專利名稱:用于檢測任意未知相電壓相對于參考相電壓的相配線的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在具有多相電力線的配電系統(tǒng)中檢測未知相電壓相對于參考相電壓的配線相的方法和裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代配電系統(tǒng)使用多相電力線來分配電力。多相電力線包括多條(典型地是三條)導(dǎo)線，每條導(dǎo)線承載指定的相電壓。眾所周知，多相電力線可能具有或者沒有中性導(dǎo)線，如果有的話，它構(gòu)成多相電力線的額外導(dǎo)線。此外，除了典型的多相電力線的這些導(dǎo)線外，還可能有或者沒有承載地電勢的另一導(dǎo)線。
盡管多相電力線對于特定類型的負(fù)載(例如，采用旋轉(zhuǎn)磁場的電機(jī))提供了許多優(yōu)點(diǎn)，但有許多用電設(shè)備不連接到給定多相電力線中的所有可用相。對于許多類型的負(fù)載，負(fù)載連接在兩相之間就足夠了，典型地，連接在一個(gè)可用相與中性導(dǎo)線之間。特別在用于家用領(lǐng)域中向消費(fèi)電器供電的低電壓網(wǎng)絡(luò)中，這種配線方案得到廣泛使用。在歐洲，低電壓配電網(wǎng)絡(luò)具有三個(gè)配線相，每個(gè)具有相對于中性的220伏到240伏的電壓，這三相以120°的角度相間隔。特別是在家用領(lǐng)域，多數(shù)電力負(fù)載連接在三個(gè)配線相R、S、T之一與中性導(dǎo)線N之間，對于多數(shù)類型的單相應(yīng)用和負(fù)載來說，負(fù)載實(shí)際上連接到特定相R或S或T中的哪一個(gè)是無關(guān)緊要的，因此這通常是未知的。
然而在某些情況下，希望檢測給定負(fù)載所連接到的相。例如，在使用現(xiàn)有電力線配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信目的的電力線通信系統(tǒng)中，發(fā)送機(jī)可能很希望知道接收機(jī)所連接到的相電壓，因?yàn)榕c發(fā)送機(jī)和接收機(jī)通過不同相、經(jīng)受相之間的容性或感性串?dāng)_彼此通信的情況相比，在發(fā)送機(jī)和接收機(jī)連接到相同相電壓的情況下，發(fā)送機(jī)與接收機(jī)之間通過電力線通信可能會更好。
在用于計(jì)量多個(gè)電器所消費(fèi)的電能的電力計(jì)量系統(tǒng)中，有很好的理由去檢測位于消費(fèi)者房屋內(nèi)或外的量電計(jì)的配線相。例如，配線相的檢測允許判斷消費(fèi)者是否非法地重新配線量電計(jì)以阻止量電計(jì)正確地測量所消費(fèi)的電能。如果量電計(jì)通過電力線通信與遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)中的另一節(jié)點(diǎn)通信，則消費(fèi)者房屋的各個(gè)遠(yuǎn)程量電計(jì)所連接到的相的知識，對于優(yōu)化遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)整體通信性能來說是有用的信息。
由US 4,626,622已知，通過將未知相與多相網(wǎng)絡(luò)的已知參考相比較，來識別多相網(wǎng)絡(luò)中的未知相。該系統(tǒng)包括連接到參考相的第一設(shè)備和連接到未知相的、在另一位置的第二設(shè)備。第一和第二設(shè)備每一個(gè)包括調(diào)制解調(diào)器，用于建立這兩個(gè)設(shè)備之間的電話連接。第一設(shè)備包括用于產(chǎn)生指示參考相的交流電壓的數(shù)字信號的電路。該指示信號通過兩個(gè)調(diào)制解調(diào)器和電話連接從第一設(shè)備發(fā)送到第二設(shè)備。第二設(shè)備包括相檢測電路，用于通過檢測參考相的交流電壓與未知相的交流電壓之間的相角，來識別未知相。
盡管由該文檔已知的方法和系統(tǒng)適于在多相網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)的已知配線相的參考位置(例如變電所變壓器的出口)遠(yuǎn)離相未知的位置時(shí)，進(jìn)行未知相的識別，但是該方法和系統(tǒng)的缺點(diǎn)在于，需要在第一和第二設(shè)備之間的單獨(dú)電話連接。在許多情況下，單獨(dú)的電話連接是無法提供的。
IEC 61334-5-2定義了一種方法，它通過在參考相電壓中出現(xiàn)第一參考點(diǎn)(例如零交叉)時(shí)，將短數(shù)據(jù)分組或時(shí)間戳信號注入多相網(wǎng)絡(luò)中，來識別多相網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的未知相。多相網(wǎng)絡(luò)自身用來將短數(shù)據(jù)分組或時(shí)間戳信號發(fā)送到需要識別未知相的位置。在未知相的位置處，從多相電力線中提取短數(shù)據(jù)分組或時(shí)間戳信號，并且測量短數(shù)據(jù)分組或時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與參考點(diǎn)(例如，未知相電壓中的零交叉)之間的時(shí)間間隔。該時(shí)間間隔于是指示參考相與未知相之間的相角。由此確定的相角允許識別未知相配線。
盡管該標(biāo)準(zhǔn)中定義的相位識別方法不需要在已知相的位置與未知相的位置之間的單獨(dú)電話線，但是該方法的缺點(diǎn)在于，電力線通信通常只有有限的范圍。電力線的電特性并不是理想地適于傳輸通信信號。此外，連接到電力線的許多電氣負(fù)載容易產(chǎn)生很大的噪聲層(noise floor)，從而在離發(fā)送機(jī)位置一般遠(yuǎn)的距離處，用于檢測短數(shù)據(jù)分組或時(shí)間戳信號的信噪比已經(jīng)低得難以接受。這限制了根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)的相檢測方法的使用。

發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于在多相配電系統(tǒng)中檢測未知相電壓相對于參考相電壓的配線相的方法和裝置，即使在未知配線相的位置離已知參考相距離較遠(yuǎn)、并且沒有可用的連接已知相的位置與未知配線相的位置的直接通信信道的情況下，該方法和裝置也允許檢測配線相。
根據(jù)在獨(dú)立權(quán)利要求
中限定的本發(fā)明，解決了上述目的。本發(fā)明的有利實(shí)施例在從屬權(quán)利要求
中給出。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為了在具有單相或多相電力線(R、S、T、N)的配電系統(tǒng)中檢測遠(yuǎn)程位置上的未知相電壓相對于參考位置上的參考相電壓(R)的配線相，在所述參考位置和所述遠(yuǎn)程位置之間安排至少一個(gè)中繼位置，用于中繼所述參考位置與所述遠(yuǎn)程位置之間的信號，并且該中繼位置連接到多相電力線的一配線相。檢測參考位置處的參考配線相與所述中繼位置處的配線相之間的第一相關(guān)系。此外，檢測所述中繼位置處的配線相與所述遠(yuǎn)程位置處的配線相之間的第二相關(guān)系。基于所述第一相關(guān)系和所述第二相關(guān)系，可以獲得相對于所述參考配線相的、所述遠(yuǎn)程位置的配線相。
