CN107274657A - 一种电网下行设备和电网管理*** - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电网下行设备，包括：下行设备主体；宽带载波模块，与上述下行设备主体相连，用于实现上述下行设备主体的数据通信；电源模块，与上述下行设备主体和宽带载波模块相连，用于为上述下行设备主体和宽带载波模块进行供电；电容，与上述电源模块相连，用于在上述电源模块工作时进行充电，且在上述电源模块掉电时进行放电；无线通信模块，与上述电容相连，用于在上述电容放电的过程中被供电启动，将已经保存的掉电信息和上述下行设备的基本信息通过无线方式发送。本发明实施例的有益效果为：上行设备能够及时获知下行设备的工作状态，方便进行维修，避免了因长时间掉电带来的安全隐患。

Description

一种电网下行设备和电网管理***

技术领域

本发明涉及电通信技术领域，特别涉及一种电网下行设备和电网管理***。

背景技术

随着载波技术水平的提高，电力线载波通信能力有了很大的发展，其通道建设投资低、通道带宽宽、传输速率高、传输频段不受限、受外界电力网络干扰小、不需重新假设网络且适用范围广，是地区电力网络、省级电力网络的主要通信手段。

目前，电力线载波通信技术的一个具体应用场景是智能电表。在供电网络中，电力线不仅承担供电的作用，还承担着基于载波进行数据通信的作用。在供电网络的电网管理***中，包括主站、集中器、采集器和电表。电表如果分散设置在各家各户中，则直接与电力线相连，用于监测用户的用电数据；若一栋楼的电表集中安装在一起，则就近安装采集器，与电表相连，用于集中收集每块电表的数据；集中器一般设置在配电变压器附近，如小区配电室，是电缆汇合的中心，用于定时读取下行设备数据、***的命令传送、数据通讯、网络管理、事件记录、数据的横向传输等；主站一般设置在电力管理中心，与光纤相连，用于接收集中器采集的用户用电数据，并由工作人员通过***平台进行监控和控制用电情况。集中器相当于上行设备，采集器和电表相当于下行设备。

但是，当电表或采集器等下行设备出现掉电后会停止工作，集中器只能在需要主动向下行设备获取数据的时候才能知道上述下行设备出现掉电故障。这种检测方式使得主站失去了对下行设备的监控能力，不能及时进行维修操作，使得下行设备长时间掉电，带来安全隐患。

发明内容

本发明实施例提供一种电网下行设备和电网管理***，以实现上行设备能够及时获知下行设备的工作状态，方便进行维修。

第一方面，本发明实施例提供了一种电网下行设备，所述设备包括：

下行设备主体；

宽带载波模块，与所述下行设备主体相连，用于实现所述下行设备主体的数据通信；

电源模块，与所述下行设备主体和宽带载波模块相连，用于为所述下行设备主体和宽带载波模块进行供电；

电容，与所述电源模块相连，用于在所述电源模块工作时进行充电，且在所述电源模块掉电时进行放电；

无线通信模块，与所述电容相连，用于在所述电容放电的过程中被供电启动，将已经保存的掉电信息和所述下行设备的基本信息通过无线方式发送。

第二方面本发明实施例提供了一种电网管理***，该***包括主站、集中器、采集器或电表，通过电缆连接各自内部的宽带载波模块，进行数据通信，进一步地，采用本发明任意实施例所提供的电网下行设备作为所述采集器或电表。

本发明实施例采用无线设备，通过电容的放电过程，能够快速检测到下行设备的掉电状态，并以电容的放电过程来启动无线通信模块，从而以无线通信方式上报掉电信息，因此大大缩短了上报时间，提高上行设备获取下行设备掉电信息的速度，可以让主站及时做出相应的反应措施，增强了下行设备的主动性与实用性，而且不仅避免了因长时间掉电带来的安全隐患，而且也加强了主站对其下行设备的监控能力。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种电网下行设备的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种电网管理***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1是本发明实施例一提供的一种电网下行设备的结构示意图，本发明实施例提供一种电网下行设备，适用于所有可配置宽带载波模块的电网下行设备，例如为电表或采集器，以实现上行设备能够及时获知下行设备的工作状态，方便进行维修。

其中，该电网下行设备包括：

下行设备主体110；

宽带载波模块120，与下行设备主体110相连，用于实现下行设备主体110的数据通信；

电源模块130，与下行设备主体110和宽带载波模块120相连，用于为下行设备主体110和宽带载波模块120进行供电；

电容150，与电源模块130相连，用于在电源模块130工作时进行充电，且在电源模块130掉电时进行放电；

无线通信模块140，与电容150相连，用于在电容150放电的过程中被供电启动，将已经保存的掉电信息和所述下行设备的基本信息通过无线方式发送。

图1所示的电网下行设备，进一步地，还包括串行接口160，作为下行设备主体110与宽带载波模块120和无线通信模块140进行通信的接口。

下行设备主体110是可配置宽带载波模块的设备，用于与可配置宽带载波模块的上行设备进行数据通信。下行设备主体110配置宽带载波模块120可通过集成在设备主体内部实现，也可以通过***的设备主体内部方式实现。

