩相斷電，仍正常運(yùn)行。
本實(shí)用新型工作時(shí)，從外部輸入的三相電壓和電流UA，UB，UC，IA，IB，IC均接于本實(shí)用新型的接線柱上，其中電壓信號(hào)直接從變臺(tái)次級(jí)引入，電流信號(hào)從變臺(tái)的CT二次側(cè)引入，外部輸入的電壓及電流信號(hào)通過接線柱分別與測量單元的電壓互感器和電流互感器相接，電壓互感器和電流互感器的輸出經(jīng)調(diào)理放大后則接入主控單元的A/D轉(zhuǎn)換電路，主控單元定時(shí)采集輸入電壓和電流，并分析處理存貯于電子盤中，通過高壓載波上傳。低壓數(shù)字載波單元通過220V電力載波通訊采集該變臺(tái)下方的用戶設(shè)備狀態(tài)，主控單元分析處理并存貯，上傳給電網(wǎng)監(jiān)控中心。三相電壓UA，UB，UC引入本實(shí)用新型的電源，提供電源的輸入。
本實(shí)用新型通過配電網(wǎng)把終端機(jī)連成一通訊網(wǎng)絡(luò)。變臺(tái)次端通過低壓電力載波將用戶設(shè)備(電表、水表、氣表、防盜系統(tǒng)信號(hào)等)計(jì)量或狀態(tài)信息傳輸至主控單元，測量單元實(shí)時(shí)采集臺(tái)電壓、電流、相角等參數(shù)，并作運(yùn)算處理，通過高壓載波通訊單元上傳至電管中心。
權(quán)利要求1.一種智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)，其特征在于由高壓載波單元(1)，低壓載波單元(2)，主控單元(3)，測量單元(4)及電源(5)組成，電源(5)輸出4組直流電源，分別供給高壓載波單元(1)、低壓載波單元(2)、測量單元(4)、主控單元(3)使用，測量單元(4)的輸入端用于接收外部輸入的電壓及電流信號(hào)，其輸出端則與主控單元(3)相接，高壓載波單元(1)一端用于與外部高壓電力線相接，另一端與主控單元(3)相連，低壓載波單元(2)則是一端用于與低壓電力線相接，另一端也與主控單元(3)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)，其特征在于高壓載波單元(1)包含RS232接口電路和載波調(diào)制與解調(diào)電路，RS232接口電路由RS232接口芯片U2H和外圍電容C3H，C4H，C5H，C6H組成；載波調(diào)制與解調(diào)電路由調(diào)制解調(diào)芯片U4H、晶振電路、功率放大電路、輸入選頻放大電路、藕合電路及輸入輸出切換繼電器組成，晶振電路與U4H的晶振口相連，U4H的載波信號(hào)輸出口與功率放大電路輸入端相接，功率放大電路的輸出端與藕合電路的輸出藕合線圈T1H初級(jí)相連，U4H的載波信號(hào)輸入端則與選頻放大電路的輸出端相連，選頻放大電路的輸入端與藕合電路輸入藕合線圈T2H的初級(jí)相連，輸入藕合線圈T2H的次級(jí)則與輸入輸出切換繼電器的常閉觸點(diǎn)相連，輸出藕合線圈T1H的次級(jí)則與輸入輸出切換繼電器的常開觸點(diǎn)相連；RS232接口電路接收主控單元(3)的信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，再經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路輸出至外部高壓電力線，同時(shí)從外部高壓電力線輸入的信號(hào)經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路，通過RS232接口電路送至主控單元(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)，其特征在于低壓載波單元(2)包含RS232接口電路和載波調(diào)制與解調(diào)電路，RS232接口電路由RS232接口芯片U2和外圍電容C3L、C4L、C5L、C6L組成；載波調(diào)制與解調(diào)電路由調(diào)制解調(diào)芯片U4L、晶振電路、功率放大電路、輸入選頻放大電路、藕合電路組成，晶振電路與U4L的晶振口相連，U4L的載波信號(hào)輸出口與功率放大電路輸入端相接，功率放大電路的輸出端和選頻放大電路的輸入端均通過藕合電路與外部低壓電力線相連；RS232接口電路接收主控單元的信號(hào)，經(jīng)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路輸出至外部低壓電力線，同時(shí)從外部低壓電力線輸入的信號(hào)經(jīng)載波調(diào)制與解調(diào)電路，通過RS232接口電路送至主控單元(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)，其特征在于測量單元(4)是一個(gè)交流采樣電路，由電壓互感器PTA、PTB、PTC，電流互感器CTA、CTB、CTC，信號(hào)放大調(diào)理芯片A1、A2、A3、A4、A5、A6等構(gòu)成，外部電壓信號(hào)經(jīng)電壓互感器PTA、PTB、PTC輸出后，由A1、A2、A3分別調(diào)理放大后輸出給主控單元(3)，外部電流信號(hào)則通過電流互感器CTA、CTB、CTC輸出后經(jīng)A4、A5、A6分別調(diào)理放大后輸出至主控單元(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī)，其特征在于電源采用三相并聯(lián)供電。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能變臺(tái)電力載波通信終端機(jī),由高壓載波單元(1),低壓載波單元(2),主控單元(3),測量單元(4)及電源(5)組成,電源(5)同時(shí)分別為高壓載波單元(1)、低壓載波單元(2)、測量單元(4)、主控單元(3)供電,測量單元(4)的輸入端用于接收外部輸入的信號(hào),其輸出端與主控單元(3)相接,高壓載波單元(1)一端用于與外部高壓電力線相接,另一端與主控單元(3)相連,低壓載波單元(2)一端用于與低壓電力線相接,另一端也與主控單元(3)相連。本實(shí)用新型利用配電網(wǎng)作為傳輸介質(zhì),可實(shí)時(shí)監(jiān)測電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。
文檔編號(hào)H04L27/00GK2408617SQ992305
公開日2000年11月29日 申請日期1999年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月28日
發(fā)明者王?？? 余勁天, 雷建閩, 余勁明 申請人:王?？? 余勁天, 雷建閩, 余勁明