可以以多種不同的方式獲得所述第一相關(guān)系。如果新添加遠(yuǎn)程位置上的新節(jié)點(diǎn)以擴(kuò)展已有網(wǎng)絡(luò)，則網(wǎng)絡(luò)之前已有的節(jié)點(diǎn)可以擔(dān)當(dāng)中繼位置的功能，該配線相由前一檢測已經(jīng)知道。在這種情況下，中繼位置執(zhí)行中繼位置上的配線相與新添加的遠(yuǎn)程位置之間的第二相關(guān)系的檢測就足夠了。然后可以基于由此檢測的第二相關(guān)系和中繼位置的已知配線相，在遠(yuǎn)程位置上或者在中繼位置上確定遠(yuǎn)程位置上的配線相，或者中繼位置向參考位置發(fā)送檢測的第二相關(guān)系，其中可以使用中繼位置的配線相的知識確定遠(yuǎn)程位置的配線相。
如果參考位置與遠(yuǎn)程位置之間的至少一個(gè)中繼位置具有未知的任意配線相，則最好檢測參考位置上的配線相與中繼位置上的配線相之間的第一相關(guān)系，并且將其向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送。檢測所述中繼位置與所述遠(yuǎn)程位置之間的第二相關(guān)系?；谒龅谝幌嚓P(guān)系和所述第二相關(guān)系，可以檢測在所述遠(yuǎn)程位置上相對于參考位置上的配線相的配線相。
最好，所述位置可以是使用電力線作為通信信號傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，通過在參考相電壓的第一參考點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)從參考位置發(fā)送第一時(shí)間戳信號，來在具有單相或多相電力線的配電系統(tǒng)中檢測未知相電壓相對于參考相電壓的配線相。在中繼位置上接收第一時(shí)間戳信號，在該中繼位置測量在所述第一時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與電力線的第一任意配線相中的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的第一時(shí)間間隔，以獲得指示所述參考相電壓與第一任意相電壓之間的第一相關(guān)系。從中繼位置發(fā)送包括該相關(guān)系信息的中繼消息。此外，當(dāng)?shù)谝蝗我庀嚯妷褐械牡诙⒖键c(diǎn)出現(xiàn)時(shí)從中繼位置發(fā)送中繼時(shí)間戳信號。
根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，與包括所述相關(guān)系信息的中繼消息一起生成中繼時(shí)間戳信號，這允許在中繼位置中繼參考相信息到遠(yuǎn)程位置，而不需要在參考位置與遠(yuǎn)程位置之間的直接通信信道。
中繼位置后面可以跟著另一個(gè)中繼位置，以便跨接參考位置與遠(yuǎn)程位置之間的更大距離。最好，在第三位置上的另一中繼接收中繼時(shí)間戳信號，并且中繼來自前一中繼位置的消息，并且測量中繼時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與第三位置處的第二任意相電壓中的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的第二時(shí)間間隔，以獲得指示在連續(xù)中繼位置上的配線相之間的相關(guān)系的第二相關(guān)系信息。在第三位置處，然后組合第二相關(guān)系信息和從前一中繼位置接收的第一相關(guān)系信息。組合的相關(guān)系信息指示參考相電壓與第三位置處的配線相電壓之間的相關(guān)系。該信息可以以另一中繼消息的形式發(fā)送到另一位置，或者可以使用該信息來在第三位置處確定未知配線相。
術(shù)語‘參考位置’可以指電力線的配線相已知的位置或節(jié)點(diǎn)(為了簡單定義)，如三相變壓器的輸出處的情況那樣。術(shù)語遠(yuǎn)程位置于是指配線相未知的位置或節(jié)點(diǎn)。然而在替代實(shí)現(xiàn)中應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語‘參考位置’也可以指配線相未知的位置或節(jié)點(diǎn)，而術(shù)語‘遠(yuǎn)程位置’可以指配線相已知的位置或節(jié)點(diǎn)。在上述實(shí)施例中，相鄰位置之間的組合的相關(guān)系一起送到遠(yuǎn)程位置。該相關(guān)系是從具有已知配線相的位置到具有未知配線相的位置的方向還是沿著相反的方向，對于檢測未知配線相來說并沒有實(shí)質(zhì)區(qū)別。在前一種情況下，確定未知配線相所需的信息在未知配線相的位置處是可得的，而在后一種情況下，該信息在已知配線相的位置上是可得的。
相關(guān)系信息可以用時(shí)間、用相角或者用在描述多相系統(tǒng)的相圖中要區(qū)分的連續(xù)相之間的‘跳’來表示。在三相系統(tǒng)中，每跳將對應(yīng)于120°的相角。如果還存在檢測反相配線的需要，則在三相系統(tǒng)中將有6個(gè)要區(qū)分的不同的配線相的可能，并且每跳將對應(yīng)于60°，因?yàn)樵谶@種情況下，要考慮三個(gè)正常相加上另外三個(gè)反相。
可以以多種方式組合接收的中繼消息中的相關(guān)系信息與由測量時(shí)間間隔獲得的相關(guān)系信息，并且最好通過簡單將各個(gè)時(shí)間間隔、相關(guān)相角值或跳值相加來組合，所述時(shí)間間隔是在接收的時(shí)間戳信號與接收機(jī)位置的配線相電壓中的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔。該加法最好可以是模M加法。如果相關(guān)系信息用時(shí)間表示，則M表示多相電力線上攜帶的交流電壓的周期。如果相關(guān)系信息用相角表示，則M表示與全循環(huán)相關(guān)聯(lián)的相角值，即，2π或360°。如果相關(guān)系信息用相之間的跳數(shù)來表示，則M表示多相系統(tǒng)中要區(qū)分的配線相的可能數(shù)。
最好，冗余地測量時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔，以便增加最終測量結(jié)果的可靠性。最好，為了測量特定時(shí)間間隔，發(fā)送機(jī)發(fā)送多于一個(gè)時(shí)間戳信號，每個(gè)時(shí)間戳信號與發(fā)送機(jī)的相電壓中的參考點(diǎn)同步。這使得接收機(jī)能重復(fù)測量在時(shí)間戳信號與接收機(jī)的相電壓中的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔，以便基于多數(shù)票決定測量的時(shí)間間隔，和/或在沒有得到明確的多數(shù)票的情況下，通知發(fā)送機(jī)時(shí)間間隔測量失敗。
最好，中繼時(shí)間戳信號與相關(guān)系信息的相同中繼節(jié)點(diǎn)可以用于將返回消息從未知相配線的遠(yuǎn)程位置中繼到參考相位置，以便將在遠(yuǎn)程位置檢測的配線相通知給參考相位置。
最好，參考相以及在各個(gè)中繼位置上的任意配線相中的各個(gè)參考點(diǎn)是預(yù)定的重復(fù)事件，其以周期T發(fā)生，T是多相配電網(wǎng)絡(luò)的交流電壓周期，例如在50Hz系統(tǒng)的情況下為20ms。具有指定正負(fù)號的斜率的各個(gè)相電壓的零交叉尤其適合作為參考點(diǎn)。
時(shí)間戳信號可以是短脈沖，或者與相電壓周期T除以要區(qū)分的配線相可能數(shù)量相比較短的、任何類型的適合的數(shù)據(jù)分組或符號序列。時(shí)間戳信號還可以是較復(fù)雜信號、位序列或消息信號中的相位不連續(xù)和/或幅度不連續(xù)。