宽带载波模块120通过串行接口160接收到下行设备主体110的电力数据，通过电力线，采用宽带载波技术将数据传输到集中器的宽带载波模块，能够实现庞大数据稳定可靠的双向实时传输。电力线宽带载波通信技术，利用正交频分复用技术，以电力线作为传输媒介，发送信息的调制解调器将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上并行传输，接收信息的调制解调器再把正交数据信号从信道中分离出来，并传送到电力线宽带用户终端。

宽带载波模块120可以是宽带载波CPU，包括宽带载波部分及其***电路，优选地，宽带载波CPU通过串行接口160与下行设备主体110相连，用于数据传输；***电路主要包括：电力线接口、耦合电路、调制解调电路、保护电路、接收电路和发送放大电路等。该模块发送数据过程：下行设备主体110的用电数据通过串行接口160传输到宽带载波模块120，经过调制解调电路调制后变成高频载波信号，通过发送放大电路将信号放大，再将放大的信号通过耦合电路耦合到电力线，与其他宽带载波通信模块进行数据传输。该模块的接收数据过程：电力线上其他宽带载波通信模块发送的高频载波信号通过电力线接口传输到耦合电路，耦合电路将高频载波信号输入到接收电路，接收电路将信号传输给调制解调电路，经过调制解调电路解调后变成通信数据。保护电路用于保护电路元器件不受电力线上的雷电和开关瞬态作用引起的损坏。

无线通信模块140与电容150相连，并且可以预先储存掉电信息以及通过串行接口160获取与其相连接的下行设备主体110的基本信息。当电容150放电时，无线通信模块140得到电容150的供电，由休眠状态切换到工作状态，将已经保存的掉电信息和下行设备主体110基本信息通过无线方式，具体可以是发送到集中器的无线通信模块。

无线通信模块140可以是无线通信CPU，包括无线通信部分及其***电路：无线通信CPU通过串行接口160与下行设备主体110相连，用于数据传输；***电路主要包括：无线收发转换电路、射频调制解调电路、滤波电路和放大电路等。一般地，发送的数据经过射频调制解调电路调制，变成高频信号，通过滤波电路滤除噪声，再经过放大电路进行放大处理，通过无线收发转换电路发射出去；接收的数据通过无线收发转换电路直接传输到无线收发转换电路，经过滤波之后，最后到达射频调制解调电路解调成为通信数据。

串行接口160是下行设备主体110与宽带载波模块120和无线通信模块140之间的信道，是下行设备主体110与上述模块CPU的主要通信接口。同时通过串行接口160也可以为宽带载波模块120和无线通信模块140进行维护操作。

电源模块130与下行设备主体110和宽带载波模块120相连，用于为下行设备主体110和宽带载波模块120供电。

电容150与电源模块130相连，用于在电源模块130工作时进行充电，且在电源模块130掉电时进行放电，为无线通信模块140提供所需电量，及时将下行设备主体110的基本信息及掉电信息上报到集中器的无线通信模块。

电网下行设备的工作过程及掉电时的上报过程：

当下行设备主体110正常工作时，宽带载波模块120实现下行设备主体110与集中器的数据通信，电源模块130为宽带载波模块120和下行设备主体110供电以及向电容充电，无线通信模块140处于休眠状态；

当下行设备主体110掉电时，电源模块130无法正常供电，此时电容150成为主要电力来源，但不足以支持宽带载波模块120将有效信息通过电力线发送给上行设备，同时无线通信模块140由休眠状态切换到工作状态，将已经保存的掉电信息和所述下行设备的基本信息通过无线方式发送到集中器的无线通信模块，再上报给主站。

本实施例的技术方案通过电容和无线通信模块，解决了下行设备掉电时无法上报的问题，实现了下行设备掉电的快速检测和主动上报的功能，避免了因下行设备长时间掉电而带来的安全隐患。

在上述技术方案的基础上，进一步地，无线通信模块优选采用微功率无线通信技术，即近距离无线通信技术的一种，能够在短距离内快速传输信息，同时能耗小，并且能够方便快捷地建设实施以及能够有效克服电压电网中的杂波。微功率无线通信设备上报掉电信息的过程小于100ms，大大缩短了上报时间，使得主站可以第一时间察觉到潜在的风险，并对掉电情况及时做出维修处理。

