CN102946259B - 基于电力线路的载波通讯***和载波通讯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于电力线路的载波通讯***，包括：信号发生装置，设置在所述电力线路上的第一端，用于在所述电力线路处于交流供电状态的情况下，利用叠加至所述电力线路中的无功电流，生成通讯信号；信号接收装置，设置在所述电力线路上的第二端，用于检测所述通讯信号，以获取对应的通讯信息。本发明还提供了一种基于电力线路的载波通讯方法。通过本发明的技术方案，可以在电力线路进行交流供电的情况下，采用无功电流载波通讯，不受负载限制，安全可靠，传输距离远，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及电力线路载波通讯技术领域，具体而言，涉及一种基于电力线路的载波通讯***和一种基于电力线路的载波通讯方法。
背景技术
目前，应用于电力电缆通讯的方法多采用电力线载波方式，采用电力线路中交流50Hz电压信号作为载波，叠加有效调制信号的通讯传输。但上述方案不适合公用变压器的路灯线路，或是跨变压器间线路间的通讯，并且其传输距离受负载限制，信号易被吸收，有效传输距离通常为小于500米，否则需要加装中继器，成本增加。
因此，需要一种新的基于电力线路的载波通讯技术，可以在电力线路进行交流供电的情况下，采用无功电流载波通讯，不受负载限制，安全可靠，传输距离远，成本低。
发明内容
本发明正是基于上述问题，提出了一种新的基于电力线路的载波通讯技术，可以在电力线路进行交流供电的情况下，采用无功电流载波通讯，不受负载限制，安全可靠，传输距离远，成本低。
有鉴于此，本发明提出了一种基于电力线路的载波通讯***，包括：信号发生装置，设置在所述电力线路上的第一端，用于在所述电力线路处于交流供电状态的情况下，利用叠加至所述电力线路中的无功电流，生成通讯信号；信号接收装置，设置在所述电力线路上的第二端，用于检测所述通讯信号，以获取对应的通讯信息。
在该技术方案中，无功电流用于对应产生无功功率，无功功率与有功功率相对应，其中，有功功率用于向接入电力线路的用电设备供电，而无功功率则是由于电路中的电容器、电感器等器件导致的移相电流而产生的，而根据实际电力电路中对于功率因数的要求（要求越大越好），需要将无功功率控制在尽可能小的范围内，因而由电力线缆负载自然产生的无功电流分量占总电流含量的百分比很低，则使得本发明的技术方案叠加的无功电流分量更容易被识别，具有很高的信噪比；并且电流信号的抵抗噪声能力强，不容易受外界各种电磁干扰，具有更远的传输距离，而不会由于跨变压器、线路负载变化、线路距离远（如大于500米）而影响信号传输，同时本方案对电力线路没有特殊的要求，不需要添加昂贵的设备，具有高安全性和可靠性、低成本。
在上述技术方案中，优选地，所述信号发生装置包括：电流生成单元，用于生成包含通讯信息的电流信号；移相处理单元，用于对所述电流信号进行移相处理，使所述电流信号与所述电力线路上的电流产生预设范围的相位差；信号叠加单元，用于将经过所述移相处理后得到的无功电流叠加至所述电力线路上的电流中。
在该技术方案中，将通讯信息包含于电流信号中之后，通过对该电流信号进行移相，从而使之被叠加至电力线路中后，作为无功电流进行传输。
在上述技术方案中，优选地，所述移相处理单元包括：电容器、电感器和/或RLC组合电路。当然，本领域的技术人员应该理解的是，其他任何能够对电流进行相位变化的元器件、电路、设备等，显然也可以应用于此而产生相同的技术效果。
在上述技术方案中，优选地，所述电流生成单元包括：脉冲发生子单元，用于生成电流脉冲信号，以包含所述通讯信息。
在该技术方案中，利用电流脉冲信号表达通讯信息，比如在检测到脉冲信号时表示1，未检测到脉冲信号时表示0，从而实现信息编码和传递。
在上述技术方案中，优选地，所述脉冲发生子单元包括：继电器、可控硅和/或场效应管。当然，本领域的技术人员应该理解的是，其他任何能够对电流进行开关控制的元器件、电路、设备等，显然也可以应用于此而产生相同的技术效果。
在上述技术方案中，优选地，还包括：数据分析处理单元，用于判断获取的通讯信息与预设信息是否匹配，若不匹配，则发出数据分析请求，以对获取的通讯信息进行分析处理。
