專利名稱：數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將傳輸電力能源的電力線同時(shí)作為傳輸數(shù)字信息的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)的系統(tǒng)。
現(xiàn)行的傳輸信息線路有電纜、光纜、微波、衛(wèi)星中繼等。建設(shè)上述專用通信線路投資大，時(shí)間長(zhǎng)，需專門維護(hù)。電力線路已大量存在，并在不斷地發(fā)展。研試證明，它是一種優(yōu)質(zhì)高速數(shù)字信息傳輸線路。早已使用的電力線載波機(jī)能傳輸窄帶模擬電話及低速遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)。因它采用的是已經(jīng)落后的模擬技術(shù)，抗干擾能力弱、通信容量小、速度低，已不能滿足電力網(wǎng)自動(dòng)化、數(shù)字化發(fā)展的要求。
1993年、1997年本人已發(fā)明了《電力線復(fù)用電話網(wǎng)系統(tǒng)》和《電力線復(fù)用數(shù)字多路電話及綜合信息傳輸系統(tǒng)》。近期，國(guó)外推出了數(shù)字式電力線載波機(jī)與數(shù)字化輸電線系統(tǒng)。這些數(shù)字化電力線通信設(shè)備和系統(tǒng)比模擬電力線通信設(shè)備有許多優(yōu)點(diǎn)。但它們用于電力線路傳輸時(shí)，抗干擾性能仍不夠高，速率與容量仍不夠大，使用范圍小，且設(shè)備價(jià)位高。
本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它針對(duì)現(xiàn)有的11萬(wàn)伏、35/10千伏以及低壓配電網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)相互獨(dú)立成網(wǎng)使用；又可互相聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一使用；并可在11萬(wàn)伏以上輸電線路上傳輸綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息。
本發(fā)明的另一目的在于提供了一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它可為一種多頻道的三路高速數(shù)字綜合信息通信系統(tǒng)，也就是遙測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于35及10千伏配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化數(shù)字化管理。
本發(fā)明的又一目的在于提供了一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它可為一種多頻道并路，計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)及實(shí)時(shí)可靠遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，對(duì)于配電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化。
本發(fā)明的再一目的提供了一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它可為一種高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)網(wǎng)，低價(jià)位通信系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它由數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)和高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成，其中數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)連接兩端分別設(shè)有各自的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端；其中數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心與數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的發(fā)、收數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端連接，數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端和高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)、收數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心相互連接，高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端接連接用戶電能表的遠(yuǎn)程讀表中心站數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)送。
所述的數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心接有其他數(shù)字信道。
所述的數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端所包括的發(fā)支路由超高速智能調(diào)解器、電話編解碼器、長(zhǎng)途直撥中繼器、實(shí)時(shí)同步接口、超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端及計(jì)算機(jī)、數(shù)字傳真、圖象接口依次連接組成；信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻單邊帶調(diào)制及三路合路器，再經(jīng)高頻單邊帶調(diào)制、放大器、差接變量器發(fā)送，收支路經(jīng)高頻方向及單邊帶濾波器、分路器和最終同步解調(diào)器組成。
所述的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端的發(fā)、收數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端的發(fā)支路由三分頻器、八分頻器、八路路選通脈沖產(chǎn)生器、幀同頻信號(hào)產(chǎn)生器、七路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)分時(shí)選通器及超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)編碼電路組成；收支路由解調(diào)器的受同步定時(shí)、收信碼、三分頻器、八分頻器、幀同步碼搜索譯碼器、幀同步建立電路、幀同步保持電路路選通脈沖產(chǎn)生器、超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)譯碼電路及分路器組成。
所述的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)譯碼電路的譯碼規(guī)則為三中取二為1，即收到三比特線路碼，其中二比特相同，以多數(shù)判定之。
所述的數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端所包括的發(fā)支路由單路綜合信息終端、單路綜合數(shù)據(jù)信息第一級(jí)單邊帶調(diào)制器、四路初群合路器、16路基群合路器、基群?jiǎn)芜厧д{(diào)制器、超群64路頻譜組成電路、輸出功放電路及八路超群并機(jī)設(shè)備組成；收支路由高通、方向帶通、低噪聲放大、超群信息接收、超群分路器、超群反調(diào)器、基群反調(diào)器、分路器、單路最終同步反調(diào)器及自動(dòng)增益控制放大器、單路綜合信息終端接收器組成。