最好，在具有偶數(shù)N個(gè)相的多相系統(tǒng)中，相關(guān)系信息被映射到2N個(gè)不同的配線相，例如如果N＝3，則間隔60°，以便考慮在具有未知配線相的中繼位置或遠(yuǎn)程位置上特定相可以與反極性相連的可能性。該特征在用于檢測在消費(fèi)者房屋處的遠(yuǎn)程計(jì)量器的配線錯(cuò)誤或非法重新接線的遠(yuǎn)程電力計(jì)量應(yīng)用中尤其有用。
最好可以通過電力線通信、或者通過提供足以跨接到下一中繼位置的通信范圍的任何其他通信，例如光纜或無線通信，將在各個(gè)位置處生成的時(shí)間戳信號和消息從一個(gè)位置發(fā)送到下一個(gè)位置。如果使用電力線通信來從一個(gè)位置向下一個(gè)位置發(fā)送時(shí)間戳信號和消息，則由于典型的多相電力線中存在的各個(gè)相之間的較強(qiáng)的容性和感性耦合，可以將這些信號注入多相電力線的所有N個(gè)相，或者將這些信號僅注入到單個(gè)相就足夠了。在具有大量可用中繼位置的應(yīng)用中，例如，在具有相當(dāng)多的連接到同一低電壓網(wǎng)絡(luò)部分的電器的遠(yuǎn)程電力計(jì)量系統(tǒng)中，藍(lán)牙通信或者任何其他有限范圍的無線電通信，可以是在各個(gè)連續(xù)位置一直到要檢測其配線相的遠(yuǎn)程位置之間的適合的通信技術(shù)。
本發(fā)明還涉及一種用于執(zhí)行或參與根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置。用于檢測任意未知相電壓的配線相的中繼裝置的實(shí)施例包括用于接收第一時(shí)間戳信號的電路；用于測量在所述時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與所述電力線的任意配線相電壓中的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔的電路，以便獲得指示所述時(shí)間戳信號與所述任意相電壓之間的相關(guān)系的相關(guān)系信息；用于生成和發(fā)送包括所述相關(guān)系信息的中繼消息的電路；和用于當(dāng)所述任意相電壓中的第二參考點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)生成和發(fā)送中繼時(shí)間戳信號的電路。根據(jù)該實(shí)施例的中繼裝置最好還包括用于接收歸因于所述第一時(shí)間戳信號的相關(guān)系信息的電路，其中，相關(guān)系信息可以是來自前一中繼位置處的中繼裝置的中繼消息的形式。所述用于生成中繼消息的電路然后最好將接收的相關(guān)系與由測量時(shí)間間隔獲得的相關(guān)系信息組合，以生成中繼消息，使得它包括組合的相關(guān)系信息。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，用于檢測任意未知相電壓的裝置包括用于接收時(shí)間戳信號的電路；用于測量在所述時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與所述任意未知配線相電壓的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔的電路，以便獲得指示所述時(shí)間戳信號與所述任意未知相電壓之間的相關(guān)系的相關(guān)系信息；用于接收中繼消息的電路，中繼消息包括指示所述參考相與所述時(shí)間戳信號之間的相關(guān)系的相關(guān)系信息；和用于將指示所述時(shí)間戳信號與所述任意未知相電壓之間的相關(guān)系的所述相關(guān)系信息與所述接收的相關(guān)系信息組合的電路；以及用于根據(jù)所述組合的相關(guān)系信息確定所述未知任意相電壓的相配線的電路。根據(jù)本信息的該實(shí)施例的裝置能夠與前一中繼位置通信，以便確定在該裝置的位置處的未知任意相電壓的相配線。
本發(fā)明的特定有利應(yīng)用在于遠(yuǎn)程計(jì)量通過公共配電系統(tǒng)分配到大量電器的電力的消耗的領(lǐng)域。這種類型的遠(yuǎn)程計(jì)量系統(tǒng)可以包括位于例如二級變電所處的集中器，用于將中電壓配電網(wǎng)絡(luò)上攜帶的電壓(例如，20kV)變換成低電壓(例如，230V)。二級變電所提供多個(gè)電器連接到的低電壓多相網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)消費(fèi)者具有能夠與它所連接到的網(wǎng)絡(luò)部分的集中器通信的量電計(jì)。為了幫助集中器檢測連接到其低電壓網(wǎng)絡(luò)部分的遠(yuǎn)程量電計(jì)的配線相，每個(gè)遠(yuǎn)程量電計(jì)最好包括根據(jù)本發(fā)明的中繼裝置和/或根據(jù)本發(fā)明的用于檢測任意未知相電壓的相配線的裝置。
下面將通過參照附圖，詳細(xì)描述本發(fā)明的有利實(shí)施例。下面的描述用于說明本發(fā)明的特定實(shí)施例，而不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為限制本發(fā)明。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的、用于檢測配電系統(tǒng)中的未知相電壓的配線相的系統(tǒng)的略圖；圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、圖1所示的配線相檢測系統(tǒng)的操作時(shí)序圖；圖3示出時(shí)間戳信號的實(shí)施例；圖4示出包括時(shí)間戳信號和消息部分的消息信號；圖5示出圖1所示的系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)形成部分的框圖；圖6A示出用于檢測相電壓中的時(shí)間戳的電路的實(shí)施例；圖6B示出圖6A所示的電路的操作時(shí)序圖。
具體實(shí)施方式圖1示出根據(jù)本發(fā)明的、用于檢測配電系統(tǒng)中的未知相電壓的配線相的系統(tǒng)的略圖。在圖1中，L表示作為配電系統(tǒng)一部分的多相電力線。圖1中的多相電力線L是具有用R、S和T表示的三相以及中性導(dǎo)線N的三相電力線。在三相R、S和T中的任意兩個(gè)之間，存在120°的相移，這對于三相配電系統(tǒng)來說是眾所周知的。圖1中的PC表示多相電力線L的三相R、S和T之間的寄生分布耦合電容。
附圖標(biāo)記1表示在第一位置處連接到電力線L的節(jié)點(diǎn)。在圖1的實(shí)施例中，節(jié)點(diǎn)1連接到所有三相R、S和T以及連接到電力線L的中性導(dǎo)線N，以便能夠向/從電力線L注入/提取電力線通信信號，盡管由于三相之間的寄生電容耦合、將節(jié)點(diǎn)1連接到少于所有三相也是足夠的。節(jié)點(diǎn)1使用三相R、S和T之一作為參考相。在節(jié)點(diǎn)1處可以選擇可用相R、S和T中的任一個(gè)作為參考相。在不失普遍性的情況下，可以假設(shè)R表示圖1所示配線相檢測系統(tǒng)中的參考相。
圖1中的附圖標(biāo)記2和3表示中繼節(jié)點(diǎn)，其連接到多相電力線L的任意先驗(yàn)未知相。在圖1所示的示例中，中繼節(jié)點(diǎn)2連接在相T與中性N之間，而中繼節(jié)點(diǎn)3連接在相R與中性N之間。從可以使用電力線L的任何可用相、而不需要事先知道節(jié)點(diǎn)連接到哪個(gè)相的意義上說，這些中繼節(jié)點(diǎn)的配線相是任意的。應(yīng)當(dāng)注意，盡管在該實(shí)施例中示出了多相電力線，但本發(fā)明并不限于多相電力線的配線相檢測。在單相電力線的情況下，可以用于檢測遠(yuǎn)程位置上的用電設(shè)備的反相配線。本發(fā)明也可以應(yīng)用于單相系統(tǒng)。