在该技术方案中，若电力线路正常，则应该按照预设规则，接收到固定的通讯信息，因而当通讯信息发生异常时，则说明电力线路可能出现异常状况而需要进行及时处理。
根据本发明的又一方面，还提出了一种基于电力线路的载波通讯方法，包括：步骤202，设置在所述电力线路上的第一端的信号发生装置，在所述电力线路处于交流供电状态的情况下，利用叠加至所述电力线路中的无功电流，生成通讯信号；步骤204，设置在所述电力线路的第二端的信号接收装置检测所述通讯信号，以获取对应的通讯信息。
在该技术方案中，无功电流用于对应产生无功功率，无功功率与有功功率相对应，其中，有功功率用于向接入电力线路的用电设备供电，而无功功率则是由于电路中的电容器、电感器等器件导致的移相电流而产生的，而根据实际电力电路中对于功率因数的要求（要求越大越好），需要将无功功率控制在尽可能小的范围内，因而由电力线缆负载自然产生的无功电流分量占总电流含量的百分比很低，则使得本发明的技术方案叠加的无功电流分量容易被识别，具有很高的信噪比；并且电流信号的抵抗噪声能力强，不容易受外界各种电磁干扰，具有更远的传输距离，而不会由于跨变压器、线路负载变化、线路距离远（如大于500米）而影响信号传输，同时本方案对电力线路没有特殊的要求，不需要添加昂贵的设备，具有高安全性和可靠性、低成本。
在上述技术方案中，优选地，所述步骤202包括：所述信号发生装置生成包含通讯信息的电流信号；对所述电流信号进行移相处理，使所述电流信号与所述电力线路上的电流产生预设范围的相位差；将经过所述移相处理后得到的无功电流叠加至所述电力线路上的电流中。
在该技术方案中，将通讯信息包含于电流信号中之后，通过对该电流信号进行移相，从而使之被叠加至电力线路中后，作为无功电流进行传输。
在上述技术方案中，优选地，所述步骤202包括：所述信号发生装置通过电流脉冲信号生成所述通讯信息。
在该技术方案中，利用电流脉冲信号表达通讯信息，比如在检测到脉冲信号时表示1，未检测到脉冲信号时表示0，从而实现信息编码和传递。
在上述技术方案中，优选地，所述步骤204还包括：判断获取的通讯信息与预设信息是否匹配，若不匹配，则发出数据分析请求，以对获取的通讯信息进行分析处理。
在该技术方案中，若电力线路正常，则应该按照预设规则，接收到固定的通讯信息，因而当通讯信息发生异常时，则说明电力线路可能出现异常状况而需要进行及时处理。
通过以上技术方案，可以在电力线路进行交流供电的情况下，采用无功电流载波通讯，不受负载限制，安全可靠，传输距离远，成本低。
附图说明
图1示出了根据本发明的实施例的基于电力线路的载波通讯***的框图；
图2示出了根据本发明的实施例的基于电力线路的载波通讯方法的流程图；
图3示出了根据本发明的实施例的基于电力线路实现载波通讯的示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的实施例的基于电力线路的载波通讯***的框图。
如图1所示，根据本发明的实施例的基于电力线路的载波通讯***100，包括：信号发生装置102，设置在所述电力线路上的第一端，用于在所述电力线路处于交流供电状态的情况下，利用叠加至所述电力线路中的无功电流，生成通讯信号；信号接收装置104，设置在所述电力线路上的第二端，用于检测所述通讯信号，以获取对应的通讯信息。
在该技术方案中，无功电流用于对应产生无功功率，无功功率与有功功率相对应，其中，有功功率用于向接入电力线路的用电设备供电，而无功功率则是由于电路中的电容器、电感器等器件导致的移相电流而产生的，而根据实际电力电路中对于功率因数的要求（要求越大越好），需要将无功功率控制在尽可能小的范围内，因而由电力线缆负载自然产生的无功电流分量占总电流含量的百分比很低，则使得本发明的技术方案叠加的无功电流分量容易被识别，具有很高的信噪比；并且电流信号的抵抗噪声能力强，不容易受外界各种电磁干扰，具有更远的传输距离，而不会由于跨变压器、线路负载变化、线路距离远（如大于500米）而影响信号传输，同时本方案对电力线路没有特殊的要求，不需要添加昂贵的设备，具有高安全性和可靠性、低成本。
在上述技术方案中，优选地，所述信号发生装置102包括：电流生成单元1022，用于生成包含通讯信息的电流信号；移相处理单元1024，用于对所述电流信号进行移相处理，使所述电流信号与所述电力线路上的电流产生预设范围的相位差；信号叠加单元1026，用于将经过所述移相处理后得到的无功电流叠加至所述电力线路上的电流中。