所述的用戶讀電能表機(jī)包括單片機(jī)、模擬開(kāi)關(guān)、正負(fù)直流電壓接口、鎖存器、移頻鍵控器、窄帶通濾波器以及放大電路、變量器組成的發(fā)支路，還有由變量器、低噪聲放大器、窄帶通濾波器、放大器、移頻鍵控反調(diào)器、低通濾波器、數(shù)字脈沖整形電路以及三態(tài)緩沖/線驅(qū)動(dòng)器組成的收支路，完成用戶遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)發(fā)和中心站讀表通信機(jī)收。
所述的遠(yuǎn)程讀表中心站與用戶讀電能表機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為a、中心站讀表機(jī)向所有用戶電能表讀表通信機(jī)發(fā)信息比特流；b、在一時(shí)刻某號(hào)電能表讀表機(jī)打包信息；c、全部遠(yuǎn)程讀表用戶中，僅有唯一的一部機(jī)能譯中該號(hào)碼；d、打開(kāi)該號(hào)碼電能表讀送數(shù)據(jù)；同時(shí)關(guān)閉前一時(shí)刻(前一個(gè)號(hào)碼)的電能表讀表機(jī)；e、中心站遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)接收數(shù)據(jù)流。
根據(jù)上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有數(shù)字通信線路及模擬通信系統(tǒng)技術(shù)相比，具有很大的創(chuàng)新與改進(jìn)1、首先，應(yīng)用了電力線電力能源與數(shù)字信息同傳理論及實(shí)現(xiàn)技術(shù)，在數(shù)字化電力線路上可靠地傳輸大容量高速度數(shù)據(jù)數(shù)字綜合信息，而不必另建專門的通信線路，這就節(jié)省了地球上的資源，節(jié)省了建設(shè)線路的投資、時(shí)間，同時(shí)對(duì)維修線路也帶來(lái)了方便。
2、采用本方法，數(shù)字化電力線具有很大的傳輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信息能力；在22萬(wàn)伏及11萬(wàn)伏輸電線路上，當(dāng)站間距離等于小于200公里時(shí)，采用超高速智能調(diào)解器28及單邊帶中、高頻調(diào)制及最終同步解調(diào)技術(shù)，可使每趟線路雙向開(kāi)通120路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信道，單向總速度為8兆比/秒；在35千伏或10千伏數(shù)字化配電線路上，當(dāng)站(所)間距離等于小于50公里時(shí)，每趟線路可雙向開(kāi)通512路數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信道，單向總速度可達(dá)到34兆比/秒以上。
3、研制成功的綜合業(yè)務(wù)數(shù)字終端是在上因特網(wǎng)用的超高速智能調(diào)解器基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出了實(shí)時(shí)同步數(shù)字通信接口和協(xié)議。這樣，121綜合業(yè)務(wù)數(shù)字終端就具備了下述數(shù)字通信功能
(1)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信；(2)快速數(shù)字傳真；(3)數(shù)字圖象傳輸；(4)數(shù)字時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸；(5)高質(zhì)量高速率數(shù)字電話。
4、為確保電網(wǎng)自動(dòng)化數(shù)據(jù)通信高可靠性及少差錯(cuò)或無(wú)差錯(cuò)，研制開(kāi)發(fā)成功了超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端32。多路遠(yuǎn)動(dòng)信息每信道總速率為9.6～11.2千比/秒時(shí)，數(shù)字化電力線每信道傳輸速率為28.8～33.6千比/秒。這樣，當(dāng)傳輸信道離散均勻差錯(cuò)(誤碼)率等于小于三分之一時(shí)，經(jīng)收端采用“三中取二為一”數(shù)字糾錯(cuò)電路111，可完全無(wú)誤地再生信息。
5、為配電網(wǎng)用電管理自動(dòng)化和記、收費(fèi)計(jì)算機(jī)化，本發(fā)明提供了一種容量大經(jīng)濟(jì)性好的高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它具有如下技術(shù)特點(diǎn)采用窄帶移頻數(shù)據(jù)傳輸，“碼分多地址”表號(hào)數(shù)字加密，多重核對(duì)檢錯(cuò)、糾錯(cuò)技術(shù)確保讀數(shù)無(wú)差錯(cuò)的軟件算法的通信協(xié)議。做到每個(gè)3千赫頻帶可供1萬(wàn)只表共用一個(gè)信道，當(dāng)開(kāi)通十個(gè)以上信道時(shí)，可供十萬(wàn)只以上電能表遠(yuǎn)程讀表使用。其傳輸線路是220伏和10(或35)千伏數(shù)字化電力線。
下面結(jié)合附圖具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。


圖1為本發(fā)明系統(tǒng)構(gòu)成方框圖；圖2為本發(fā)明的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)構(gòu)成圖；圖3為本發(fā)明的數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)通信系統(tǒng)構(gòu)成圖；圖4為本發(fā)明的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端發(fā)支路構(gòu)成圖；圖5為本發(fā)明的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端收支路構(gòu)成圖；圖6為本發(fā)明的數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)發(fā)支路構(gòu)成圖；圖7為本發(fā)明的數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)收支路構(gòu)成圖；圖8為本發(fā)明的數(shù)字化電力線傳輸遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)構(gòu)成圖；圖9為本發(fā)明的電能表遠(yuǎn)程讀表通信協(xié)議構(gòu)成圖；圖10為本發(fā)明的用戶低壓電能表遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)(數(shù)據(jù)遙測(cè)通信機(jī))結(jié)構(gòu)示意圖。