附圖標(biāo)記4表示連接到多相電力線L的未知任意相的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)4可以是任何類型的裝置或電路，其中對關(guān)于其連接到三相R、S和T中的哪一個(gè)的信息感興趣。作為示例，節(jié)點(diǎn)4可以是單相或多相量電計(jì)，希望檢測其相對于參考相R的配線相，以便能夠檢測量電計(jì)與多相電力線L連接的方式的錯(cuò)誤或欺詐，和/或以便以優(yōu)化的方式使用遠(yuǎn)程量電計(jì)4作為電力線通信應(yīng)用(如對電力的遠(yuǎn)程計(jì)量)中的節(jié)點(diǎn)。
在圖1所示的實(shí)施例中，在節(jié)點(diǎn)1的參考位置和要檢測其配線相的節(jié)點(diǎn)4的遠(yuǎn)程位置之間不需要存在直接通信信道。為了能夠執(zhí)行該檢測，節(jié)點(diǎn)2和3作為中繼。下面將參照圖2說明圖1的該系統(tǒng)的操作。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、圖1所示的配線相檢測系統(tǒng)的操作時(shí)序圖。
圖2的上部示出隨時(shí)間變化的三相電壓R、S和T。如圖所示，三相電壓是正弦波，相電壓S落后相電壓R120°，而相電壓T落后相電壓S120°，并因此領(lǐng)先相電壓R120°。三相電壓中的每一個(gè)在每個(gè)循環(huán)具有兩個(gè)零交叉，即在每個(gè)循環(huán)有一個(gè)具有指定斜率的零交叉。在圖2的圖中，具有正斜率的零交叉分別用R+、S+和T+表示，而具有負(fù)斜率的零交叉分別用R-、S-和T-表示。在所示實(shí)施例中，選擇在各個(gè)相電壓R、S和T中具有正斜率的零交叉，作為各個(gè)相電壓的參考點(diǎn)。在圖2中，水平軸t表示時(shí)間軸，而圖2中垂直方向Y上的虛線將圖2所示的各種事件與相電壓R、S和T的特定點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，這將在下面詳細(xì)說明。圖2中的箭頭A和B指示，由于圖紙上的空間的原因，時(shí)間軸被畫成上下三部分。箭頭A所連接的兩個(gè)點(diǎn)實(shí)際上在時(shí)間軸上是一致的。對于箭頭B所連接的兩個(gè)點(diǎn)來說也是如此。P表示在三相電壓R、S和T中的交流電壓周期，在50Hz系統(tǒng)的情況下是20ms。圖2右手部分的附圖標(biāo)記1到4指代圖1中的節(jié)點(diǎn)1到4，用來指示圖2中繪出的各個(gè)事件發(fā)生的位置。
為了執(zhí)行圖2中節(jié)點(diǎn)4的配線相的檢測，連接到參考相R的節(jié)點(diǎn)1發(fā)送其中具有基本上與參考相R的零交叉R+一致的時(shí)間戳TS的消息。圖1所示的實(shí)施例使用電力線通信來將節(jié)點(diǎn)1的消息S1中的該時(shí)間戳TS發(fā)送到中繼節(jié)點(diǎn)2。中繼節(jié)點(diǎn)2接收具有時(shí)間戳TS的消息S1，并且測量在消息S1中的接收時(shí)間戳TS與節(jié)點(diǎn)2連接到的任意相電壓T中的參考點(diǎn)T+的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔在圖2中用T1表示。節(jié)點(diǎn)2然后采用測量的時(shí)間間隔T1來生成消息M1(T1)，它包含關(guān)于在消息S1中的接收時(shí)間戳信號TS與節(jié)點(diǎn)2的配線相之間的相關(guān)系的信息。節(jié)點(diǎn)2生成消息S2，它包含與節(jié)點(diǎn)2的配線相T的相電壓中的另一參考點(diǎn)T+的出現(xiàn)一致的時(shí)間戳信號TS。節(jié)點(diǎn)2通過電力線L生成和發(fā)送的消息S2還包括相關(guān)系信息消息M1(T1)。
在中繼節(jié)點(diǎn)3處接收消息S2，中繼節(jié)點(diǎn)3然后測量在從節(jié)點(diǎn)2接收的消息S2中的時(shí)間戳TS與節(jié)點(diǎn)3連接到的相電壓中的參考點(diǎn)R+的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔在圖2中用T2表示。在該示例中，時(shí)間間隔T2從T+到R+。
在節(jié)點(diǎn)3處，將消息S2中包含的相關(guān)系信息M1(T1)與測量的時(shí)間間隔T2適當(dāng)組合，來獲得組合的相關(guān)系信息，這將在下面詳細(xì)說明。節(jié)點(diǎn)3然后生成消息S3，它包括時(shí)間戳TS以及組合的相關(guān)系信息M2(T1+T2)。節(jié)點(diǎn)3在這樣的時(shí)刻通過電力線L發(fā)送該消息S3，使得時(shí)間戳TS與所示實(shí)施例中節(jié)點(diǎn)3所連接到的相電壓R上的后一參考點(diǎn)R+一致。
在節(jié)點(diǎn)4處，接收包含時(shí)間戳TS的消息S3，并且節(jié)點(diǎn)4測量在消息S3中的時(shí)間戳TS與節(jié)點(diǎn)4連接到的相電壓S中的參考點(diǎn)S+的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔，該時(shí)間間隔在圖2中用T3表示。消息S2中的組合的相關(guān)系信息M2(T1+T2)和時(shí)間間隔T3足夠節(jié)點(diǎn)4確定相對于參考節(jié)點(diǎn)1的配線相的配線相。節(jié)點(diǎn)4可以通過組合接收的消息S3中的相關(guān)系信息M2(T1+T2)以及測量的時(shí)間間隔T3，來確定其相對配線相。節(jié)點(diǎn)4然后可以生成返回消息S4，S4包含具有由此合并的相關(guān)系信息的消息M3(T1+T2+T3)。該消息S4可以通過節(jié)點(diǎn)3和2中繼回到節(jié)點(diǎn)1，來通知節(jié)點(diǎn)1關(guān)于節(jié)點(diǎn)4的配線相。
在所示實(shí)施例中，獲得的用于測量各個(gè)時(shí)間間隔T1、T2和T3的相關(guān)系信息，最好用這樣獲得的整數(shù)表示，即，通過將測量的時(shí)間間隔T1、T2和T3分別映射到N個(gè)整數(shù)之一獲得的整數(shù)，N是要在配線相檢測中區(qū)分的配線相可能的個(gè)數(shù)。該映射運(yùn)算對應(yīng)于將所測量的時(shí)間間隔除以P/N。在圖2所示的實(shí)施例中，考慮三個(gè)配線相可能，從而N＝3。因此，在繪出的示例中，T1被映射到2(二)，T2被映射到1(一)，并且T3被映射到1(一)。通過該映射運(yùn)算獲得的整數(shù)是相關(guān)系信息的適合的表示法。通過將這些整數(shù)相加，最好通過模N加法，可以簡單地、有利地進(jìn)行相關(guān)系信息的組合。在圖3所示的實(shí)施例中，這將導(dǎo)致下列結(jié)果消息M1(T1)將攜帶整數(shù)2。消息M2(T1+T2)中攜帶的組合的相關(guān)系信息是2+1 mod 3＝0，這指示節(jié)點(diǎn)3連接到與參考相相同的配線相。在節(jié)點(diǎn)4處執(zhí)行的運(yùn)算0+1 mod 3于是將揭露節(jié)點(diǎn)4比參考相落后一個(gè)相，即，節(jié)點(diǎn)4連接到相電壓S。因此，發(fā)送回參考節(jié)點(diǎn)1的消息M3僅包含整數(shù)1。
