適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法
【專利摘要】適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法，通過對(duì)配電網(wǎng)中由中壓電力線連接的配電設(shè)備分別設(shè)置中壓寬帶載波設(shè)備實(shí)現(xiàn)電力載波通信，所述中壓寬帶載波設(shè)備包括中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器和耦合器，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端與配電設(shè)備的數(shù)據(jù)端口連接，載波信號(hào)接口端通過同軸電纜與耦合器相連，耦合器與中壓電力線耦合。本發(fā)明抗干擾能力強(qiáng)，頻帶利用率高，通信帶寬高，完全依附于電力線進(jìn)行傳輸，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)展，維護(hù)簡便，安全可靠，價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的中壓寬帶載波組網(wǎng)系統(tǒng)可與配電網(wǎng)自動(dòng)化中其他系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)透明傳輸、無縫對(duì)接，為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化提供了一種有效的通訊方式。
【專利說明】適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力載波【技術(shù)領(lǐng)域】，為一種適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對(duì)電力的需求日益增長，對(duì)供電的可靠性和供電質(zhì)量提出了更高的要求，對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行自動(dòng)化改造是電力系統(tǒng)提高供電可靠性和質(zhì)量最直接有效的技術(shù)手段之一。配電自動(dòng)化主要目的包括:在正常運(yùn)行情況下通過監(jiān)視配網(wǎng)運(yùn)行工況，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行方式；當(dāng)配網(wǎng)發(fā)生故障或異常運(yùn)行時(shí)，迅速查出故障區(qū)段及異常情況，快速隔離故障區(qū)段，及時(shí)恢復(fù)非故障區(qū)域用戶的供電，縮短對(duì)用戶的停電時(shí)間，減少停電面積；根據(jù)配網(wǎng)電壓合理控制電壓水平和無功負(fù)荷，改善供電質(zhì)量，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的；合理控制用電負(fù)荷，從而提高設(shè)備利用率；自動(dòng)抄表計(jì)費(fèi)，保證抄表計(jì)費(fèi)的及時(shí)和準(zhǔn)確，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和工作效益，并可為用戶提供自動(dòng)化的用電信息服務(wù)等。
[0003]要實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化，需要借助有效的通信系統(tǒng)將控制中心的控制命令準(zhǔn)確地傳送到為數(shù)眾多的遠(yuǎn)方終端，同時(shí)將反映遠(yuǎn)方設(shè)備運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)信息收集到控制中心，通信系統(tǒng)建設(shè)是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，通信系統(tǒng)的合理化選擇很大程度決定了配電網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。在配電網(wǎng)智能化建設(shè)中，主要通信手段有光纖通信、無線通信和電力線載波通信。其中，光纖通信毫無疑問通信質(zhì)量是最好的，在能夠使用光纖通信的地方，一定會(huì)選擇光纖通信，尤其是骨干網(wǎng)絡(luò)。但對(duì)于老城區(qū)改造等場合，全部破路鋪設(shè)光纖不太現(xiàn)實(shí)，而且架設(shè)費(fèi)用高昂；無線通信除了要建造基站外，城市的高樓大廈，信號(hào)干擾和天氣原因等因素都會(huì)大大影響無線信號(hào)的覆蓋，這時(shí)所以我們就需要電力線載波來解決這些問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的問題是:現(xiàn)有配電自動(dòng)化改造中通信手段單一，組網(wǎng)擴(kuò)展不靈活，通信傳輸不可靠，不具備良好的經(jīng)濟(jì)性，維護(hù)困難，通信性能不佳等。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案為:適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，配電網(wǎng)中由中壓電力線連接的配電設(shè)備分別設(shè)置中壓寬帶載波設(shè)備，所述中壓寬帶載波設(shè)備包括中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器和耦合器，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端與配電設(shè)備的數(shù)據(jù)端口連接，載波信號(hào)接口端通過同軸電纜與耦合器相連，耦合器與中壓電力線耦合。
