CN113507299A - 断路器装置及配电台区通信*** - Google Patents

断路器装置及配电台区通信*** Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种断路器装置及配电台区通信***，属于通信技术领域。所述断路器装置连接至少一个用电设备，该装置包括：用电设备控制模块、低通噪声抑制模块以及带通载波信号传输模块，其中，所述用电设备控制模块用于控制所述用电设备的切断或连接；所述低通噪声抑制模块与所述用电设备控制模块连接，用于抑制所述用电设备运行和变化产生的噪声；所述带通载波信号传输模块与所述用电设备控制模块以及所述低通噪声抑制模块并联，用于提供载波通信通道以进行所述至少一个用电设备正常运行和停电时的载波通信上报。该断路器装置及配电台区通信***能够提高载波通信的实时性、稳定性和可靠性。

Description

断路器装置及配电台区通信***
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种断路器装置及配电台区通信***。
背景技术
低压电力线载波通信自20世纪末在国内开始应用至今，通信技术飞速发展。但是，电力线路设计的初衷是为了完成电能配送而非高速数据的传输，因而对于数据通信而言，其信道特性非常不理想。
低压电力线载波通信受用电设备运行产生的窄带、脉冲、白噪等噪声干扰，线路衰减、用电设备随机切入切出的随变性等多种影响，产生的噪声较为复杂，其时域形式如图1A所示，频域形式如图1B所示。并且由于供电和载波通信使用同一线路，在停电后无法再进行载波通信，因此，现有低压电力线载波通信***的实时性、稳定性和可靠性存在不确定性。现有的运维手段包括增加载波信号发射功率，增加中继节点等，这些手段具有很大的局限性，增加载波信号发射功率容易导致辐射超标和功耗增加，而对通信性能的改善效果有限，中继节点安放位置难以选择和取电存在困难。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种断路器装置，该断路器装置能够提高载波通信的实时性、稳定性和可靠性。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种断路器装置，连接至少一个用电设备，该装置包括：用电设备控制模块、低通噪声抑制模块以及带通载波信号传输模块，其中，所述用电设备控制模块用于控制所述用电设备的切断或连接；所述低通噪声抑制模块与所述用电设备控制模块连接，用于抑制所述用电设备运行和变化产生的噪声；所述带通载波信号传输模块与所述用电设备控制模块以及所述低通噪声抑制模块并联，用于提供载波通信通道以进行所述至少一个用电设备正常运行和停电时的载波通信上报。
优选地，所述带通载波信号传输模块包括：第一载波信号耦合模块、第二载波信号耦合模块以及带通载波信号滤波模块，其中，所述第一载波信号耦合模块和所述第二载波信号耦合模块分别跨接在所述用电设备控制模块和所述低通噪声抑制模块组成的结构的两端，所述带通载波信号滤波模块连接在所述第一载波信号耦合模块和所述第二载波信号耦合模块之间。
优选地，所述用电设备控制模块包括：用电设备控制器以及开关，其中所述用电设备控制器用于控制所述开关断开或闭合以使所述用电设备切断或连接。
优选地，所述低通噪声抑制模块包括：设置在火线上的电感以及跨接在火线和零线之间的电容。
优选地，所述带通载波信号滤波模块为由多个电容和多个电感组成的带通滤波器。
优选地，所述第一载波信号耦合模块和所述第二载波信号耦合模块均包括：分别与零线和火线连接的电容。
优选地，该装置还包括：阻抗匹配模块，连接在所述用电设备控制模块和所述低通噪声抑制模块之间，用于为载波信号适配阻抗。
优选地，所述低通噪声抑制模块和所述阻抗匹配模块包括在同一高频磁环绕制电导线形成的电感。
优选地，所述用电设备控制模块与智能电表通过有线或无线连接，由所述智能电表输出的控制信号进行用电设备控制。
本发明还提供一种配电台区通信***，该***包括：上文所述的断路器装置；至少一个用电设备，与所述断路器装置连接；至少一个电能表，与所述断路器装置连接，用于与所述至少一个用电设备通信，记录所述至少一个用电设备的用电信息；集中器，与所述至少一个电能表连接，用于采集所述至少一个电能表的数据以及与所述至少一个用电设备通信。
通过上述技术方案，采用本发明提供的断路器装置及配电台区通信***，能有效抑制用电用户用电设备运行和关断产生的噪声对电网的影响，增加载波通信耦合方式，确保本地载波通信***的实时性、稳定性和可靠性，便于现场高速电力线载波***的运行状态的维护、调试及分析。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1A是本发明一实施例提供的噪声时域形式示意图；
图1B是本发明一实施例提供的噪声频域形式示意图；
图2是本发明一实施例提供的断路器装置的结构示意图；