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明為一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它由數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)和高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成，其中數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)連接兩端分別設(shè)有各自的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端；數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心與數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的發(fā)、收數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端連接，數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端和高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)、收數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心相互連接，高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端接連接用戶電能表的遠(yuǎn)程讀表中心站數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)送。而且本發(fā)明的數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心接有其他數(shù)字信道。
如圖2所示，為本發(fā)明的一種不用另建線路的數(shù)字化電力線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)。1是來(lái)自發(fā)電廠或上級(jí)變電站的高壓電力線。2是11萬(wàn)伏以上的變電站。3是串在2和4之間的阻波器，它阻止高頻信息載波信號(hào)流入變電站。4是11萬(wàn)伏以上的高壓輸電線路，它的作用既輸送電力能源又傳輸數(shù)字信息。5是結(jié)合濾波器，其作用是耦合高頻數(shù)字信息信號(hào)及隔離高電壓到數(shù)字通信設(shè)備之內(nèi)。在模擬電力線通信系統(tǒng)中，已經(jīng)建立的阻波器3及結(jié)合濾波器5，在數(shù)字化電力線通信系統(tǒng)中仍能使用。6是數(shù)字化輸電線綜合信息數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)主機(jī)。7是綜合數(shù)字信息集中、交換及計(jì)算機(jī)中心站設(shè)備。8是下一級(jí)變電站，例如110KV/35KV或110KV/10KV(千伏)變電站，前者多為農(nóng)電網(wǎng)用，后者為市電網(wǎng)，又稱配電網(wǎng)開(kāi)閉站。9是35KV或10KV(千伏)阻波器。10是35KV或10KV結(jié)合濾波器，它們的作用分別與3與5同，但設(shè)備簡(jiǎn)單些。11是數(shù)字化配電線綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)主機(jī)。12是數(shù)字化輸電線數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)與數(shù)字化配電線數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信系統(tǒng)之間數(shù)字聯(lián)接及配電網(wǎng)自動(dòng)化計(jì)算機(jī)管理中心站設(shè)備。13是10KV或35KV數(shù)字化配電線路。14是市電網(wǎng)中高壓開(kāi)頭柜站，或農(nóng)電網(wǎng)中35KV/10KV變電所。15是數(shù)字化配電線多通道、多路綜合數(shù)據(jù)網(wǎng)通信主機(jī)。16是10KV線路上的配電箱(室)，一趟10KV線路上可連接15個(gè)配電箱。17是設(shè)于配電箱變壓器(10KV/220V)處的三路220V低壓用戶電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信線路與10KV線路數(shù)據(jù)傳輸信息之間的合/分路及跨接設(shè)備。18是用戶低壓電源線，其零線與A、B、C中的每一根火線構(gòu)成一對(duì)220V(伏)電源線。19是用戶低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與用戶電表、負(fù)荷隔離模塊實(shí)為電感線圈。20是遠(yuǎn)程讀表機(jī)的傳輸耦合、保安模塊，由電容器、保險(xiǎn)絲組成。21是低壓電能表遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)。22是用戶低壓電能表，它是數(shù)字式的。23是低壓220V或380V負(fù)荷。
所發(fā)明的數(shù)字化電力線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)基本特征在于它不用另外專門建通信系統(tǒng)線路，故投資小、建立快、維護(hù)簡(jiǎn)，且容量大、速率高、可靠性強(qiáng)。
圖3所示，為本發(fā)明的一種數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)通信系統(tǒng)構(gòu)成。24是通用的數(shù)字程控電話交換機(jī)。25是交換機(jī)的或?qū)ＴO(shè)的三條長(zhǎng)途電話自動(dòng)中繼器。26與27是電話信號(hào)編解碼器，采用高速率、高質(zhì)量波形編解碼器，例如MC3418或MC145540P集成電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。28是市場(chǎng)上可買到的個(gè)人計(jì)算機(jī)上網(wǎng)用的數(shù)據(jù)調(diào)解器，即例如RCV336ACF/SVD型MODEM。其特點(diǎn)是二線制電話線雙向傳輸；信息頻譜為300至3400赫，占用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模擬電話頻帶；最高傳信速率為33600比/秒；可根據(jù)線路實(shí)際質(zhì)量，自動(dòng)找到最大可能傳輸速率以滿足誤碼率要求；此部件不僅可完成計(jì)算機(jī)及數(shù)字傳真通信，還可完成話音傳送；不過(guò)，它是按機(jī)器對(duì)機(jī)器協(xié)議進(jìn)行通信的，而不象普通電話那樣具有很強(qiáng)的實(shí)時(shí)性。29是用戶個(gè)人計(jì)算機(jī)。30是計(jì)算機(jī)與調(diào)解器之間的連接線，接口標(biāo)準(zhǔn)為RS-232。31是一種實(shí)時(shí)、同步數(shù)字通信接口；其特點(diǎn)在于共有五根連接線發(fā)、收定時(shí)線，均由調(diào)解器送出；發(fā)信息由信源產(chǎn)生器(例如MC3418)送出；收信息由調(diào)解器送出；還有一根線連接調(diào)解器及數(shù)話信源的共用地線。此處信源產(chǎn)生器是指部件26、27及32。32是超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端。26、27及32均要求實(shí)時(shí)性很強(qiáng)的通信。33是調(diào)節(jié)電平的衰減器由三只電阻組成。35是雙邊帶線性調(diào)幅器，由MC1496型乘法器完成。34是載波信號(hào)產(chǎn)生器，它產(chǎn)生純度好的單頻正弦波信號(hào)，由晶體或機(jī)械振蕩器完成。36是匹配用的衰減器由三只電阻組成。36及33可變衰減器，由三只可變電阻完成。37是單邊帶帶通濾波器，由LJSH-40K、LJSH-44K、LJSH-48K話路機(jī)械濾波器實(shí)現(xiàn)。上述33至37模塊是第一路單邊帶中頻調(diào)制，其作用是把28送來(lái)的數(shù)話頻譜搬移到中頻，取單邊帶的目的是為節(jié)省線路傳輸頻帶。39是電阻器，從34經(jīng)39送出低電平導(dǎo)頻信號(hào)。38是第二路及第三路單邊帶中頻調(diào)制。39至40器件是三路合路器，其中40是運(yùn)算放大器。41至42同33、35、36器件完成第二級(jí)，即高頻單邊帶調(diào)制，其中41是高頻調(diào)制用的載波信號(hào)產(chǎn)生器，它與34區(qū)別僅在載波信號(hào)頻率高且可變，可由更換晶體或機(jī)械振蕩器固定塊實(shí)現(xiàn)。