要注意的是，盡管剛才描述的相關(guān)系信息的整數(shù)表示法在計(jì)算復(fù)雜性方面是特別有利的實(shí)現(xiàn)，但當(dāng)然也有其他表示從時(shí)間間隔T1、T2和T3的測量獲得的相關(guān)系信息的可能方式。其他表示法可能包括用秒表示或者用相角表示的明確時(shí)間間隔，或者任何其他適合的表示法。圖3中的示例性實(shí)施例區(qū)分三個(gè)配線相R、S和T。如果考慮反相配線作為另外的配線可能，則這將產(chǎn)生六個(gè)不同的相，即，N＝6。在這種情況下，反相電壓(圖中未示出)的參考點(diǎn)將與圖2所示的點(diǎn)R-、S-和T-一致。
在圖2所示的實(shí)施例中，消息部分M1、M2和M3以及時(shí)間戳TS分別被集成到單個(gè)消息S1、S2、S3和S4中?；蛘?，可以在單獨(dú)消息中發(fā)送時(shí)間戳信號TS和相關(guān)消息部分M1，而不需要在指定時(shí)刻發(fā)送消息部分M1到M3。
圖2中所示的消息S1不包括消息部分，因?yàn)樵撓⑹怯蓞⒖脊?jié)點(diǎn)生成的，不需要攜帶任何額外的相關(guān)系信息。然而，為了獲得統(tǒng)一的通信協(xié)議，提供具有可包含偽信息的消息部分的消息S1也可能是有利的。圖2所示的消息S4沒有時(shí)間戳信號，因?yàn)樵撓⒂糜谙騾⒖脊?jié)點(diǎn)1報(bào)告在節(jié)點(diǎn)4處獲得的組合的相關(guān)系信息，它不需要指定的時(shí)刻。然而，還是為了統(tǒng)一通信協(xié)議的緣故，構(gòu)造象其他消息那樣具有時(shí)間戳的消息S4、發(fā)送消息S4使得其時(shí)間戳與節(jié)點(diǎn)S4的配線相中的參考點(diǎn)一致，這可能是有利的。
圖3示出時(shí)間戳信號的實(shí)施例。圖3所示的信號包括第一部分31和第二部分32。第一部分31包括指定頻率上的交流信號圖案。部分32包括在同一指定頻率上的信號圖案，然而，相位與信號模式31的相位相反。第一部分31和第二部分32之間的相位不連續(xù)構(gòu)成了時(shí)間戳TS。
圖4示出集成時(shí)間戳信號和消息部分的消息信號的實(shí)施例。在圖4中，附圖標(biāo)記31和32表示上面參照圖3描述的信號部分。TS表示以信號部分31和32之間的相位不連續(xù)表示的時(shí)間戳。兩個(gè)信號部分31和32構(gòu)成頭H，它對于建立位同步是有用的。圖4中的附圖標(biāo)記F表示消息字段。消息字段F可以包括多個(gè)消息子字段N1、N2、...、Ni。最好，根據(jù)圖4的實(shí)施例構(gòu)建圖2所示的消息S1到S4。每個(gè)消息字段N1到Ni包括結(jié)合圖2所述的相關(guān)系信息，以及獲得該相關(guān)系信息的節(jié)點(diǎn)的地址，如上所述，該相關(guān)系信息是通過組合接收的相關(guān)系信息與測量的時(shí)間間隔而獲得的。最好，每個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到相關(guān)系信息，并將接收的相關(guān)系信息和通過測量時(shí)間戳與其配線相上的參考點(diǎn)之間的時(shí)間間隔獲得的信息組合，每個(gè)節(jié)點(diǎn)將由此獲得的組合的相關(guān)系信息與其自己的節(jié)點(diǎn)地址一起附加到它中繼到下一節(jié)點(diǎn)的消息上。這樣，從節(jié)點(diǎn)4回到圖1的節(jié)點(diǎn)1的圖2所示的消息S4，包括相關(guān)系信息，其允許節(jié)點(diǎn)1獲得節(jié)點(diǎn)4的配線相檢測中涉及的所有節(jié)點(diǎn)的配線相。
圖5示出圖1所示的系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)形成部分的框圖。在圖5中，如前面所述，附圖標(biāo)記R、S、T和N分別表示電力線L的三相和中性。所示節(jié)點(diǎn)可以連接到三相之一或所有三相。TR表示收發(fā)機(jī)電路，用于建立通過電力線L的電力線通信。CCT、CCS和CCR表示耦合電容器，其允許收發(fā)機(jī)電路TR從該節(jié)點(diǎn)所連接到的電力線L的那些相發(fā)送和接收電力線通信信號。當(dāng)然，替代的感性耦合器件也可以用于此目的，例如公知的耦合變壓器?？梢韵?從電力線的僅一條導(dǎo)線或者更多或全部導(dǎo)線注入/提出電力線通信信號，每個(gè)相上具有單獨(dú)的收發(fā)機(jī)前端，或者有一個(gè)并行用于所有線的收發(fā)機(jī)前端。ZD表示參考點(diǎn)檢測器，例如零交叉檢測器電路，其連接來檢測在圖5所示的節(jié)點(diǎn)所連接到的三相R、S和T中的指定一相上的零交叉。指定相是節(jié)點(diǎn)的要檢測的配線相。MC表示微控制器電路。MEM表示存儲器部分，而TM表示定時(shí)器電路。IF表示接口電路，用于將圖5所示的節(jié)點(diǎn)與圖中未示出的其他電路相接，例如，用于計(jì)量電力消耗、或者用于執(zhí)行任何與本發(fā)明原理沒有直接關(guān)聯(lián)的其他功能的電路。B表示總線，用于交換微控制器單元MC、存儲器部分MEM、收發(fā)機(jī)電路TR、零交叉檢測器ZD、定時(shí)器TM和接口電路IF之間的數(shù)據(jù)和地址信息。IRQ表示中斷請求線，用于分別將收發(fā)機(jī)電路TR和零交叉檢測器電路ZD所生成的中斷通知給微控制器單元MC，這將在下面說明。
圖5所示的節(jié)點(diǎn)根據(jù)存儲在存儲器部分MEM中的程序數(shù)據(jù)，在軟件控制下工作，來執(zhí)行上面參照圖2所述的操作。如果圖5的節(jié)點(diǎn)被控制作為參考位置處的節(jié)點(diǎn)1，則零交叉檢測器ZD的輸入端IN1連接到的相位將是用于執(zhí)行配線相檢測的參考相，即，圖5中的相R。只要零交叉檢測器ZD檢測到具有正斜率的零交叉，ZD就在線IRQ上生成對微控制器MC的中斷請求，并且將關(guān)于具有指定斜率的零交叉出現(xiàn)的信息放在總線B上。響應(yīng)于中斷請求，微控制器將從總線B讀取關(guān)于中斷源的信息，然后指示收發(fā)機(jī)電路TR將預(yù)定信號圖案放在電力線L上，該信號圖案包含例如上面結(jié)合圖3或圖4所述的時(shí)間戳。在參考位置1處的節(jié)點(diǎn)最好也發(fā)送包含要檢測其相配線的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)4的地址的消息。最好，節(jié)點(diǎn)發(fā)送的每個(gè)消息不僅包含遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)地址，還包含遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)4的配線相檢測中所涉及的所有節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)地址列表，以及包含該消息要送到的各自下一節(jié)點(diǎn)的地址的地址指針字段。列表中包含的每個(gè)節(jié)點(diǎn)根據(jù)節(jié)點(diǎn)地址列表中的項(xiàng)而更新地址指針字段，以使得中繼消息遵循節(jié)點(diǎn)地址列表中定義的節(jié)點(diǎn)順序。