在该技术方案中，将通讯信息包含于电流信号中之后，通过对该电流信号进行移相，从而使之被叠加至电力线路中后，作为无功电流进行传输。
在上述技术方案中，优选地，所述移相处理单元1024包括：电容器、电感器和/或RLC组合电路。当然，本领域的技术人员应该理解的是，其他任何能够对电流进行相位变化的元器件、电路、设备等，显然也可以应用于此而产生相同的技术效果。
在上述技术方案中，优选地，所述电流生成单元1022包括：脉冲发生子单元1022A，用于生成电流脉冲信号，以包含所述通讯信息。
在该技术方案中，利用电流脉冲信号表达通讯信息，比如在检测到脉冲信号时表示1，未检测到脉冲信号时表示0，从而实现信息编码和传递。
在上述技术方案中，优选地，所述脉冲发生子单元1022A包括：继电器、可控硅和/或场效应管。当然，本领域的技术人员应该理解的是，其他任何能够对电流进行开关控制的元器件、电路、设备等，显然也可以应用于此而产生相同的技术效果。
在上述技术方案中，优选地，还包括：数据分析处理单元106，用于判断获取的通讯信息与预设信息是否匹配，若不匹配，则发出数据分析请求，以对获取的通讯信息进行分析处理。
在该技术方案中，若电力线路正常，则应该按照预设规则，接收到固定的通讯信息，因而当通讯信息发生异常时，则说明电力线路可能出现异常状况而需要进行及时处理。
图2示出了根据本发明的实施例的基于电力线路的载波通讯方法的流程图。
如图2所示，根据本发明的实施例的基于电力线路的载波通讯方法，包括：步骤202，设置在所述电力线路上的第一端的信号发生装置，在所述电力线路处于交流供电状态的情况下，利用叠加至所述电力线路中的无功电流，生成通讯信号；步骤204，设置在所述电力线路的第二端的信号接收装置检测所述通讯信号，以获取对应的通讯信息。
在该技术方案中，无功电流用于对应产生无功功率，无功功率与有功功率相对应，其中，有功功率用于向接入电力线路的用电设备供电，而无功功率则是由于电路中的电容器、电感器等器件导致的移相电流而产生的，而根据实际电力电路中对于功率因数的要求（要求越大越好），需要将无功功率控制在尽可能小的范围内，因而由电力线缆负载自然产生的无功电流分量占总电流含量的百分比很低，则使得本发明的技术方案叠加的无功电流分量容易被识别，具有很高的信噪比；并且电流信号的抵抗噪声能力强，不容易受外界各种电磁干扰，具有更远的传输距离，而不会由于跨变压器、线路负载变化、线路距离远（如大于500米）而影响信号传输，同时本方案对电力线路没有特殊的要求，不需要添加昂贵的设备，具有高安全性和可靠性、低成本。
在上述技术方案中，优选地，所述步骤202包括：所述信号发生装置生成包含通讯信息的电流信号；对所述电流信号进行移相处理，使所述电流信号与所述电力线路上的电流产生预设范围的相位差；将经过所述移相处理后得到的无功电流叠加至所述电力线路上的电流中。
在该技术方案中，将通讯信息包含于电流信号中之后，通过对该电流信号进行移相，从而使之被叠加至电力线路中后，作为无功电流进行传输。
在上述技术方案中，优选地，所述步骤202包括：所述信号发生装置通过电流脉冲信号生成所述通讯信息。
在该技术方案中，利用电流脉冲信号表达通讯信息，比如在检测到脉冲信号时表示1，未检测到脉冲信号时表示0，从而实现信息编码和传递。
在上述技术方案中，优选地，所述步骤204还包括：判断获取的通讯信息与预设信息是否匹配，若不匹配，则发出数据分析请求，以对获取的通讯信息进行分析处理。
在该技术方案中，若电力线路正常，则应该按照预设规则，接收到固定的通讯信息，因而当通讯信息发生异常时，则说明电力线路可能出现异常状况而需要进行及时处理。
图3示出了根据本发明的实施例的基于电力线路实现载波通讯的示意图。
如图3所示，在根据本发明的实施例中，在基于电力线路500进行载波通讯时，可以分别在电力线路500上的任意两个节点上设置通讯信号的发生装置和接收装置，具体地，比如图中所示的末端信号产生装置300和前端信号检测装置400，其中，由末端信号产生装置300向前端信号检测装置400发送通讯信号，以实现通讯信息的传输。