进一步地，在下行设备主体正常工作时，无线通信模块处于休眠状态；当下行设备主体掉电时，无线通信模块处于工作状态。通过电容和三极管结合的方式可以实现无线通信模块的休眠状态与工作状态之间的切换。下行设备主体正常工作时，电路由电源模块供电时，由于三极管的作用，电路被截断，无线通信模块没有电流通过，处于休眠状态。当下行设备主体掉电时，由电容供电，电路中电流反向流通，使得电路中的三极管的导通，即无线通信模块两端电压值发生变化，有电流通过，处于工作状态，将已经保存的掉电信息和所述下行设备的基本信息通过无线方式发送到集中器的无线通信模块。而且无线通信模块的休眠状态不仅会在下行设备掉电时被唤醒切换到工作状态，也会被需要其通信时被唤醒。

进一步地，上述电网下行设备还可以包括过充过放保护电路，与上述电容相连，用于对上述电容的充电和放电过程进行保护，防止电容的过冲和过放，避免电容失效及不必要的损坏。

进一步地，下行设备主体是能够配置宽带载波模块的采集器或电表，同时与下行设备通信的集中器同样能够配置宽带载波模块以及无线通信模块。

进一步地，电容优选超级电容，适用于大电流电路，而且储存电量大，足以为无线通信模块上传掉电信息提供所需的电量，保证无线通信模块在短时间内将数据发送到集中器的无线通信模块。

实施例二

图2是本发明实施例二的结构示意图，本发明提供了一种电网管理***，该***适用于所有能够通过宽带载波技术进行数据通信的电网***，同时该***采用本发明任意实施例所提供的电网下行设备作为所述采集器或电表。

图2中电网管理***可以包括主站250、集中器240、采集器230、电表210和无线通信模块220。

采用本发明实施例提供的电网下行设备作为本实施例中的采集器230或电表210。

电表210可以分散设置在各家各户中，直接与电力线相连，用于监测用户的用电数据，通过其内部的宽带载波模块直接与集中器240进行数据通信。

或者，另一部分电表210还可以是集中安装在一起，分别连接采集器230，采集器230负责集中收集每块电表的数据，通过其内部的宽带载波模块与集中器240进行数据通信。

集中器240是电缆汇合的中心，通过其内部的宽带载波模块获取采集器230和电表210数据，同时通过光纤与主站250相连。

主站250通过光纤接收集中器采集的用户用电数据，并由工作人员通过***平台进行监控和控制用电情况。

集中器240相当于上行设备，采集器230和电表210相当于下行设备，同时三者均配置宽带载波模块和无线通信模块220。

采集器230和电表210用于传输用户用电数据。二者基于电力线宽带载波技术将用电数据传输到集中器240，再通过光纤传输到主站250，主站250用于统计、监控各个地区用户的用电数据，计算电费等。

每月主站250通过光纤定期向集中器240发送采集指令，该指令通过集中器240基于宽带载波模块传输到采集器230和电表210，采集器230和电表210将用户用电数据上传，依次传输到集中器240和主站250。

当采集器230和电表210掉电时，其电源模块无法正常工作，宽带载波模块无法将信息通过电力线传送到集中器240，此时无线通信模块220由休眠状态切换到工作状态，通过无线方式将掉电信息及采集器230和电表210的基本信息发送到集中器240的无线通信模块220，再经过光纤上报到主站250。

本发明实施例的技术方案，通过无线通信模块上报电表或采集器的掉电信息，解决电表或采集器掉电无法上报的问题，实现了电表或采集器掉电的快速检测和主动上报的功能，提高集中器获取电表或采集器掉电信息的速度，可以让主站及时做出相应的反应措施，增强了电表或采集器的主动性与实用性，而且避免了因长时间掉电带来的安全隐患。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种电网下行设备，其特征在于，包括：

下行设备主体；

宽带载波模块，与所述下行设备主体相连，用于实现所述下行设备主体的数据通信；

电源模块，与所述下行设备主体和宽带载波模块相连，用于为所述下行设备主体和宽带载波模块进行供电；

电容，与所述电源模块相连，用于在所述电源模块工作时进行充电，且在所述电源模块掉电时进行放电；

无线通信模块，与所述电容相连，用于在所述电容放电的过程中被供电启动，将已经保存的掉电信息和所述下行设备的基本信息通过无线方式发送。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述无线通信模块基于微功率无线通信协议实现。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述无线通信模块为无线CPU，所述无线CPU在未启动状态下保持休眠状态，通过串行接口与所述下行设备主体相连。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述宽带载波模块为宽带载波CPU，通过串行接口与所述下行设备主体相连。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括：

过充过放保护电路，与所述电容相连，用于对所述电容的充电和放电过程进行保护。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述下行设备主体为电表或采集器。

7.一种电网管理***，包括主站、集中器、采集器或电表，集中器、采集器或电表通过电缆连接各自内部的宽带载波模块，进行数据通信，其特征在于，采用权利要求1-5任一所述的电网下行设备作为所述采集器或电表。