42與37區(qū)別僅在于頻帶高且可變。43是小信號(hào)運(yùn)算放大器，例如1458型運(yùn)放。44是功率放大器。根據(jù)輸電線站間距離及線路中間狀態(tài)，決定它的功率值，一般為20～80瓦，可用功率晶體三極管，例如3DA98C完成。45是高頻大功率輸出差接變量器。46是二、四線變換平衡網(wǎng)，由電容器和電阻器構(gòu)成。47是電流過(guò)流熔斷器。48是高電壓氣體放電器。49是接地電阻很小的地線，例如0.05歐姆。50是高頻信號(hào)饋線，一般采用1.2/4.4小同軸電纜。51是耐壓較低、容量較大的電容器，例如0.1μ左右。52是耐壓高、容量較小的電容器，例如4000～10000PF。耐壓值由輸電線相電壓決定。53是低頻互感線圈。54是測(cè)試線路狀況及電容器狀況的接口。55是維修時(shí)接地開(kāi)關(guān)。收支路中，56是高通電感、電容濾波器，它阻止等于、小于20千赫以下工頻(50HZ)、它的倍頻及其它干擾信號(hào)；通過(guò)30千赫以上的高頻數(shù)字信息信號(hào)。57是接收方向帶通濾波器，它通過(guò)本端要接收的多路寬帶數(shù)字信號(hào)。58是低噪聲高頻寬帶接收放大器可由晶體三極管完成。59是收支路多路單邊帶帶通濾波器與對(duì)方發(fā)支路的42相同。上述高頻濾波器均屬電感、電容器件組成。60是高頻數(shù)字信息信號(hào)反調(diào)制器，它和對(duì)端發(fā)支路35相同，也是由MC1496或MC1596模擬乘法器集成電路完成。61是上述高頻反調(diào)制輸出信號(hào)頻譜取單邊帶帶通濾波器，也由電感器、電容器所組成。62是自動(dòng)增益電平調(diào)節(jié)放大器。63是電容器，64是電感器；兩者組成65、66、67三個(gè)分路帶通濾波器相位特性均衡電路。65、66、67及其配合電路36、58為三路數(shù)字信息分路器。68及36是導(dǎo)頻信號(hào)提取電路，由LJT型窄帶通機(jī)械濾波器及三只電阻衰減器組成。69及36、58是導(dǎo)頻信號(hào)匹配放大整流濾波電路，其作用是將取出來(lái)的導(dǎo)頻交流信號(hào)，換比例變?yōu)橹绷麟娖叫盘?hào)，用以控制反饋放大器62。70是手動(dòng)可變電位器。71是電平指示器。它為人工監(jiān)視與調(diào)節(jié)提出參考值的范圍。72是導(dǎo)頻信號(hào)，即中頻反調(diào)制用的載波信號(hào)放大及電平調(diào)節(jié)電路由運(yùn)放及電位器組成。73是中頻反調(diào)制器，它與68、72實(shí)現(xiàn)了最終同步反調(diào)制。74是單邊帶低通濾波器，由電阻、電容及運(yùn)放實(shí)現(xiàn)。75是運(yùn)放及跟隨器輸出，所用的實(shí)現(xiàn)電路與43相同，輸出電平可調(diào)。最后將音頻數(shù)字信息信號(hào)送到28調(diào)解器的輸入端。此調(diào)解器輸出、輸入電平為(-10)～(-4)dB是最佳值。
本發(fā)明的基本特征在于1、在輸電線路上存在著功率大、頻譜寬干擾情況下，采取了高效率窄頻帶數(shù)字信號(hào)傳輸模塊28、35、37、42及超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)多路數(shù)據(jù)終端32。獲得了大容量、高速率、高可靠數(shù)字化輸電線綜合數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)；計(jì)算與實(shí)驗(yàn)表明在站間距離為200公里的22萬(wàn)伏線路上，采用頻分制，現(xiàn)已可能開(kāi)通120路雙向數(shù)字通路，總速率為4兆比/秒；在站間距離為100公里11萬(wàn)伏線路上，可開(kāi)通320路雙向數(shù)字通路，總速率為10兆比/秒。2、所述數(shù)字化輸電線綜合信息通信系統(tǒng)，不僅可以用于傳輸計(jì)算機(jī)、傳真、數(shù)字圖象信息，由于采用了實(shí)時(shí)同步接口31，還可傳輸實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)字電話及遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提供的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端32具體實(shí)現(xiàn)電路如圖4、圖5示。圖4發(fā)支路中76是來(lái)自實(shí)時(shí)同步接口31的發(fā)定時(shí)，其時(shí)鐘頻率為28.8千赫，送入77電路。77是三分頻電路，它由78雙D觸發(fā)器，其型號(hào)為7474及79與非門，其型號(hào)為7439構(gòu)成。三分頻電路輸出為9.6千赫定時(shí)脈沖，一方向送入80，另一方向送入81。80是八分頻電路，由三只D觸發(fā)器完成，其輸出為1.2千赫定時(shí)。81是八路路選通脈沖信號(hào)產(chǎn)生器，由八只D觸發(fā)器及82七輸入與門組成，其輸出為八個(gè)1.2千赫的路選通脈沖，其中頭一路定為同步路，其它路依次類推。83是二分頻器，84為與門，它們輸入為1.2千赫定時(shí)及同步路選通脈沖，輸出1.2kb/s的1010……碼型的同步信號(hào)。85是七路遠(yuǎn)動(dòng)終端單元接口，接口方式為同步型，即1.2千赫定時(shí)由本終端送給遠(yuǎn)動(dòng)終端單元，它們要傳輸?shù)男畔?.2千比/秒，送給本多路終端單元的84與門。86是七路遠(yuǎn)動(dòng)1.2千比/秒信息七個(gè)選通器。分別由七個(gè)選通脈沖進(jìn)行分時(shí)選通。87是一路同步信號(hào)及七路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)合路器，其內(nèi)88是七只或門，器件型號(hào)為7432。89是7414型號(hào)的施密特觸發(fā)器，其作用是消除加法器或門引起的尖脈沖。90是超強(qiáng)糾錯(cuò)數(shù)字編碼器，由84與門完成，其運(yùn)算規(guī)則是一位9.6千比/秒信息碼與28.8千赫定時(shí)相與發(fā)出，即為28.8千比/秒三連碼。91是不歸零碼型產(chǎn)生電路。最后由超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端將不歸零數(shù)字信息送入31的發(fā)信碼入口。
本發(fā)明的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端收支路具體實(shí)現(xiàn)電路如圖5示。93是來(lái)自調(diào)解器實(shí)時(shí)同步接口輸出的28.8千赫收定時(shí)，送入三分頻器77及其后八分頻器80。94是來(lái)自線路經(jīng)調(diào)解器28及實(shí)時(shí)同步接口31輸出的28.8千比/秒收信碼序列，分別送入95及112。93與94數(shù)字信號(hào)是位同步關(guān)系。95是幀同步信號(hào)搜索及譯碼器總電路部件。96是幀同步信碼搜索用的128比特移存器，為串行碼，它由15塊74595型8位移位器或8塊16位移位寄存器組成，其作用是移存收到的含有幀同步信號(hào)28.8kb/s信號(hào)序列。97是四輸入與門。98是三組輸入非門。三組97與門及兩組98非門加兩組序列中四輸入與門構(gòu)成初始建立幀同步的譯碼電路；當(dāng)移存器內(nèi)的28.8千比/秒收信碼比特流恰好在設(shè)計(jì)的接線位置上出現(xiàn)111000111000111序列時(shí)，五只99或門全輸出1。此五比特1同時(shí)輸入到100，100是五輸入與門。此時(shí)就可在五與門輸出端出現(xiàn)1.2千比/秒幀同步信碼1，定它為奇幀；偶幀為0，不譯。為防假幀同步出現(xiàn)，將找到的奇幀同步第一位1存入101，101是幀同步建立電路，它由八位74595型移存器102及八輸入與門103及98非門組成，非門都采用7406 6位反相器，與門由7408組成。