在末端信号产生装置300中，包含有末端控制器302、脉冲信号发生器304和无功电流发生器306，其中，首先由末端控制器302控制脉冲信号发生器304产生电流脉冲信号，具体可以根据需要发送的通讯信息来控制脉冲信号的发生和截止。然后由无功电流发生器306将脉冲信号发生器304产生的电流脉冲信号叠加至电力线路500上的电流中。
具体地，无功电流发生器306对来自脉冲信号发生器304的电流脉冲信号进行移相处理，使其与电力线路500中的电压信号产生预定范围的相位差，通常可以在正负90°之间即可，且越接近+90°或-90°，越容易被检测出来，从而达到更好的通讯效果。
在前端信号检测装置400中，包括前端控制器402和电能检测芯片404，其中，前端控制器402控制电能检测芯片404对电力线路500中的电流信号进行检测，以解析出其中无功电流分量，并传输至前端控制器402中以作信号解析。
综上所述，在电力电路500上设置的末端信号产生装置300和前端信号检测装置400，通过产生无功电流脉冲信号，从而实现基于电力线路500的通讯过程。由于采用无功电流作为通讯信号的载波，而由电力线缆负载自然产生的无功电流分量占总电流含量的百分比很低，则使得本发明的技术方案叠加的无功电流分量容易被识别，具有很高的信噪比。另外，由于采用电流信号传输，抵抗噪声能力强，不容易受外界各种电磁干扰，因而具有很长的传输距离，一般不小于2km，且能够实现跨变压器工作。
以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，考虑到相关技术中基于电力线路的载波通讯无法跨变压器实现，且传输距离受负载限制，信号易被吸收，成本高。因此，本发明提供了一种基于电力线路的载波通讯***和一种基于电力线路的载波通讯方法，可以在电力线路进行交流供电的情况下，采用无功电流载波通讯，不受负载限制，安全可靠，传输距离远，成本低。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于电力线路的载波通讯***，其特征在于，包括：
信号发生装置，设置在所述电力线路上的第一端，用于在所述电力线路处于交流供电状态的情况下，生成无功电流脉冲信号作为通讯信号；信号检测装置，设置在所述电力线路上的第二端，用于检测所述电力线路上的通讯信号，以获取对应的通讯信息；
所述信号发生装置包括：电流生成单元(1022)，移相处理单元(1024)以及信号叠加单元(1026)；
所述电流生成单元(1022)用于生成包含通讯信息的电流信号；
所述移相处理单元(1024)用于对所述电流信号进行移相处理，使得所述电流信号与所述电力线路上的电流产生预设范围的相位差，产生无功电流脉冲信号；
所述信号叠加单元(1026)，用于将经过所述移相处理后得到的所述无功电流脉冲信号叠加至所述电力线路上的电流上；
所述信号检测装置包括信号接收装置(104)以及数据分析处理单元(106)；
所述信号接收装置(104)用于检测所述电力线路上的所述通讯信号；
所述数据分析处理单元(106)用于解析出所述通讯信号中的对应于所述无功电流脉冲信号的无功电流分量。
2.一种如权利要求1所述的***，其中，所述电流生成单元包括脉冲发生子单元。
3.根据权利要求1所述的基于电力线路的载波通讯***，其特征在于，所述移相处理单元包括：
电容器、电感器和/或RLC组合电路。
4.根据权利要求2所述的基于电力线路的载波通讯***，其特征在于，所述脉冲发生子单元包括：
继电器、可控硅和/或场效应管。
5.一种如权利要求1所述的***，包括：
数据分析处理单元，用于判断解析结果是否与预设信息匹配，如果解析结果与预设信息不匹配，则发出数据分析请求，以对获取的通讯信息进行分析处理。
6.一种采用权利要求1所述的***的电力线路的载波通讯方法，其特征在于，包括：
步骤202，设置在所述电力线路上的第一端的信号发生装置，其产生作为无功电流分量的无功电流脉冲信号，所述无功电流脉冲信号叠加在所述电力线路的电流上，作为通讯信号；
步骤204，设置在所述电力线路上的第二端的信号接收装置，检测所述通讯信号，以获取对应的通讯信息。
7.一种如权利要求6所述的方法，还包括对获取的通讯信号进行解析，判断解析结果与预设信息是否匹配，若不匹配，则发出数据分析请求，以对获取的通讯信息进行分析处理。
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