图3是本发明另一实施例提供的断路器装置的结构示意图；
图4是本发明另一实施例提供的断路器装置的结构示意图；
图5是本发明另一实施例提供的断路器装置的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的配电台区通信***的结构示意图；
图7是本发明一实施例提供的断路器装置频域效应示意图。
附图标记说明
101 用电设备控制模块 102 低通噪声抑制模块
103 带通载波信号传输模块 201 阻抗匹配模块
202 第一载波信号耦合模块
203 第二载波信号耦合模块
204 带通载波信号滤波模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图2是本发明一实施例提供的断路器装置的结构示意图。如图2所示，断路器装置连接至少一个用电设备，该装置包括：用电设备控制模块101、低通噪声抑制模块102以及带通载波信号传输模块103，其中，所述用电设备控制模块101用于控制所述用电设备的切断或连接；所述低通噪声抑制模块102与所述用电设备控制模块101连接，用于抑制所述用电设备运行和变化产生的噪声；所述带通载波信号传输模块103与所述用电设备控制模块101以及所述低通噪声抑制模块102并联，用于提供载波通信通道以进行所述至少一个用电设备正常运行和停电时的载波通信上报。
低压电力线载波通信***典型应用场景为以配电台区为单位的低压配用电用户用电信息采集***，采集***通过电力线载波通信技术，采集用户的用电信息，亦可通过电力线载波通信对用户用电远程进行电费下达和负荷控制，同时自然还可以通过电力线进行供电。用户户内有各种大功率用电设备，如热水器、微波炉、抽油烟机、空调、洗衣机等。电能表可以采集这些用电设备的用电信息。
用电设备控制模块101与智能电表通过有线或无线连接，如采用RS485、低功耗蓝牙等，由所述智能电表输出的控制信号进行用电设备控制，从而使这些用电设备切断或连接。在切断时，这些用电设备将处于停电状态。本发明实施例还设置低通噪声抑制模块102与所述用电设备控制模块101连接，低通噪声抑制模块102即具有低通滤波特性的噪声抑制模块，可以抑制除工频电流以外的大部分干扰信号以抑制用电设备变化产生的噪声。
另外，由于用电设备控制模块101切断这些用电设备时，这些用电设备处于停电状态，此时相当于也切断了用电设备的载波通信的通道，不能得到用电信息和故障信息。因此本发明还设置了带通载波信号传输模块103，也可以为带通载波通信模块，该带通载波信号传输模块103即具有带通滤波特性的载波通信功能的模块，可以提供载波通信通道以进行载波通信上报。即使在用电设备控制模块101切断这些用电设备时，用电信息和故障信息也可以通过带通载波信号传输模块103形成的载波通信通道进行上报。
图3是本发明另一实施例提供的断路器装置的结构示意图。如图3所示，该装置还包括：阻抗匹配模块104，连接在所述用电设备控制模块101和所述低通噪声抑制模块102之间，用于为载波信号适配阻抗。阻抗匹配模块104可减少用电设备变化对载波通信信号的影响，为高频信号提供适配阻抗。
图4是本发明另一实施例提供的断路器装置的结构示意图。如图4所示，所述带通载波信号传输模块103包括：第一载波信号耦合模块202、第二载波信号耦合模块203以及带通载波信号滤波模块204，其中，所述第一载波信号耦合模块202和所述第二载波信号耦合模块203分别跨接在所述用电设备控制模块101和所述低通噪声抑制模块102组成的结构的两端，所述带通载波信号滤波模块204连接在所述第一载波信号耦合模块202和所述第二载波信号耦合模块203之间。
带通载波信号传输模块103形成的载波通信通道具有满足载波信号通过的带通特性。带通载波信号滤波模块204具有对称的滤波特性，即左右两端通过滤波模块具有相同的滤波特性。带通载波信号传输模块103可以作为用户户内用电设备载波通信单元与户外载波通信网络链接通道，同时，即使用户采用某些不正当手段（例如阻止通过电力线上报）进行窃电，智能电表也可以从该带通载波信号传输模块103形成的载波通信通道得到用电信息，为监测和防止远程窃电提供信道支持。
图5是本发明另一实施例提供的断路器装置的结构示意图。如图5所示，
所述用电设备控制模块101包括：用电设备控制器以及开关，其中所述用电设备控制器用于控制所述开关断开或闭合以使所述用电设备切断或连接。
所述低通噪声抑制模块102包括：设置在火线上的电感以及跨接在火线和零线之间的电容。
在本发明实施例中，低通噪声抑制模块102和阻抗匹配模块104可以一体化，共同由铁氧体磁环、电感、高压安全电容组成。低通噪声抑制模块102中，供电交流导线为电感导线，穿过磁环绕制低通滤波电感，参数一般在2～3匝间，电感量基本在0.1mh以内，不影响电能的传输；阻抗匹配模块104电感采用供电导线绕制在同一磁环，电感量为原边电感的1或3～1或2。
所述带通载波信号滤波模块204为由多个电容和多个电感组成的带通滤波器，本发明提供一种多个电容和多个电感组成的具体结构，如图4所示，但是并不限于此。
所述第一载波信号耦合模块202和所述第二载波信号耦合模块203均包括：分别与零线和火线连接的电容。在本发明实施例中，所述第一载波信号耦合模块202可以由降压安规电容C1、C2组成，第二载波信号耦合模块203可以由降压安规电容C3、C4组成，分别并联在AC进线和AC出线端。
可以理解的是，用电设备控制模块101、低通噪声抑制模块102以及阻抗匹配模块104等均为无源组件，无需外接电源，无需额外增设高速载波通信元件；在配电台区馈入电网强噪声的用户用电计量电表表后更换该断路器装置，可以抑制智能电表计量的用电用户用电设备运行、关断的阻抗变化及产生的噪声对配电网络的影响，提高电力线载波通信网络的稳定性和可靠性；同时带通滤波器为户内智能用电信息采集提供外联载波信道，可有效监测用户用电信息和用电习惯。
图6是本发明一实施例提供的配电台区通信***的结构示意图。如图6所示，该***包括：上文所述的断路器装置；至少一个用电设备，与所述断路器装置连接；至少一个电能表，与所述断路器装置连接，用于与所述至少一个用电设备通信，记录所述至少一个用电设备的用电信息；集中器，与所述至少一个电能表连接，用于采集所述至少一个电能表的数据以及与所述至少一个用电设备通信。该断路器装置可直接替换当前常规的电能表后的断路器。
图7是本发明一实施例提供的断路器装置频域效应示意图。如图7所示，在本发明断路器装置进行噪声过滤之后，除了工频频段和载波通信频段以外，其它频段噪声均得到抑制。该断路器装置达到了良好的噪声过滤效果，却不影响工频频段和载波通信频段。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、***、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（***）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种断路器装置，连接至少一个用电设备，其特征在于，该装置包括：
用电设备控制模块、低通噪声抑制模块以及带通载波信号传输模块，其中，
所述用电设备控制模块用于控制所述用电设备的切断或连接；
所述低通噪声抑制模块与所述用电设备控制模块连接，用于抑制所述用电设备运行和变化产生的噪声；
所述带通载波信号传输模块与所述用电设备控制模块以及所述低通噪声抑制模块并联，用于提供载波通信通道以进行所述至少一个用电设备正常运行和停电时的载波通信上报。
2.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述带通载波信号传输模块包括：
第一载波信号耦合模块、第二载波信号耦合模块以及带通载波信号滤波模块，其中，
所述第一载波信号耦合模块和所述第二载波信号耦合模块分别跨接在所述用电设备控制模块和所述低通噪声抑制模块组成的结构的两端，所述带通载波信号滤波模块连接在所述第一载波信号耦合模块和所述第二载波信号耦合模块之间。
3.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述用电设备控制模块包括：
用电设备控制器以及开关，其中所述用电设备控制器用于控制所述开关断开或闭合以使所述用电设备切断或连接。
4.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述低通噪声抑制模块包括：
设置在火线上的电感以及跨接在火线和零线之间的电容。
5.根据权利要求2所述的断路器装置，其特征在于，所述带通载波信号滤波模块为由多个电容和多个电感组成的带通滤波器。
6.根据权利要求2所述的断路器装置，其特征在于，所述第一载波信号耦合模块和所述第二载波信号耦合模块均包括：
分别与零线和火线连接的电容。
7.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，该装置还包括：
阻抗匹配模块，连接在所述用电设备控制模块和所述低通噪声抑制模块之间，用于为载波信号适配阻抗。
8.根据权利要求7所述的断路器装置，其特征在于，所述低通噪声抑制模块和所述阻抗匹配模块包括在同一高频磁环绕制电导线形成的电感。
9.根据权利要求1所述的断路器装置，其特征在于，所述用电设备控制模块与智能电表通过有线或无线连接，由所述智能电表输出的控制信号进行用电设备控制。
10.一种配电台区通信***，其特征在于，该***包括：
权利要求1-9中任一项权利要求所述的断路器装置；
至少一个用电设备，与所述断路器装置连接；
至少一个电能表，与所述断路器装置连接，用于与所述至少一个用电设备通信，记录所述至少一个用电设备的用电信息；
集中器，与所述至少一个电能表连接，用于采集所述至少一个电能表的数据以及与所述至少一个用电设备通信。
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