[0006]所述配電設(shè)備為配電主站和配電子站，兩者通過中壓電力線連接，配電主站的主站平臺(tái)和配電子站內(nèi)的配電終端分別連接至中壓寬帶載波設(shè)備的中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器。
[0007]所述配電設(shè)備為配電子站和遠(yuǎn)方配電終端，配電網(wǎng)的配電主站與配電子站通過光纖連接，配電子站通過中壓電力線與遠(yuǎn)方配電終端連接，配電子站內(nèi)的光纖數(shù)據(jù)終端和遠(yuǎn)方配電終端分別連接至中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端。
[0008]中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端通過RJ45網(wǎng)線與配電設(shè)備的數(shù)據(jù)端口連接。
[0009]中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的頻率帶寬為2-34MHZ，調(diào)制方式為正交頻分多路復(fù)用0FDM，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部集成可編程的128位AES，256位AESjP 3DES硬件加密，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的載波通信芯片采用MARVELL公司的DSS950X載波芯片，前端信號(hào)放大芯片采用MARVELL公司的DSS7800芯片。
[0010]耦合器包括中壓電感式耦合器和中壓電容式耦合器。
[0011]適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)方法，對(duì)由中壓電力線連接的配電設(shè)備分別設(shè)置中壓寬帶載波設(shè)備，配電設(shè)備的數(shù)據(jù)通過中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器調(diào)制為OFDM模擬信號(hào)，再通過耦合器耦合至中壓電力線，由中壓電力線傳輸至連接的其它配電設(shè)備，其它配電設(shè)備由各自的中壓寬帶載波設(shè)備的耦合器獲取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器解調(diào)為數(shù)字信號(hào)。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:在配電網(wǎng)自動(dòng)化改造中，宜采用多種通信方式混合組網(wǎng)，尤其在沒有規(guī)劃通信管道或無法破路敷設(shè)光纖的城市區(qū)域，寬帶載波有效的解決了光網(wǎng)絡(luò)無法覆蓋區(qū)域，為實(shí)現(xiàn)配電自動(dòng)化提供一種經(jīng)濟(jì)、有效、可靠的通信手段，中壓寬帶電力載波的良好通信性能可作為光纖通信的主要補(bǔ)充手段；同時(shí)中壓寬帶電力載波系統(tǒng)完全依附于電力線進(jìn)行傳輸，具有結(jié)構(gòu)簡單，易于擴(kuò)展，維護(hù)簡便，安全可靠，價(jià)格適中等優(yōu)點(diǎn)，中壓寬帶載波系統(tǒng)組網(wǎng)方式靈活，可與配電網(wǎng)自動(dòng)化中其他系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)透明傳輸、無縫對(duì)接，為實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)自動(dòng)化提供了一種有效的通訊方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的載波組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明的光纖+載波組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明提供一種適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)及組網(wǎng)方法，通過對(duì)配電網(wǎng)中由中壓電力線連接的配電設(shè)備分別設(shè)置中壓寬帶載波設(shè)備實(shí)現(xiàn)電力載波通信，所述中壓寬帶載波設(shè)備包括中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器和耦合器，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端與配電設(shè)備的數(shù)據(jù)端口連接，載波信號(hào)接口端通過同軸電纜與耦合器相連，耦合器與中壓電力線耦合。下面將結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。