收發(fā)機(jī)電路TR將偵聽電力線L上的通信。只要收發(fā)機(jī)電路TR接收到發(fā)往它自己節(jié)點(diǎn)的消息，它將執(zhí)行必要的解調(diào)和解碼步驟，通知微控制器MC關(guān)于新消息的接收，并且將接收的數(shù)據(jù)放在總線B上。如果微控制器MC識別該消息是來自要檢測其相配線的遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的返回消息S4，則微控制器MC將根據(jù)上述操作評估接收的消息中所包含的信息，以獲得遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的相配線，并且將結(jié)果存儲在存儲器部分MEM中。
如果圖5所示的節(jié)點(diǎn)接收到配線相檢測消息，則收發(fā)機(jī)電路TR接收該消息，通過中斷請求將接收的消息通知給微處理器MC，并且象以前一樣將其內(nèi)容放在數(shù)據(jù)總線B上。微控制器MC評估地址和消息內(nèi)容，來確定該消息是否需要被中繼到另一節(jié)點(diǎn)。如果需要的話，那么它指令定時(shí)器TM開始時(shí)間測量操作。在節(jié)點(diǎn)的零交叉檢測器電路所連接到的相上的參考點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，生成到微處理器的另一中斷請求，這次是由零交叉檢測器電路生成，并且響應(yīng)于該中斷請求，微控制器于是將停止定時(shí)器電路TM的時(shí)間測量操作，并且根據(jù)上述原理，適當(dāng)?shù)靥幚黻P(guān)于定時(shí)器電路TM所測量的時(shí)間間隔的數(shù)據(jù)。然后，在微控制器MC的程序控制下，組合由此獲得時(shí)間信息和從接收的消息中提取的相關(guān)系信息，并且微控制器MC組裝新消息，該新消息包含所得到的組合的相關(guān)系信息。該消息通過數(shù)據(jù)總線B對收發(fā)機(jī)電路TR可得。在零交叉檢測器ZD所連接的相中的另一參考點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)，微控制器MC然后指令收發(fā)機(jī)電路TR生成和發(fā)送消息，該消息包含時(shí)間戳和組合的相關(guān)系信息、以及要檢測其配線相的該節(jié)點(diǎn)的地址，其地址包含在之前接收的消息中。最好，如前面所述，該消息還包括所述地址指針字段的所述地址列表，該列表被節(jié)點(diǎn)更新以指示該消息的下一節(jié)點(diǎn)的地址。
另一方面，如果微控制器根據(jù)接收的消息的地址和內(nèi)容，確定它包含關(guān)于其自己節(jié)點(diǎn)的配線相檢測請求，則微控制器MC提取接收的消息中包含的相關(guān)系信息，并且使用定時(shí)器電路TM，根據(jù)前面所述的原理，測量在接收的消息中的時(shí)間戳與零交叉檢測器ZD連接到的相中的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔。然后，微控制器MC將該時(shí)間間隔測量的結(jié)果與接收的消息中的相關(guān)系信息組合。然后，微控制器將由此獲得的組合的相關(guān)系信息包含在收發(fā)機(jī)電路TR生成的返回消息中，以通知參考節(jié)點(diǎn)關(guān)于當(dāng)前節(jié)點(diǎn)相對于請求節(jié)點(diǎn)的參考相的相配線。
根據(jù)圖5所示的實(shí)施例，節(jié)點(diǎn)1到4的每一個(gè)具有基本相同的配置，并且在微控制器的軟件控制下，根據(jù)它接收的消息內(nèi)容操作。如上所述，至少一個(gè)節(jié)點(diǎn)用于生成發(fā)往指定遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)的配線相檢測請求消息。中繼過程中涉及的、接收不是對它自己而是對不同節(jié)點(diǎn)的配線相檢測請求消息的任何節(jié)點(diǎn)，將取下接收的消息，并且執(zhí)行如前面所述的中繼操作。接收到對它自己的配線相檢測請求消息的節(jié)點(diǎn)，將執(zhí)行所述操作，來向配線相檢測請求消息發(fā)起的請求節(jié)點(diǎn)返回消息，以便通知該節(jié)點(diǎn)關(guān)于它自己相對于請求節(jié)點(diǎn)的配線相的配線相。
當(dāng)零交叉觸發(fā)時(shí)間戳信號的生成時(shí)，在零交叉與時(shí)間戳之間可能會發(fā)生時(shí)間偏移。該偏移可能是由于實(shí)際時(shí)間戳前面的頭，例如圖3所示，以及/或者是由于微控制器MC的處理速度有限。偏移的影響是時(shí)間戳與相關(guān)的零交叉并不完全一致。如果相配線的可能數(shù)量較低(例如，N＝3)，則該偏移可以忽略。一個(gè)簡單的補(bǔ)償零交叉與相關(guān)時(shí)間戳之間的延遲的解決方案是，將已知偏移加到每個(gè)測量的時(shí)間間隔上。
圖6A示出用于檢測圖3所示的時(shí)間戳信號的時(shí)間戳檢測器電路的實(shí)施例。圖6A的時(shí)間戳檢測器電路可以是圖5中的收發(fā)機(jī)電路TR的一部分。在圖6A中，IN2表示時(shí)間戳檢測器電路的輸入端。該輸入端連接來接收來自圖5中的收發(fā)機(jī)電路TR的接收機(jī)和解調(diào)器(未示出)的輸入信號。R1和R2表示連接構(gòu)成分壓器的兩個(gè)電阻器。A表示運(yùn)算放大器或比較器，其正輸入端連接到分壓器R1、R2的輸出端，其負(fù)輸入端接地。C1和R3分別表示電容器和電阻器，其連接以微分運(yùn)算放大器A的負(fù)輸出端的輸出信號。類似地，C2和R4表示微分器，其連接以微分放大器A的正輸出端的輸出信號。D1表示與電阻器R3并聯(lián)的二極管，使得該二極管的陰極連接到電容器C1，而陽極接地。D3表示與電阻器R4并聯(lián)的二極管，使得二極管D3的陰極與電容器C2相連，而二極管D3的陽極接地。二極管D1的陰極通過另一二極管D2與電阻器R5相連。二極管D3的陰極通過二極管D4連接到電阻器R5的同一節(jié)點(diǎn)。電阻器R5的該節(jié)點(diǎn)與可再觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF的輸入端相連。電阻器R5的另一輸出端接地。該單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸出端構(gòu)成時(shí)間戳檢測電路的輸出端OUT?？稍儆|發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時(shí)間周期大約是圖4所示的信號部分31的兩個(gè)規(guī)則連續(xù)邊沿之間的持續(xù)時(shí)間的1.5倍。
圖6B示出圖6A的時(shí)間戳檢測器的操作。圖6B的上圖示出了時(shí)間戳檢測器的輸入端IN2處的電壓波形。運(yùn)算放大器A在其正和負(fù)輸出端將該輸入信號轉(zhuǎn)換成互補(bǔ)數(shù)字信號。微分器和后面連接到各個(gè)輸出端的二極管網(wǎng)絡(luò)只加重各個(gè)輸出端的輸出信號中的正邊沿。在電阻器R5處組合這些微分和整流后的信號，這產(chǎn)生如圖6B中間所示的、穿過電阻器R5的輸出信號。穿過電阻器R5的信號觸發(fā)可再觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，如圖所示，后者只要穿過R5的脈沖規(guī)則地間隔就保持其觸發(fā)狀態(tài)。一旦時(shí)間戳發(fā)生，即，輸入端IN2處的信號中的相位反轉(zhuǎn)，穿過R5的脈沖就將丟失，使得單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器MF將后退回重置狀態(tài)，從而在輸出端OUT處產(chǎn)生檢測信號。為了避免在輸出端OUT處的假輸出脈沖，最好利用控制信號借助AND門，在OUT處屏蔽輸出信號，其中該控制信號指示當(dāng)檢測時(shí)間戳信號的前導(dǎo)31時(shí)的鎖定狀態(tài)。