當(dāng)幀同步碼譯出的信號(hào)在102移存器內(nèi)為10101010序列時(shí)，103八與門才輸出第一個(gè)1，這時(shí)認(rèn)為收幀同步已建立。再將此收幀同步初建的1送入104，104是幀同步保持電路，它由八位移存器102及105八輸入或門所構(gòu)成，或門可用7432組成。104的其特點(diǎn)是只要有一位初建后的幀同步1輸入，能保持八幀不失步。此幀同步保持的1信號(hào)一方面經(jīng)106反相器送入五組97，關(guān)閉此初始建立幀同步用的與門；同時(shí)又送入107。107是建立收支路路選通脈沖信號(hào)產(chǎn)生器所需的9.6千赫定時(shí)與門。這就保證了發(fā)與收幀同步一致正確無(wú)誤。108是收支路路選通脈沖信號(hào)產(chǎn)生器，其構(gòu)成與發(fā)支路81相同。109是收支路幀同步信號(hào)第一路，即同步路滿占空1.2千赫信號(hào)，送入110與門，也由7408組成。110為五組三只兩輸入與門。打開(kāi)這些與門是為對(duì)28.8千比/秒出現(xiàn)的幀同步信碼進(jìn)行超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)運(yùn)算。111是超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)具體電路，它僅對(duì)可能出的1.2千比的1糾錯(cuò)，即收到28.8千比/秒幀同步比特流為四種可能的組成序列111、011、101、110時(shí)，都譯為幀同步信號(hào)1。此譯碼電路由7411型三輸入與門116，非門98，四輸入或門99構(gòu)成。115是對(duì)三比特0進(jìn)行譯糾錯(cuò)碼的具體電路，它由98非門及反相器(施來(lái)特反相電路)116電路構(gòu)成。收到的幀同步信碼可能形式為000、100、010、001，全譯為0。115電路與其上邊的111電路的輸出在99或門相加就得出1010……碼型幀同步序列，此幀同步序列信碼僅在中繼站分合路設(shè)備內(nèi)有用，此時(shí)再用91不歸零碼及幀同步接口單元與其它設(shè)備相接。對(duì)信息落地式終端，幀同步再生信碼不必要輸出。其余的第二路、第三路……第七路收信碼從其相應(yīng)路通道輸出，送至收接口85。與1.2千赫定時(shí)一起送出。
如圖6、圖7所示，為本發(fā)明的一種速率高、容量大、可靠性強(qiáng)的數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電路，前者為發(fā)支路，后者為收支路。120是數(shù)字時(shí)分多路綜合信息數(shù)據(jù)終端。121是單路綜合信息終端，它包括26話音編碼器，28超高速智能調(diào)解器，29為計(jì)算機(jī)，30為RS-232接口線路，31是實(shí)時(shí)同步接口線路，32為超強(qiáng)數(shù)字糾錯(cuò)多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端。28調(diào)解器輸出最高速率為33.6千比/秒，其信息頻譜為0.3～3.4千赫。122是由28輸出的綜合數(shù)據(jù)信息第一級(jí)單邊帶調(diào)制電路，由33可變衰減器，34余弦載波信號(hào)產(chǎn)生器，35模擬乘法器，36衰減器，37單邊帶帶通濾波器及39電阻組成。每路占用線路頻帶間隔為4千赫。123是由四個(gè)121及122組成4路初群。124是差接變量器，作用是將四個(gè)單路合路為初群，線路頻帶總間隔為16千赫。然后，四個(gè)123再經(jīng)第二個(gè)124差接變量器合路為16路基群，總頻帶寬為64千赫，共有16個(gè)第一級(jí)調(diào)制器完成，將頻譜搬移到128～192千赫頻段。125是第二級(jí)單邊帶調(diào)制電路，其電路構(gòu)成形式與第一級(jí)相同，不同的是輸入的調(diào)制信號(hào)為16路基群信號(hào)，頻譜位置為128～192千赫，載波頻率很高，例如為2兆赫；空分的四個(gè)基群第二級(jí)調(diào)制載頻及所取單邊帶頻譜全同，例如取上邊帶，則頻譜位置為2128～2192千赫。126是第二級(jí)調(diào)制載波信號(hào)產(chǎn)生器，為2兆赫，也可大于此值由晶體振蕩器固體塊實(shí)現(xiàn)。127是第三級(jí)單邊帶調(diào)制，其電路形式同上。其任務(wù)是把四個(gè)16路基群頻譜搬移至線路傳輸頻譜，組成64路超群頻帶。故四個(gè)127的載波頻率不同。128、129、130及131分別為它們的載波信號(hào)產(chǎn)生器，也由晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)。調(diào)制載波頻率為2224千赫，與基群譜調(diào)制后，取下邊帶，則線路頻譜為32～96千赫，第二個(gè)三級(jí)調(diào)制載頻為2312千赫，調(diào)后取下邊帶，線路頻譜為120～184千赫。第三個(gè)基群頻譜搬移，載頻為2400千赫，線路頻譜為208～272千赫，第四個(gè)基群搬移載頻為2488千赫，線路頻譜為296～360千赫。64路超群經(jīng)第三個(gè)差接變量器124，合路頻譜為32～360千赫。132是64路超群信號(hào)發(fā)送線路設(shè)備，其中133是高頻三極管3DA190小信號(hào)放大器，134是線路方向?yàn)V波器，由電感器和電容器構(gòu)成。135是由3AD98A高頻三極管實(shí)現(xiàn)緩沖放大器。136是3DA98C型晶體三極管組合功率放大器。在線路距離不超過(guò)50公里時(shí)每信道平均功率不超過(guò)三瓦，距離十公里的線路功率小于1瓦。134是并路器，它是由初級(jí)為多繞組高頻變量器完成。本例給出八部64路并機(jī)發(fā)送機(jī)，它們之間是頻率分割制。八部64路綜合數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備，合成512路，線路最高總速率為雙向17.2兆比/秒，單向頻帶帶寬約為2兆赫。雙向則加倍。135是大電流熔斷器，例如為5A。136是高電壓放電短路器。135、136、137與圖3中47、48、49作用相同，但參數(shù)異。137是保安地線，要求對(duì)地接觸電阻更小，例如0.01歐姆。138是中同軸電纜饋線。139是維修用的保安接地開(kāi)關(guān)。140是低耐壓大容量電容器。141是電感器。142是互感器。143是測(cè)量線路傳輸及電容量質(zhì)量變化狀態(tài)的接口。144是高耐壓小容量電容器。這些器件的參數(shù)也與圖3中的不同，例如10KV線，電容器耐壓規(guī)格與220KV不同。
與上述發(fā)送系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)的接收系統(tǒng)具體實(shí)現(xiàn)電路如圖7示。148是收、發(fā)共用的同軸電纜饋線。此系統(tǒng)中收、發(fā)為頻率分割制雙向傳輸信息。149是收支路高通濾皮器，它通過(guò)32千赫以上高頻信息，阻止20千赫以下干擾信號(hào)。36是三只電阻組成的衰減器，為150部件匹配用。150是接收方向?yàn)V波器，即通過(guò)對(duì)方來(lái)的信息頻段，抑止本端發(fā)出信息的回波。151是低噪聲寬帶晶體管接收放大器。152是分機(jī)用的高頻寬帶變量器。153是八部并接的接收機(jī)，每部接收機(jī)由頻帶不同的電感、電容帶通濾波器，與其匹配的衰減器及高頻放大器組成。154是將一個(gè)60路超群的收信息頻譜分為四個(gè)16路基群信息信號(hào)的差接變量器，此四個(gè)基群為頻率分割制，即每個(gè)16路基群占用不同的線路頻譜位置。155是對(duì)應(yīng)發(fā)方第三級(jí)調(diào)制的反調(diào)制器，它由通頻帶位置不同的帶通濾波器，與其匹配的衰減器，模擬乘法器，例如MC1496集成塊及放大器等構(gòu)成。156、157、158、159分別為四個(gè)反調(diào)制器用的載頻信號(hào)產(chǎn)生器，由晶體振蕩電路實(shí)現(xiàn)。160是四個(gè)第二級(jí)反調(diào)制器，它由相同頻帶帶通濾波器、衰減器，MC1496模擬乘法器及放大器構(gòu)成。161是四個(gè)反調(diào)制器共用的載頻信號(hào)產(chǎn)生器，也由晶體振蕩器構(gòu)成。四個(gè)16路基群是空分關(guān)系，即分別用不同的實(shí)際電路進(jìn)行最終同步反調(diào)制。162是將一個(gè)16路基群分路為四個(gè)四路初群的差接變量器。163是將每個(gè)初群再分路為四個(gè)單路的綜合數(shù)據(jù)信息收支路用的差接變量器。164是四個(gè)初群系統(tǒng)，其中每一個(gè)初群由四個(gè)單通路組成，每個(gè)單通路系統(tǒng)由165及166模塊組成。165是對(duì)應(yīng)發(fā)端122第一級(jí)調(diào)制的反調(diào)器。166是對(duì)應(yīng)發(fā)端121綜合信息終端的接收部分。165包括兩部分電路一是最終同步反調(diào)制器，二是接收信號(hào)電平自動(dòng)增益控制電路。167是第二級(jí)反調(diào)制輸出的下邊帶信息信號(hào)帶通濾波器，其頻譜范圍為128～192千赫，每個(gè)單向通路頻帶間隔為4千赫，由LJXH-128K型話路機(jī)械帶通濾波器實(shí)現(xiàn)。168是自動(dòng)增益控制放大器，反饋控制電平來(lái)自169、170及171。169是窄帶帶通濾波器及匹配衰減器，它能通過(guò)信號(hào)為導(dǎo)頻及二、三級(jí)反調(diào)器的載頻誤差，此處采用LJT型窄帶通機(jī)械濾波器。170是電平可調(diào)節(jié)的低頻放大器。171是導(dǎo)頻信號(hào)整流、濾波器，它一方面接到168做為負(fù)反饋直流電平控制168，另一方面接到電平指示器172。27是數(shù)字電話解碼器。
在此，本發(fā)明采用了窄帶高速率數(shù)據(jù)調(diào)解器28及單邊帶三級(jí)調(diào)制122、125、127及相應(yīng)的單邊帶反調(diào)制155、160及窄帶同步解調(diào)165等，從而節(jié)省了數(shù)字信道傳輸頻帶降低了噪聲電平，提高了抗干擾性，獲得了高速率大容量，高抗干擾性。
為配電網(wǎng)用電管理自動(dòng)化及用電記、收費(fèi)計(jì)算機(jī)化，一種數(shù)字化電力線傳輸?shù)倪h(yuǎn)程讀表通信系統(tǒng)構(gòu)成如圖8、圖9示，即數(shù)據(jù)遙測(cè)通信機(jī)。市電配電網(wǎng)，是從開(kāi)閉站110千伏/10千伏，農(nóng)電網(wǎng)從35千伏/10千伏變電站8算起。9、10、13分別為電感器、電容器及10千伏線路。14是高壓開(kāi)關(guān)柜站。175是高壓電能表遠(yuǎn)程讀表中心站通信設(shè)備，它包括176高頻多信道收、發(fā)信機(jī)；177是2.4到4.8千比/秒調(diào)解器。每信道一只。178是智能單片機(jī)電路，它與多信道調(diào)解器及遠(yuǎn)程讀表計(jì)算機(jī)接口。179是高壓電能表遠(yuǎn)程讀表中心站計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，它包括180是計(jì)算機(jī)；181是磁盤或光盤大容量存儲(chǔ)器；182是打印機(jī)輸出設(shè)備。173是高壓開(kāi)關(guān)柜站線路出口高壓電能表，每回線一只，此表系數(shù)字式和智能化的。174是和173接口的單片機(jī)，它又和177相聯(lián)，完成與178的通信任務(wù)。當(dāng)按碼分多地址通信協(xié)議，打開(kāi)該173時(shí)，完成該號(hào)的電能表數(shù)據(jù)讀出。192是配電箱(室)10千伏/220伏變壓器。193是此配電箱(室)高壓線出口高壓電能表。194是高壓電能表遠(yuǎn)程讀表中繼通信機(jī)，它包括兩只176、177及一只186組件。195是高壓電能表遠(yuǎn)程讀表終端通信機(jī)，它包括176、177和186。183是低壓電能表遠(yuǎn)程讀表中心站多信道通信機(jī)，它由下述模件構(gòu)成；184是高頻收發(fā)信機(jī)，發(fā)信機(jī)功率每信道小于一瓦，收信機(jī)帶寬每信道等于小于4千赫；185是調(diào)解器，每信道為雙向300比/秒。186是由單片機(jī)89C51軟硬件組成的智能集中器，完成多信道的調(diào)解器與188計(jì)算機(jī)接口，按通信協(xié)議與用戶讀表通信機(jī)進(jìn)行通信。187是低壓電能表遠(yuǎn)程讀表的中心站，它由188、189、190及191構(gòu)成。188是計(jì)算機(jī)，例如586個(gè)人計(jì)算機(jī)。189是大容量存儲(chǔ)器，190是輸出設(shè)備，例如打印機(jī)等。191是到銀行電力收費(fèi)專業(yè)分理處的數(shù)據(jù)線。196是四根低壓電力線，一根零線和一根火線構(gòu)成一對(duì)220伏電源線，共三根火線。用戶電器電源線并聯(lián)于220伏電源線路上。197是一個(gè)供電變電站192范圍之內(nèi)的低壓電網(wǎng)用戶區(qū)負(fù)荷及低壓電能表遠(yuǎn)程讀表通信設(shè)備。198是數(shù)據(jù)信息信號(hào)跨越變壓器電路模塊，它由203調(diào)解器與202高頻收、發(fā)信機(jī)構(gòu)成。18是低壓220伏電源線路。23是用戶低壓220伏負(fù)荷。201是用戶負(fù)荷的數(shù)字式智能低壓電能表。此處202與203雖然與高壓電能表同稱高頻收發(fā)信機(jī)與調(diào)解器，但實(shí)不相同。203功率小，202速率低。204是單片機(jī)，它與中心站上的186單片機(jī)之間通信完成遠(yuǎn)程讀表任務(wù)。20是接于220伏線路的耦合電容器。19是阻止高頻信息流入變壓器或負(fù)荷的電感器，即高頻阻流線圈。207是初級(jí)為一組線圈，次級(jí)為三組線圈的變量器。起高頻信息分路、合路器作用。208是接到10千伏高壓電力線13上的高頻收發(fā)信機(jī)，一般為雙電容器耦合，另一方面接207。206是接在變壓器處的電感器。
電能表遠(yuǎn)程讀表通信協(xié)議如圖9所示，圖中舉例參數(shù)以低壓電能表為例。210是中心站通信機(jī)183發(fā)出的讀表信息比特流。各用戶低壓電能表通信機(jī)202，203均可接收，但僅有一用戶電能表號(hào)碼(密碼)對(duì)上才能被本通信機(jī)內(nèi)204譯中，并能打開(kāi)本號(hào)電能表讀出電能量數(shù)據(jù)，發(fā)送給中心站接收。211是某號(hào)表要在此時(shí)刻進(jìn)行遠(yuǎn)程讀表的中心站發(fā)送數(shù)據(jù)包。包內(nèi)信息有212是包頭，例如3位0。213是信道號(hào)，如用4比特表示，可編程16個(gè)信道號(hào)，214是要讀的表號(hào)，用14比特編號(hào)，實(shí)際上它是用戶表號(hào)加密碼后的密信碼號(hào)。用戶收信機(jī)中的204譯的是此密信碼號(hào)。215是要讀的信息類別，例如讀表信息分時(shí)讀(一日14個(gè)時(shí)段)、日讀、月讀、年讀、隨機(jī)查讀，一次讀，2次讀等等，用4比特表示。216是包尾，占用2比特全1。包長(zhǎng)為27比特。共可表達(dá)用戶電能表號(hào)數(shù)為214=16384個(gè)。217是211的前一時(shí)刻數(shù)據(jù)包，218是其后一時(shí)刻的數(shù)據(jù)包，即讀表中心站發(fā)給前、后相鄰之間用戶表號(hào)的數(shù)據(jù)包。219是時(shí)間參考作標(biāo)。
220是由每個(gè)用戶讀表通信機(jī)向中心站發(fā)的讀表數(shù)據(jù)流。221是某時(shí)刻被譯中的讀表通信機(jī)發(fā)送給中心站通信機(jī)的數(shù)據(jù)包。注意當(dāng)打開(kāi)譯中的某號(hào)通信機(jī)發(fā)信機(jī)的同時(shí)，也就關(guān)閉了前一個(gè)時(shí)刻被讀表的發(fā)信機(jī)。221數(shù)據(jù)包中包括222是包頭，由2比特0組成；223是讀表數(shù)據(jù)種類，由3比特構(gòu)成；224是電能量數(shù)值，由19比特表示時(shí)，可達(dá)示的電能量最大數(shù)值為219=524288，例如定義它為524.288Kwh；225是奇偶校驗(yàn)位用1比特表達(dá)；226是包尾，由2比特全1表達(dá)。227是前一時(shí)刻，另一讀表通信機(jī)信息包；228是后一時(shí)刻遠(yuǎn)程讀表機(jī)傳輸?shù)陌鼣?shù)據(jù)流。
為了提高可靠性與可信性，本發(fā)明的特點(diǎn)是進(jìn)行加密傳輸，解密接收。每表通信機(jī)有一個(gè)獨(dú)立的密碼組，對(duì)包內(nèi)信碼加、解密，運(yùn)算在186、204單片機(jī)軟件內(nèi)進(jìn)行。其運(yùn)算過(guò)程見(jiàn)圖9示。229是未加密的信碼，它包括包頭230，包文231，包尾232，它們可和上圖打包信息相對(duì)應(yīng)。233是偽隨機(jī)密碼序列，其包長(zhǎng)與229相等，但234包頭與236包尾是已知，例如為全0，不加密碼。235是偽隨機(jī)碼密碼包序列，比特?cái)?shù)與231相等，例如為23比特?？赡墚a(chǎn)生的23比特長(zhǎng)的偽碼排列數(shù)目為223-1=8388607個(gè)，每戶表號(hào)及讀表信息選一個(gè)偽碼排列。237是模二半加算法，即01=1，10=1，11=0，00=0。圖中箭頭是比特流傳輸方向。238是加密后傳輸?shù)谋忍匦畔⒘鳌?39與230；241與232對(duì)應(yīng)相等；240不與231相等，而是[231][235]=[240]，[240]是加密比特流。241是收端解密用的模二半加算法，244是收端密碼比特序列，與發(fā)端233相等，所以[244][240]=[229]，解出發(fā)送的包信息比特流。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是能確保遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)的正確性，為此采取了多重超強(qiáng)數(shù)字檢錯(cuò)與糾錯(cuò)技術(shù)首先是用奇偶校驗(yàn)碼來(lái)確定收到包信息的正確性，若對(duì)則寄存之，否則重發(fā)；第二次收到的發(fā)來(lái)包信息再次先檢查校驗(yàn)碼對(duì)否，若對(duì)則結(jié)束重發(fā)，否則再次重發(fā)，一般重發(fā)不超過(guò)4次。到4次收發(fā)時(shí)，再采取四中取三糾錯(cuò)接收。
本發(fā)明的特征在于因調(diào)解器的速率低，可采用移頻發(fā)送窄帶接收，抗干擾性強(qiáng)，且用戶容量大。上述每次每戶讀表信息量為27比特，線路傳輸數(shù)據(jù)為108比特。按時(shí)讀計(jì)算，一天14時(shí)段，其中近10小時(shí)用來(lái)進(jìn)行日、月、年、隨機(jī)讀。這樣，平均每表每小時(shí)線路傳輸數(shù)據(jù)量是108比特。采用300比特/秒調(diào)解器時(shí)，則每信道可容納用戶低壓電能表數(shù)為一萬(wàn)只。
本發(fā)明的一種用220伏電源線及高壓電力線傳輸?shù)挠脩綦娔鼙磉h(yuǎn)程讀表通信機(jī)具體實(shí)現(xiàn)電路如圖10所示。300是用戶低壓電能表，該表為數(shù)字式智能電表，有遠(yuǎn)程讀表接口。301是遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)內(nèi)的89C51型單片機(jī)。301框內(nèi)的數(shù)字表示89C51引出端號(hào)。302是11.0592兆赫晶體，303是電容器，二者構(gòu)成89C51的外接振蕩器。304是TL182類比開(kāi)關(guān)。305是正值直流電壓，打開(kāi)電表讀數(shù)用。306是負(fù)值直流電壓，讀數(shù)完成關(guān)閉電表用。307是74373型八D鎖存器。308是74244型八同相三態(tài)緩沖/線驅(qū)動(dòng)器。遠(yuǎn)程讀表過(guò)程如下按上述通信協(xié)議，接到中心站發(fā)來(lái)的讀表信息數(shù)據(jù)包，經(jīng)308輸入到單片機(jī)，譯中后，經(jīng)25腳送出高電平，304要求低電位通，故經(jīng)非門，打通305直流正電源輸入到電能表，此即是讀表啟始信號(hào)。再經(jīng)過(guò)單片機(jī)1腳送入要求讀表種類信息數(shù)據(jù)，此后由表內(nèi)微機(jī)送出電量數(shù)據(jù)到單片機(jī)2腳。最后由單片機(jī)將數(shù)據(jù)打包，經(jīng)301的11腳，由307輸出，上信道發(fā)送。當(dāng)從電能表內(nèi)讀數(shù)完成后，單片機(jī)從26腳送指令，使負(fù)電源306與電能表接通即可關(guān)閉電能表對(duì)外部輸出數(shù)據(jù)。309是移頻調(diào)制器，由SE/NE-567高穩(wěn)定性低頻集成鎖相環(huán)路完成。方框內(nèi)的數(shù)字為腳號(hào)。310是電阻器，311是電容器，二者決定載波振蕩頻率。此載頻取值在100～500千赫范圍內(nèi)。312是電解電容器，313是普通電容器。314是型號(hào)為8050的晶體三極管。315是正8伏直流電壓。316是高頻帶通濾波器，中心頻率與載頻同，通帶帶寬為3千赫，可由4只電感器與4只電容器或陶瓷濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)。317是945型的晶體三極管。318是阻流線圈。319是半導(dǎo)體二極管。320是型號(hào)為D669A晶體三極管。321是型號(hào)為D1138的晶體三極管。上述兩只三極管做高頻功放用。322是功率為兩瓦的電阻。323為1微法的無(wú)極性電容器。324是三組線圈高頻變量器。325是高頻電感器。326是耐壓為630伏的電容器。327是熔斷器。328是220伏50赫交流電源線插孔。305是12伏直流電源。330是收支路高頻變量器。331是9014型號(hào)的晶體三極管。332是帶通濾波器，通頻帶帶寬為3千赫，也由陶瓷或電感及電容濾波器構(gòu)成，但通頻帶位置與本端發(fā)帶通316不同。而是取決于中心站發(fā)帶通頻率。333、334和335三只電阻構(gòu)成匹配衰減器。336是移頻調(diào)制的解調(diào)器，采用鎖相解調(diào)技術(shù)，也由SE/NE-567鎖相環(huán)路集成塊完成。334電阻與340兩只電容器構(gòu)成低通濾波器，輸出低頻數(shù)字脈沖信號(hào)。337是鎖相指示器，當(dāng)本收支路的振蕩器鎖定在接收的載波頻率上時(shí)，此567集成塊8腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)過(guò)反相器變?yōu)楦唠娖?，指示燈亮?38、339是SE/NE-567集成電路外接振蕩器的電阻和電容器，其值由接收載頻決定。341是型號(hào)為7419的六反相施密特觸發(fā)器，其作用是對(duì)解調(diào)器輸出的數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行整形。