[0016]中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器按設(shè)備類型可分為中壓寬帶載波頭端設(shè)備，中壓寬帶載波中繼設(shè)備和中壓寬帶載波終端設(shè)備。圖1所示為配電主站5和配電子站6兩者通過中壓電力線10連接的情況，在配電主站5中，中壓寬帶載波頭端設(shè)備I的載波信號(hào)接口端通過同軸電纜8與耦合器2相連，中壓寬帶載波頭端設(shè)備I的數(shù)據(jù)接口端通過一 RJ45網(wǎng)線7與配電主站中的主站平臺(tái)3相連，在配電子站6中，中壓寬帶載波終端設(shè)備9的載波信號(hào)接口端通過同軸電纜8與耦合器2相連，中壓寬帶載波終端設(shè)備9的數(shù)據(jù)接口端通過RJ45網(wǎng)線7與配電子站內(nèi)配電終端4相連。由配電主站中主站平臺(tái)3發(fā)送來的數(shù)據(jù)，通過中壓寬帶載波頭端I設(shè)備調(diào)制OFDM模擬信號(hào)，并通過耦合器2耦合至中壓電力線10中，傳輸至配電子站6中壓電力線10，經(jīng)耦合器2傳輸至中壓寬帶載波終端/中繼設(shè)備9解調(diào)為數(shù)字信號(hào)后，發(fā)送至配電子站內(nèi)配電終端4，反之亦然。
[0017]圖2所示為配電子站6和遠(yuǎn)方配電終端通過中壓電力線10連接，配電網(wǎng)的配電主站5與配電子站6通過光纖13連接的情況，即對(duì)光纖通信的擴(kuò)展。在配電子站6中，中壓寬帶載波頭端設(shè)備I的載波信號(hào)接口端通過同軸電纜8與耦合器2相連，數(shù)據(jù)接口端通過RJ45網(wǎng)線7與配電子站6中光纖數(shù)據(jù)終端(ONU) 11相連；對(duì)于遠(yuǎn)方配電終端，設(shè)置中壓寬帶載波終端設(shè)備9的載波信號(hào)接口端通過同軸電纜8與耦合器2相連，數(shù)據(jù)接口端通過RJ45網(wǎng)線7與遠(yuǎn)方配電終端12相連，配電子站6與遠(yuǎn)方配電終端之間通過中壓電力線10分別連接各自的耦合器。由配電主站中主站平臺(tái)3發(fā)送來的數(shù)據(jù)，通過光纖13發(fā)送至光纖數(shù)據(jù)終端(ONU) 11，光纖數(shù)據(jù)終端(ONU) 11將數(shù)據(jù)通過RJ45網(wǎng)線7傳輸至中壓寬帶載波頭端設(shè)備1，通過中壓寬帶載波頭端設(shè)備I調(diào)制OFDM模擬信號(hào)，并通過耦合器2耦合至中壓電力線10中，OFDM模擬信號(hào)在遠(yuǎn)方配電終端12側(cè)的中壓電力線10經(jīng)耦合器2傳輸至中壓寬帶載波終端/中繼設(shè)備9，并解調(diào)為數(shù)字信號(hào)后，發(fā)送至配電終端12，反之亦然。光纖+載波組網(wǎng)的組網(wǎng)方式有效的彌補(bǔ)了光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一次性投資較高，架設(shè)困難的問題。
[0018]其中，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器使用頻率帶寬2-34MHZ，調(diào)制方式采用正交頻分多路復(fù)用技術(shù)0FDM，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部集成可編程的128位AES，256位AESjP3DES硬件加密技術(shù)，數(shù)據(jù)通信安全可靠，而且寬帶載波通信依附于電力線網(wǎng)絡(luò)，屬于專網(wǎng)通信，信息安全可控。中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的載波通信芯片采用MARVELL公司的DSS950X載波芯片，前端信號(hào)放大芯片采用MARVELL公司的DSS7800芯片，可以完全實(shí)現(xiàn)任意寬度頻段使用，達(dá)到頻段的高低和寬度的可控性，對(duì)于多鏈路組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分頻組網(wǎng)，避免頻率間干擾，最多可支持1024組MAC地址，可級(jí)聯(lián)64組中壓寬帶載波設(shè)備，組網(wǎng)靈活性高。數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由載波通信芯片DSS950X及前端信號(hào)放大芯片DSS7800可實(shí)現(xiàn)數(shù)字-模擬、模擬-數(shù)字信號(hào)的調(diào)制/解調(diào)，可調(diào)制為OFDM子載波進(jìn)行傳輸，有效克服碼間干擾，增強(qiáng)了抗干擾能力。
[0019]OFDM調(diào)制方式是一種多載波調(diào)制方式，這種方式將一個(gè)載波分為許多個(gè)帶寬較窄的次載波，這些次載波相互正交，采用快速傅立葉變換將這些次載波信號(hào)進(jìn)行編碼。次載波頻分器將信號(hào)反轉(zhuǎn)，使之正交，對(duì)于η個(gè)次載波，每一個(gè)次載波的符號(hào)速率被載波調(diào)制器分為整個(gè)符號(hào)速率的1/η，這使得調(diào)制后符號(hào)速率長于多徑延遲從而減少符號(hào)間干擾(ISI)。OFDM技術(shù)主要有以下優(yōu)點(diǎn):1)有效克服碼間干擾，抗干擾能力強(qiáng)；2)頻帶利用率高；3)系統(tǒng)的均衡簡單等。
[0020]本發(fā)明的耦合器可采用中壓電感式耦合器或中壓電容式耦合器。
[0021]在實(shí)際應(yīng)用中，中壓寬帶載波系統(tǒng)組網(wǎng)還可以完全實(shí)現(xiàn)任意寬度頻段使用，達(dá)到頻段的高低和寬度的可控性，對(duì)于多鏈路組網(wǎng)實(shí)現(xiàn)分頻組網(wǎng)，避免頻率間干擾，最多可支持1024組MAC地址，可級(jí)聯(lián)64組中壓寬帶載波設(shè)備，易于擴(kuò)展，組網(wǎng)靈活性高。
[0022]中壓寬帶載波系統(tǒng)完全依附于電力線纜傳輸，只要維護(hù)好電力線纜，就可以保證有效通信傳輸，不需要增加額外的專業(yè)維護(hù)人員。
[0023]如上所述，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是只要實(shí)質(zhì)上沒有脫離本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)及效果可以有很多的變形，這對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是配電網(wǎng)中由中壓電力線連接的配電設(shè)備分別設(shè)置中壓寬帶載波設(shè)備，所述中壓寬帶載波設(shè)備包括中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器和耦合器，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端與配電設(shè)備的數(shù)據(jù)端口連接，載波信號(hào)接口端通過同軸電纜與耦合器相連，耦合器與中壓電力線耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述配電設(shè)備為配電主站和配電子站，兩者通過中壓電力線連接，配電主站的主站平臺(tái)和配電子站內(nèi)的配電終端分別連接至中壓寬帶載波設(shè)備的中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是所述配電設(shè)備為配電子站和遠(yuǎn)方配電終端，配電網(wǎng)的配電主站與配電子站通過光纖連接，配電子站通過中壓電力線與遠(yuǎn)方配電終端連接，配電子站內(nèi)的光纖數(shù)據(jù)終端和遠(yuǎn)方配電終端分別連接至中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的數(shù)據(jù)接口端通過RJ45網(wǎng)線與配電設(shè)備的數(shù)據(jù)端口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的頻率帶寬為2-34MHZ，調(diào)制方式為正交頻分多路復(fù)用OFDM，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器內(nèi)部集成可編程的128位AES，256位AES，和3DES硬件加密，中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器的載波通信芯片采用MARVELL公司的DSS950X載波芯片，前端信號(hào)放大芯片采用MARVELL公司的DSS7800芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)系統(tǒng)，其特征是耦合器包括中壓電感式耦合器和中壓電容式耦合器。
7.適用于配電自動(dòng)化的中壓寬帶電力載波組網(wǎng)方法，其特征是對(duì)由中壓電力線連接的配電設(shè)備分別設(shè)置中壓寬帶載波設(shè)備，配電設(shè)備的數(shù)據(jù)通過中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器調(diào)制為OFDM模擬信號(hào)，再通過耦合器耦合至中壓電力線，由中壓電力線傳輸至連接的其它配電設(shè)備，其它配電設(shè)備由各自的中壓寬帶載波設(shè)備的耦合器獲取傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并通過中壓寬帶載波調(diào)制解調(diào)器解調(diào)為數(shù)字信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H04B3/54GK104135306SQ201410251307
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】李秋生, 韋磊, 郭闖, 顧松, 徐威, 高莉莎, 婁征, 王龍飛 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司南京供電公司, 江蘇省電力公司, 大連易聯(lián)科信息技術(shù)有限公司