時(shí)間戳檢測器電路的替代實(shí)現(xiàn)可以基于積分輸入端IN2處的信號，以及將積分的信號與閾值進(jìn)行比較，其中該閾值是在當(dāng)恒定幅度的信號段的持續(xù)時(shí)間比一般要長時(shí)(即，當(dāng)相位反轉(zhuǎn)發(fā)生時(shí))將達(dá)到的閾值。其他檢測根據(jù)圖3的實(shí)施例的時(shí)間戳信號的替代實(shí)施例可以采用數(shù)字信號圖案檢測器，或者任何本質(zhì)適合的已知電路。
零交叉檢測器ZD可以用多種公知的方式實(shí)現(xiàn)。零交叉檢測器ZD的適合的實(shí)現(xiàn)方式包括具有連接到其輸出端的比較器、微分器和整流器的電路；基本上類似于連接到圖6A所示的比較器A的兩個(gè)輸出端之一的電容器、電阻器和二極管網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明不限于這里所述的特定相關(guān)系檢測機(jī)制。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在根據(jù)本發(fā)明的配線相檢測中，可以采用任何提供兩個(gè)連續(xù)位置之間的相關(guān)系信息的相關(guān)系檢測機(jī)制。本發(fā)明不限于這里所述的時(shí)間戳信號，或者特定的時(shí)間戳檢測電路。需要強(qiáng)調(diào)的是，所示出的電路和信號僅僅用于說明本發(fā)明的特定實(shí)施例。權(quán)利要求
書中的附圖標(biāo)記用于增加其易理解性。它們不應(yīng)被認(rèn)為限制權(quán)利要求
。
權(quán)利要求
1.一種在具有單相或多相配線(R、S、T、N)的電力線的配電系統(tǒng)中檢測遠(yuǎn)程位置上相對于參考位置上的參考配線相(R)的配線相(R；S；T)的方法，該方法包括步驟將至少一個(gè)中繼位置連接到所述多相電力線的配線相上，所述中繼位置在所述參考位置與所述遠(yuǎn)程位置之間的位置上；檢測參考位置(1)處的參考配線相電壓與所述中繼位置(2)處的配線相電壓之間的第一相關(guān)系；檢測所述中繼位置處的配線相電壓與所述遠(yuǎn)程位置處的配線相電壓之間的第二相關(guān)系；以及基于所述第一相關(guān)系和所述第二相關(guān)系，確定相對于所述參考位置處的配線相的、所述遠(yuǎn)程位置處的配線相。
2.如權(quán)利要求
1所述的方法，其中，所述檢測第一相關(guān)系的步驟包括當(dāng)所述參考配線相電壓(R)中的第一參考點(diǎn)(R+)出現(xiàn)時(shí)，從所述參考位置(1)發(fā)送第一時(shí)間戳信號(S1、TS)；在所述中繼位置(2)接收所述第一時(shí)間戳信號(S1、TS)；以及測量在所述第一時(shí)間戳信號(S1、TS)的出現(xiàn)與所述中繼位置上的配線相電壓(T)的參考點(diǎn)(T+)的出現(xiàn)之間的第一時(shí)間間隔(T1)，以獲得所述參考配線相電壓(R)與所述配線相電壓(T)之間的所述第一相關(guān)系(M1)。
3.如權(quán)利要求
1或2所述的方法，其中，所述檢測第二相關(guān)系的步驟包括當(dāng)所述中繼位置(2)的所述配線相電壓(T)中的參考點(diǎn)(T+)出現(xiàn)時(shí)，從所述中繼位置發(fā)送中繼時(shí)間戳信號(S2、TS)；在所述遠(yuǎn)程位置接收所述中繼時(shí)間戳信號(S2、TS)；以及在所述遠(yuǎn)程位置測量在所述中繼時(shí)間戳信號的出現(xiàn)與所述遠(yuǎn)程位置的配線相電壓的參考點(diǎn)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔。
4.如任一前面權(quán)利要求
所述的方法，包括所述遠(yuǎn)程位置生成返回消息(S4)，用于將其配線相傳送到參考位置(1)。
5.如權(quán)利要求
2到4中任一個(gè)所述的方法，其中，所述參考點(diǎn)是各個(gè)相電壓(R；S；T)的零交叉。
6.如權(quán)利要求
5所述的方法，其中，所述參考點(diǎn)是具有指定正負(fù)號的斜率(R+；S+；T+)的所述各個(gè)相電壓(R；S；T)的零交叉。
7.如權(quán)利要求
2到6中任一個(gè)所述的方法，其中，所述時(shí)間戳信號(TS)與由要區(qū)分的配線相數(shù)量除的相電壓周期相比要短。
8.如權(quán)利要求
2到7中任一個(gè)所述的方法，其中，所述時(shí)間戳信號是重復(fù)性的信號圖案(A、B)，包括相位不連續(xù)(TS)和/或幅度不連續(xù)和/或頻率不連續(xù)。
9.如權(quán)利要求
2到8中任一個(gè)所述的方法，其中，通過利用容性(CCR、CCS、CCT)或感性耦合注入所述電力線(L)的一條或多條導(dǎo)線中，經(jīng)由所述電力線(R、S、T、N)傳送所述時(shí)間戳信號(TS)。
10.如權(quán)利要求
9所述的方法，其中，所述時(shí)間戳信號(TS)被注入到電力線(L)中的、所注入的時(shí)間戳信號(TS)指示參考點(diǎn)(R+；S+；T+)的出現(xiàn)的那個(gè)相電壓(R；S；T)。
11.如權(quán)利要求
1到9中任一個(gè)所述的方法，其中，通過所述位置之間的無線通信信道或光纜傳送所述相關(guān)系信息。
12.如任一前面權(quán)利要求
所述的方法，包括從所述中繼位置向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送所述檢測的第一相關(guān)系。
13.如權(quán)利要求
12所述的方法，其中，所述向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送所述第一相關(guān)系的步驟包括生成包括所述第一相關(guān)系信息(M1)的中繼消息(S2)，并且通過所述電力線(R、S、T、N)或者通過光纜或者通過無線通信信道，從所述中繼位置發(fā)送所述中繼消息(S2)。
14.如權(quán)利要求
13所述的方法，包括步驟在位于所述中繼位置(2)與所述遠(yuǎn)程位置之間的另一中繼位置(3)處接收所述中繼消息(S2、M1)；檢測所述中繼位置(2)處的配線相電壓(T)與所述另一中繼位置(3)處的配線相電壓(R)之間的另一相關(guān)系；以及將所述另一相關(guān)系信息與所述中繼消息中包含的所述相關(guān)系信息組合。
15.如權(quán)利要求
14所述的方法，包括操作生成包括所有之前獲得的相關(guān)系信息的組合(M2)的另一中繼消息(S3)，并且向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送所述另一中繼消息(S3)。
16.如權(quán)利要求
14或15所述的方法，其中，每個(gè)相關(guān)系信息包括各自的相角值，并且通過各自相角值的模加法來組合所述相關(guān)系信息與所述另一相關(guān)系信息。
17.如權(quán)利要求
13到16中任一個(gè)所述的方法，其中，所述消息(S2到S4)包括包含時(shí)間戳信號(TS)的時(shí)間戳字段(A、B)和包含所述相關(guān)系信息(M1、M2、M3)的信息字段(F)。
18.如權(quán)利要求