343是本機(jī)電源變壓器。344是整流堆。345是7812型的三端正12伏穩(wěn)壓器。346是7912型的三端負(fù)12伏穩(wěn)壓器。347是濾波用大電容量值的電解電容器。313是無(wú)極性電容器。305是正12伏直流電源。348是降壓電阻，功率約1瓦。306是負(fù)12伏直流電源。本專利電路的基本特征是所用的元器件、集成塊少、經(jīng)濟(jì)性好。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，它由數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)和高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成，其特征在于數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)連接兩端分別設(shè)有各自的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端；其中數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心與數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的發(fā)、收數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端連接，數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端和高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的發(fā)、收數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端通過(guò)數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心相互連接，高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端接連接用戶電能表的遠(yuǎn)程讀表中心站數(shù)據(jù)接口，數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)送。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字終端間數(shù)字信號(hào)連接的計(jì)算機(jī)管理中心接有其他數(shù)字信道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端所包括的發(fā)支路由超高速智能調(diào)解器、電話編解碼器、長(zhǎng)途直撥中繼器、實(shí)時(shí)同步接口、超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端及計(jì)算機(jī)、數(shù)字傳真、圖象接口依次連接組成；信號(hào)經(jīng)過(guò)中頻單邊帶調(diào)制及三路合路器，再經(jīng)高頻單邊帶調(diào)制、放大器、差接變量器發(fā)送，收支路經(jīng)高頻方向及單邊帶濾波器、分路器和最終同步解調(diào)器組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)時(shí)分多路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)終端的發(fā)、收數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端的發(fā)支路由三分頻器、八分頻器、八路路選通脈沖產(chǎn)生器、幀同步信號(hào)產(chǎn)生器、七路遠(yuǎn)動(dòng)數(shù)據(jù)分時(shí)選通器及超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)編碼電路組成；收支路由解調(diào)器的收同步定時(shí)、收信碼、三分頻器、八分頻器、幀同步碼搜索譯碼器、幀同步建立電路、幀同步保持電路、路選通脈沖產(chǎn)生器、超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)譯碼電路及分路器組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的超強(qiáng)能力數(shù)字糾錯(cuò)譯碼電路的譯碼規(guī)則為三中取二為1，即收到三比特線路碼，其中二比特相同，以多數(shù)判定之。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端所包括的發(fā)支路由單路綜合信息終端、單路綜合數(shù)據(jù)信息第一級(jí)單邊帶調(diào)制器、四路初群合路器、16路基群合路器、基群?jiǎn)芜厧д{(diào)制器、超群64路頻譜合成電路、輸出功放電路及八路超群并機(jī)設(shè)備組成；收支路由高通、方向帶通、低噪聲放大、超群信息接收、超群分路器、超群反調(diào)器、基群反調(diào)器、分路器、單路最終同步反調(diào)器及自動(dòng)增益控制放大器、單路綜合信息終端接收器組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的用戶電能表讀表機(jī)包括單片機(jī)、模擬開(kāi)關(guān)、正負(fù)直流電壓接口、鎖存器、移頻鍵控器、窄帶通濾波器以及放大電路、變量器組成的發(fā)支路；還有由變量、低噪聲放大器、窄帶通濾波器、放大器、移頻鍵控反調(diào)器、低通濾波器、數(shù)字脈沖整形電路以及三態(tài)緩沖/線驅(qū)動(dòng)器組成的收支路，完成用戶遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)發(fā)和中心站讀表通信機(jī)收。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)，其特征在于所述的遠(yuǎn)程讀表中心站與用戶讀電能表機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議為a、中心站讀表機(jī)向所有用戶電能表讀表通信機(jī)發(fā)信息比特流；b、在一時(shí)刻某號(hào)電能表讀表機(jī)傳送打包信息；c、全部遠(yuǎn)程讀表用戶中，僅有唯一的一部機(jī)能譯中該號(hào)碼；d、打開(kāi)該號(hào)碼電能表讀送數(shù)據(jù)；同時(shí)關(guān)閉前一時(shí)刻(前一個(gè)號(hào)碼)的電能表讀表機(jī)；e、中心站遠(yuǎn)程讀表通信機(jī)接收數(shù)據(jù)流。
全文摘要
一種數(shù)字化電力線數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng),它由數(shù)字化輸電線綜合業(yè)務(wù)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)、數(shù)字化配電線綜合信息數(shù)據(jù)網(wǎng)通信系統(tǒng)和高。低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)組成,其中各通信系統(tǒng)分別設(shè)有各自的收、發(fā)數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端;終端間數(shù)字信號(hào)通過(guò)計(jì)算機(jī)管理中心與發(fā)、收數(shù)字傳輸數(shù)據(jù)終端連接,高、低壓電能表遠(yuǎn)程讀表數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的收、發(fā)數(shù)字遙測(cè)機(jī)數(shù)據(jù)終端接連接用戶電能表的遠(yuǎn)程讀表中心站數(shù)據(jù)接口,數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議發(fā)送。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的11萬(wàn)伏、35/10千伏以及低壓配電網(wǎng),能夠?qū)崿F(xiàn)相互獨(dú)立成網(wǎng)使用:又可互相聯(lián)網(wǎng)統(tǒng)一使用。
文檔編號(hào)H04B3/54GK1286536SQ99119240
公開(kāi)日2001年3月7日 申請(qǐng)日期1999年8月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月27日
發(fā)明者張會(huì)庭 申請(qǐng)人:張會(huì)庭