低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，屬于載波通信【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明中過(guò)零檢測(cè)模塊連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊與電力線之間，用于產(chǎn)生載波提取模塊經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊的觸發(fā)信號(hào)；載波提取模塊連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊與電力線之間，用于提取載波模擬信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將載波模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后輸出；顯示模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，用于顯示提取的載波信號(hào)波形和幅值信息。通過(guò)提取載波并且檢測(cè)載波信號(hào)的波形和幅值的變化，分析電力線載波信號(hào)是否存在超標(biāo)高頻噪聲干擾、信號(hào)衰減以及內(nèi)阻抗實(shí)時(shí)變化等故障，便于及時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理。
【專利說(shuō)明】低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，尤其是一種智能電網(wǎng)用電信息采集系統(tǒng)中低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，屬于載波通信【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓電力線載波通信技術(shù)是指利用己有的配電網(wǎng)作為傳輸媒介，實(shí)現(xiàn)頻率范圍(500kHz的載波信號(hào)傳遞和信息交換的一種技術(shù)，此種通信方式時(shí)無(wú)需另外鋪設(shè)通信線路，實(shí)施簡(jiǎn)單、普及方便、零成本運(yùn)行可以方便地將電力通信網(wǎng)絡(luò)延伸到低壓用戶側(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶電表的數(shù)據(jù)采集和控制。
[0003]在現(xiàn)代智能電網(wǎng)的用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)中，其采集設(shè)備的下行通信主要采用低壓電力線載波通信技術(shù)。用電信息采集系統(tǒng)中包括主站層、通信信道層、采集設(shè)備層和計(jì)量設(shè)備層。采集設(shè)備對(duì)計(jì)量設(shè)備下行通信來(lái)抄讀用戶數(shù)據(jù)，再利用多種通信信道進(jìn)行上行通信，將數(shù)據(jù)傳送給主站。但是，集中器和采集器之間的電力線載波通信存在信號(hào)衰減大、線路阻抗實(shí)時(shí)變化、噪聲干擾強(qiáng)等諸多不利因素，影響低壓電力線載波通信。為提高低壓電力線載波通信的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性，必須實(shí)時(shí)提取分析低壓電力線載波信號(hào)的波形和幅值變化情況，查找出造成超標(biāo)高頻噪聲干擾、信號(hào)衰減以及內(nèi)阻抗實(shí)時(shí)變化的故障點(diǎn)，以便于針對(duì)性對(duì)進(jìn)行處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且能快速檢測(cè)低壓電力線載波通信信號(hào)的檢測(cè)裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，包括過(guò)零檢測(cè)模塊、載波提取模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和顯示模塊，所述過(guò)零檢測(cè)模塊連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊與電力線之間，用于產(chǎn)生載波提取模塊經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊的觸發(fā)信號(hào)；所述載波提取模塊連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊與電力線之間，用于提取的載波模擬信號(hào)；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將載波提取模塊得到的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量后輸出；所述顯示模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，用于顯示提取的載波信號(hào)波形和幅值信息。
[0006]本發(fā)明中，載波提取模塊包括電容C11、電阻R11、電阻R12和電感Lll ;所述電容Cll 一端與火線連接，另一端接地，電阻Rll串聯(lián)在電容Cll與接地之間，組成高頻支路；所述電感Lll 一端與火線連接，另一端接地，電阻R12串聯(lián)在電感Lll與接地之間，組成低頻支路。
[0007]本發(fā)明中，所述載波提取模塊還包括連接電阻Rll兩端的示波器。
[0008]本發(fā)明中，所述過(guò)零檢測(cè)模塊包括瞬態(tài)抑制二極管VD1、保護(hù)電路、濾波電路、達(dá)林頓管VTl和光敏耦合器件El ;所述瞬態(tài)抑制二極管VDl連接在火線與零線之間；所述達(dá)林頓管VTl的基極與保護(hù)電路連接、達(dá)林頓管VTl的發(fā)射極與零線連接、達(dá)林頓管VTl的集電極與光敏耦合器件El的輸入端連接；所述濾波電路連接光敏耦合器件El的輸入端。[0009]本發(fā)明中，所述保護(hù)電路由電阻R47、電阻R49、電阻R51、電阻R52和電阻R55串聯(lián)組成。
[0010]本發(fā)明中，所述濾波電路由安規(guī)電容Cl和電阻R61串聯(lián)組成。
[0011]本發(fā)明中，所述輸入達(dá)林頓管VTl的基極與發(fā)射極之間并聯(lián)保護(hù)二極管VD3。
[0012]本發(fā)明中，所述輸入達(dá)林頓管VTl的發(fā)射極與濾波電路之間并聯(lián)穩(wěn)壓二極管VD2。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:通過(guò)過(guò)零采樣提取載波并且檢測(cè)載波信號(hào)的波形和幅值的變化，分析電力線載波信號(hào)是否存在超標(biāo)高頻噪聲干擾、信號(hào)衰減以及內(nèi)阻抗實(shí)時(shí)變化等故障，便于及時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行處理，以提高低壓電力線載波通信的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置框圖；
[0015]圖2為過(guò)零檢測(cè)模塊電路圖；
[0016]圖3為過(guò)零檢測(cè)電路輸出波形圖；
[0017]圖4載波提取模塊電路圖；
[0018]圖5顯示模塊提取的載波波形；
[0019]圖6顯示模塊放大的載波波形。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]如圖1所示，本發(fā)明低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置包括過(guò)零檢測(cè)模塊、載波提取模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和顯示模塊，其中過(guò)零檢測(cè)模塊的輸入端連接電力線，過(guò)零檢測(cè)模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，用于當(dāng)電力線的火線電壓與零線電壓的差值從負(fù)電壓變?yōu)檎妷簳r(shí)，產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖，作為載波提取模塊經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊的觸發(fā)信號(hào)；載波提取模塊的輸入端連接電力線，載波提取模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸入端相連接，用于提取的模擬信號(hào)；A/D轉(zhuǎn)換模塊的輸出端連接顯示模塊，用于將載波提取模塊提取的載波信號(hào)的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量并輸出至顯示模塊；顯示模塊為數(shù)字示波器，用于顯示提取的載波信號(hào)波形和幅值的變化情況，從而得知電力線載波信號(hào)是否存在超標(biāo)高頻噪聲干擾、信號(hào)衰減以及內(nèi)阻抗實(shí)時(shí)變化等現(xiàn)象。
[0022]如圖2所示，過(guò)零檢測(cè)模塊其主要用于檢測(cè)工頻交流電正向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻，并輸出一個(gè)下降沿脈沖作為觸發(fā)信號(hào)。其主要包括瞬態(tài)電壓抑制二極管VD1、安規(guī)電容Cl、電阻R61、驅(qū)動(dòng)電阻R47、驅(qū)動(dòng)電阻R49、驅(qū)動(dòng)電阻R51、驅(qū)動(dòng)電阻R52、驅(qū)動(dòng)電阻R55、保護(hù)二極管VD3、穩(wěn)壓二極管VD2，達(dá)林頓管VTl和光敏耦合器件El。瞬態(tài)電壓抑制二極管VDl串接在電力線的火線和零線之間，以保護(hù)電路免受各種浪涌脈沖的損壞。驅(qū)動(dòng)電阻R47、R49、R51、R52和R55依次串聯(lián)在電力線的火線和達(dá)林頓管VTl的基極之間，用于驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓管VTl工作，采用多級(jí)電阻串聯(lián)以防止瞬態(tài)高能量損壞電路；達(dá)林頓管VTl的發(fā)射極和電力線的零線相連，達(dá)林頓管VTl的集電極和光敏耦合器件El的輸入端相連。保護(hù)二極管VD3的負(fù)極與達(dá)林頓管VTl的基極相連，保護(hù)二極管VD3的正極與達(dá)林頓管VTl的發(fā)射極相連。安規(guī)電容Cl是串聯(lián)在電力線的零線和電阻R61之間，零線上220V交流電通過(guò)安規(guī)電容Cl后，保證光敏耦合器件El和達(dá)林頓管VTl正常工作。穩(wěn)壓二極管VD2正極接電力線的零線，負(fù)極連接在安規(guī)電容Cl和電阻R61之間。光敏稱合器件El包括輸入端的發(fā)光二極管和輸出端的光敏三極管，發(fā)光二級(jí)管的負(fù)極與達(dá)林頓管VTl的集電極相連，發(fā)光二級(jí)管的正極連接電阻R61 ;光敏三極管連接直流電源，其發(fā)射極連接直流電源的接地端，集電極經(jīng)電阻R32連接該直流電源的電源端3.3V，集電極可直接提供檢測(cè)結(jié)果的輸出TP1，集電極與發(fā)射極之間連接電容C28。本發(fā)明中，瞬態(tài)電壓抑制二極管VDl選用P6KE39CA、驅(qū)動(dòng)電阻RR47，R49，R51，R52、R55均選用300k Ω、保護(hù)二極管VD3選用LL4148、安規(guī)電容Cl選用473/300V、電阻R61選用2k Ω、穩(wěn)壓二極管VD2選用ZMM5V1、光敏耦合器件El選用NEC2501、電阻R32選用 6.8kQ。
[0023]如圖3所示，過(guò)零檢測(cè)電路輸出的波形中，正弦波是220V交流信號(hào)，方波是過(guò)零檢測(cè)電路輸出的脈沖信號(hào)。
[0024]如圖4所示，載波提取模塊包括電容Cl 1、電阻Rl 1、電阻R12、電感LI I以及示波器。其中，電容Cll 一端接電力線的火線，另一端通過(guò)電阻Rll和地相接，形成流過(guò)高頻載波信號(hào)的支路，示波器接在電阻Rll兩端；電感Lll 一端接火線，另一端通過(guò)電阻R12和地相接，形成流過(guò)低頻載波信號(hào)的支路。本發(fā)明中，電容Cll選用0.1 μ F、電阻Rll選用50 Ω、電阻R12選用IOOkQ，電感Lll選用50 μ H。
[0025]檢測(cè)時(shí)，220V工頻交流電(含載波信號(hào))接入過(guò)零檢測(cè)電路的輸入端，電力線的火線電壓與零線電壓從負(fù)電壓變?yōu)檎妷海椿鹁€電壓高于零線電壓時(shí)，為正向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻。此時(shí)達(dá)林頓管VTl的基極和發(fā)射極之間為正向偏置，達(dá)林頓管VTl的集電極和發(fā)射極之間正向?qū)?，促使光敏I禹合器件El中發(fā)光二極管發(fā)光,光敏I禹合器件El輸出I禹合端導(dǎo)通,輸出端產(chǎn)生一個(gè)下降沿脈沖，并輸出低電平。當(dāng)電力線的火線電壓與零線電壓的差值從正電壓變?yōu)樨?fù)電壓，即火線電壓低于零線電壓時(shí)，為負(fù)向過(guò)零點(diǎn)時(shí)刻；此時(shí)達(dá)林頓管VTl的基極和發(fā)射極之間為反向偏置，達(dá)林頓管VTl截止，光敏耦合器件El中輸出耦合端截止，輸出端的電平恢復(fù)至高電平；同時(shí)，達(dá)林頓管VTl的基極和發(fā)射極之間的保護(hù)二極管VD3導(dǎo)通，從而防止達(dá)林頓管VTl因反向偏置電壓過(guò)高而損壞。由此可見(jiàn)，當(dāng)工頻交流電正向過(guò)零點(diǎn)時(shí)，以過(guò)零檢測(cè)模塊輸出的下降沿脈沖作為載波提取模塊經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換的觸發(fā)信號(hào)。
[0026]同時(shí)，當(dāng)220V工頻交流電(含載波信號(hào))進(jìn)入到載波提取模塊，220V正弦交流信號(hào)Vf通過(guò)電力線傳輸，經(jīng)過(guò)電容Cl I和50 Ω的電阻Rl I，由于50Hz低頻交流電被電容Cl I阻斷，從而流過(guò)電感Lll和電阻R12的支路，而高頻載波信號(hào)則是流過(guò)電容Cll和電阻Rll這條支路，所以通過(guò)示波器觀察電阻Rll兩端波形變化就得到載波信號(hào)波形的變化。根據(jù)分壓公式，設(shè)備檢測(cè)到的載波信號(hào)Vtf:
【權(quán)利要求】
1.一種低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:包括過(guò)零檢測(cè)模塊、載波提取模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和顯示模塊，所述過(guò)零檢測(cè)模塊連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊與電力線之間，用于產(chǎn)生載波提取模塊經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊的觸發(fā)信號(hào)；所述載波提取模塊連接于A/D轉(zhuǎn)換模塊與電力線之間，用于提取載波模擬信號(hào)；所述A/D轉(zhuǎn)換模塊，用于將載波提取模塊得到的載波模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)后輸出；所述顯示模塊與A/D轉(zhuǎn)換模塊連接，用于顯示提取的載波信號(hào)波形和幅值信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述載波提取模塊包括電容CU、電阻Rll、電阻R12和電感Lll ;所述電容Cll 一端與火線連接，另一端接地，電阻Rll串聯(lián)在電容Cll與接地之間，組成高頻支路；所述電感Lll 一端與火線連接，另一端接地，電阻R12串聯(lián)在電感Lll與接地之間，組成低頻支路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述電阻Rll的兩端連接示波器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述過(guò)零檢測(cè)模塊包括瞬態(tài)抑制二極管VD1、保護(hù)電路、濾波電路、達(dá)林頓管VTl和光敏耦合器件El ;所述瞬態(tài)抑制二極管VDl連接在火線與零線之間；所述達(dá)林頓管VTl的基極與保護(hù)電路連接、達(dá)林頓管VTl的發(fā)射極與零線連接、達(dá)林頓管VTl的集電極與光敏耦合器件El的輸入端連接；所述濾波電路連接光敏耦合器件El的輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述保護(hù)電路由電阻R47、電阻R49、電阻R51、電阻R52和電阻R55串聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述濾波電路由安規(guī)電容Cl和電阻R61串聯(lián)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述輸入達(dá)林頓管VTl的基極與發(fā)射極之間并聯(lián)保護(hù)二極管VD3。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低壓電力線載波通信信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于:所述輸入達(dá)林頓管VTl的發(fā)射極與濾波電路之間并聯(lián)穩(wěn)壓二極管VD2。
【文檔編號(hào)】H04B3/46GK103944607SQ201410149501
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月14日
【發(fā)明者】趙俊平, 舒國(guó)偉, 王從杰 申請(qǐng)人:江蘇益邦電力科技有限公司