17所述的方法，其中，所述時(shí)間戳字段(A)用作信息字段(F)的頭(H)，以建立位同步。
19.如權(quán)利要求
17所述的方法，其中，所述信息字段(F)攜帶包含所述相關(guān)系信息(M1、M2、M3)的雙音多頻信號(DTMF)。
20.如權(quán)利要求
13到19中任一個(gè)所述的方法，其中，每個(gè)消息(S1到S4)包括標(biāo)識其發(fā)送者(1；2；3；4)的信息。
21.如權(quán)利要求
20所述的方法，其中，每個(gè)時(shí)間戳信號(TS)和/或每個(gè)消息(S1到S4)包括之前中繼了時(shí)間戳信號的節(jié)點(diǎn)列表(N1、...、Ni)。
22.一種在具有單相或多相配線的電力線(L)的配電系統(tǒng)中檢測遠(yuǎn)程位置上相對于參考位置(1)上的參考配線相電壓(R)的配線相(R；S；T)的中繼裝置，該裝置包括用于檢測參考位置(1)處的配線相與中繼位置(2)處的配線相之間的第一相關(guān)系的電路(TM)；和用于與所述遠(yuǎn)程位置通信、檢測所述中繼位置處的配線相電壓與所述遠(yuǎn)程位置處的配線相電壓之間的第二相關(guān)系的電路。
23.如權(quán)利要求
22所述的裝置，包括用于向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送所述檢測的第一相關(guān)系的電路。
24.如權(quán)利要求
23所述的裝置，其中，所述用于檢測參考位置(1)處的配線相與中繼位置(2)處的配線相之間的第一相關(guān)系的電路(TM)包括用于接收第一時(shí)間戳信號的電路(TM)；和用于測量在所述時(shí)間戳信號(TS)的出現(xiàn)與所述中繼位置(2)上的配線相電壓(T；R；S)的參考點(diǎn)(T+；R+；S+)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔(T1；T2；T3)的電路，以便獲得參考位置(1)處的所述配線相與所述中繼位置(2)處的所述配線相(T)之間的相關(guān)系。
25.如權(quán)利要求
24所述的裝置，其中，所述用于向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送所述檢測的第一相關(guān)系的電路包括用于生成和發(fā)送包括所述第一相關(guān)系信息(M1；M2)的中繼消息(S2；S3)的電路(MC、TR)。
26.如權(quán)利要求
25所述的裝置，其中，用于與所述遠(yuǎn)程位置通信、檢測第二相關(guān)系的所述電路包括用于當(dāng)中繼位置處的所述配線相電壓(T)的第二參考點(diǎn)(T+；R+)出現(xiàn)時(shí)生成和發(fā)送中繼時(shí)間戳信號(S2、TS；S3、TS)的電路(MC、TR)。
27.如權(quán)利要求
24到26中任一個(gè)所述的裝置(2、3)，包括用于接收相關(guān)系信息(M1)的電路(TR)；所述用于發(fā)送所述檢測的第一相關(guān)系的電路適于將所述第一相關(guān)系與所述第二相關(guān)系組合，并且向所述遠(yuǎn)程位置發(fā)送所述組合的相。
28.如權(quán)利要求
27所述的裝置，其中，所述用于生成中繼消息(S3)的電路(MC)適于將所述接收的相關(guān)系信息(M1)與所述相關(guān)系信息(T2)組合，并生成所述中繼消息(S3)，使得它包括所述組合的相關(guān)系信息，其中所述相關(guān)系信息(T2)指示所述時(shí)間戳信號(TS)與所述任意相電壓(T)之間的相關(guān)系。
29.一種在具有單相或多相電力線(L)的配電系統(tǒng)中檢測任意未知相電壓(R；S；T)相對于參考相電壓(R)的相配線的裝置(4)，包括用于接收時(shí)間戳信號(S1、TS)的電路(TR)；用于測量在所述時(shí)間戳信號(S3、TS)的出現(xiàn)與所述電力線(2)的所述任意未知配線相電壓(S)的參考點(diǎn)(S+)的出現(xiàn)之間的時(shí)間間隔(T3)的電路(TM)，以便獲得指示所述時(shí)間戳信號(S3、TS)與所述任意未知相電壓(S)之間的相關(guān)系的相關(guān)系信息；用于接收中繼消息(M2)的電路，中繼消息(M2)包括指示所述參考相(R)與所述時(shí)間戳信號(S3、TS)之間的相關(guān)系的相關(guān)系信息；用于將指示所述時(shí)間戳信號(S3、TS)與所述任意相電壓(S)之間的相關(guān)系的所述相關(guān)系信息與所述接收的相關(guān)系信息組合的電路；和用于根據(jù)所述組合的相關(guān)系信息(M2、T3)確定所述未知任意相電壓(S)的相配線的電路。
30.一種在具有多相電力線(L)的配電系統(tǒng)中檢測未知相電壓(R；S；T)相對于參考相電壓(R)的配線相的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于當(dāng)所述參考相電壓(R)中的第一參考點(diǎn)(R+)出現(xiàn)時(shí)從第一位置(1)發(fā)送第一時(shí)間戳信號(S1、TS)的裝置(TR)；用于在第二位置(2)處接收所述第一時(shí)間戳信號(S1、TS)的裝置(TR)；用于測量在所述第一時(shí)間戳信號(S1、TS)的出現(xiàn)與所述電力線的第一任意配線相電壓(T)中的參考點(diǎn)(T+)的出現(xiàn)之間的第一時(shí)間間隔(T1)的裝置(TM)，以便獲得指示所述參考相電壓(R)與所述第一任意相電壓(T)之間的相關(guān)系的第一相關(guān)系信息(M1)；在所述第二位置(2)處用于生成和發(fā)送包括所述相關(guān)系信息(M1)的中繼消息(S2)的裝置(MC、TR)；和在所述第二位置(2)處、當(dāng)所述第一任意相電壓(T)中的第二參考點(diǎn)(T+)出現(xiàn)時(shí)生成和發(fā)送中繼時(shí)間戳信號(S2、TS)的裝置(MC、TR)。
31.如權(quán)利要求
30所述的系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求
2到17中任一個(gè)所述的方法的裝置。
32.一種用于在資源分配系統(tǒng)中遠(yuǎn)程計(jì)量類似電力、水或氣的資源消耗的遠(yuǎn)程計(jì)量器，包括如權(quán)利要求
23到29中任一個(gè)所述的裝置。
專利摘要
本發(fā)明涉及在具有多相電力線的配電系統(tǒng)中檢測未知相電壓相對于參考相電壓的配線相。為了即使在遠(yuǎn)程位置處于離參考位置較遠(yuǎn)時(shí)也能可靠地檢測遠(yuǎn)程位置處相對于參考配線相的配線相，在所述參考位置和所述遠(yuǎn)程位置之間安排至少一個(gè)中繼位置，并且該中繼位置連接到多相電力線的一配線相。檢測參考位置處的參考配線相電壓與所述中繼位置處的配線相電壓之間的第一相關(guān)系。檢測所述中繼位置處的配線相電壓與所述遠(yuǎn)程位置處的配線相電壓之間的第二相關(guān)系。基于所述第一相關(guān)系和所述第二相關(guān)系，檢測所述遠(yuǎn)程位置相對于所述參考位置的配線相的配線相。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，在遠(yuǎn)程位置與參考位置之間不需要用于檢測相關(guān)系的直接通信信道。
文檔編號G01R29/18GK1997900SQ20048004359
公開日2007年7月11日 申請日期2004年5月25日
發(fā)明者保羅·朱比尼, 費(fèi)比奧·韋羅尼 申請人:埃內(nèi)爾迪斯特里布齊恩公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan