電力線寬帶載波通信模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力計量技術領域，特別涉及電力線寬帶載波通信模塊。
【背景技術】
[0002]為實現(xiàn)國家電網用電信息采集系統(tǒng)全新的建設目標，適時把握電力線載波系統(tǒng)的技術發(fā)展，使用電信息采集成果在電網規(guī)劃、安全生產、經營管理、優(yōu)質服務等工作中得到全面應用，國家電網對用電信息采集系統(tǒng)的建設提出了“全覆蓋、全采集、全費控”的建設目標，即為“電力用戶全面覆蓋”、“用電信息全面采集”、“支持全面電費控制”。
[0003]低壓電力線并不是專門用來傳輸通信數(shù)據(jù)的，它的拓撲結構和物理特性都與傳統(tǒng)的通信傳輸介質，如雙絞線、同軸電纜、光纖等不同。電力線通信是在已加載工頻電力信號的通路上傳輸高速數(shù)據(jù)信息，因而具有工作環(huán)境惡劣、噪聲干擾嚴重以及時變性大等特點。同時，信號很容易產生反射、駐波和諧振等現(xiàn)象，使得信號的衰減特性極其復雜，造成電力線通信信道具有很強的頻率選擇性。
[0004]國內電力網管制較少，被污染嚴重，電能質量未能充分保證，因此使用電力線載波系統(tǒng)傳輸電能統(tǒng)計信號以實現(xiàn)對國內電力線可靠抄表的技術難度較高，具體表現(xiàn)在以下幾占.V.1.配電變壓器對電力載波信號有阻隔作用，一般載波信號只能在一個變壓器的區(qū)域內傳輸。
[0005]2.存在跨變壓器共零線串擾，會使距離很近的多臺變壓器間的信號互相影響。
[0006]3.不同信號電力走線方式使電力載波信號損失不同。走線方式有“線-地”和“線-零”兩種方式?！熬€-地”方式比“線-零”方式的載波信號少損失約10_20dB，但“線-地”方式并非適用所有地區(qū)的電力系統(tǒng)。
[0007]4.電力線自身存在強脈沖干擾，背景噪聲干擾嚴重，且無常規(guī)模式，變異很大。電力線上的阻性、感性、容性負載以及大功率、小功率負載產生的噪聲在電網上疊加，對信號影響嚴重。
[0008]5.載波信號在電力線上傳輸存在高衰減。當負荷重時，線路阻抗小，造成載波信號高衰減。例如，當電力線空載時，載波信號可傳輸幾公里；但負荷重時，只能傳輸幾十米，需要進一步提高載波信號功率來滿足傳輸要求，但增大載波信號功率會造成設備體積加大和功率提尚，是不可取的策略。
[0009]6.電力線可使有效信號變形。電力線是分布參數(shù)的網絡，不同點對數(shù)據(jù)信號影響不一樣，同時電力線是時刻變化的，時變性強，因此很難按照統(tǒng)一模式保證載波通信效果。

【發(fā)明內容】

[0010]針對現(xiàn)有電力線寬帶載波通信中存在的噪聲影響過大的問題，本發(fā)明提供了一種電力線寬帶載波通信模塊。本發(fā)明針對國內低壓電力線載波通信的現(xiàn)狀，經大量試驗分析，米用 OFMD (Orthogonal Frequency Divis1n Multiplexing 正交頻分復用，簡稱 OFDM)技術對客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)采集到的用電信息信號進行編碼，以達到提高電力線寬帶載波通信抗干擾的能力。
[0011]本發(fā)明的技術方案為:
一種電力線寬帶載波通信模塊，包括通信單元處理器、寬帶協(xié)議處理單元、信號耦合單元、信號放大單元、存儲單元、通信接口和電源。通信單元處理器由電源供電，電源外接電力線，通信單元處理器分別與通信接口和存儲單元雙向通信，通信接口外接客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)，通信單元處理器接寬帶協(xié)議處理單元，寬帶協(xié)議處理單元接信號放大單元，信號放大單元接信號耦合單元，信號耦合單元外接電力線。
[0012]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的電力線寬帶載波通信模塊提供了雙向、高速、安全和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)通道，使集中器、采集器、智能表計、用戶智能交互終端等設備在用戶和電網公司之間形成網絡互動和即時連接，保障了電量信息、應用和數(shù)據(jù)的實時高速采集和傳輸，其物理層峰值速率達14Mbit/s，應用層峰值速率達2.8Mbit/s。本發(fā)明根據(jù)智能表計、智能交互終端的自動事件上報，為設備故障分析提供了依據(jù)。本發(fā)明針對國網智能抄表設計，通過對用戶的大量走訪和調研，以及對各種工況電力線工作環(huán)境的實地測試和研究，結合對國網業(yè)務有針對性的分析，決定使用2-12MHZ帶寬以有效降低系統(tǒng)功耗，采用動態(tài)功耗調整技術，降低產品功耗，其日平均功耗小于281mw，完全滿足國網要求。本發(fā)明針對國內低壓電力線載波通信的現(xiàn)狀，經大量試驗分析，采用OFMD技術對客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)采集到的用電信息信號進行編碼，以達到提高電力線寬帶載波抗干擾的能力。OFMD可將高速傳輸?shù)拇袛?shù)據(jù)轉換成多路并行的低速數(shù)據(jù)，并調制到相對獨立的正交子載波上進行傳輸，使得無線信道中多徑時延產生的時間彌散性對通信系統(tǒng)造成的影響減弱，提高通信系統(tǒng)的抗干擾能力，并降低通信誤碼率。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明電力線寬帶載波通信模塊的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]參照圖1，本實施例包括通信單元處理器、寬帶協(xié)議處理單元、信號耦合單元、信號放大單元、存儲單元、通信接口和電源。通信單元處理器由電源供電，電源外接電力線，通信單元處理器分別與通信接口和存儲單元雙向通信，通信接口外接客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)，通信單元處理器接寬帶協(xié)議處理單元，寬帶協(xié)議處理單元接信號放大單元，信號放大單元接信號耦合單元，信號耦合單元外接電力線。
[0016]使用時，通信單元處理器通過通信接口接收客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)采集到的用電信號，通信單元處理器將用電信號傳輸至寬帶協(xié)議處理單元，寬帶協(xié)議處理單元將用電信號進行OFDM調制編碼生成調制用電信號，調制用電信號經信號放大單元放大處理后通過信號耦合單元加載至低壓電力線。
[0017]低壓電力線載波通信中，現(xiàn)場噪聲和阻抗主要影響在IMHz以下的頻段，本實施例的電力線寬帶載波通信模塊能夠在2-12MHZ帶寬內對頻段進行自適應選擇，避開現(xiàn)場噪聲和阻抗的影響頻段。本實施例采用OFDM調制對用電信號進行編碼，OFDM是一種特殊的多載波傳輸方案，它可以被看作是一種調制技術，也可以被當作一種復用技術。多載波傳輸把數(shù)據(jù)流分解成若干個子比特流，這樣每個子數(shù)據(jù)流將具有低得多的比特速率，用這樣的低比特率形成的低速率多狀態(tài)符號再去調制相應的子載波，就構成多個低速率符號并行發(fā)送的傳輸系統(tǒng)。OFDM是對MCM (Mult1-Carrier Modulat1n多載波調制，簡稱MCM)的一種改進。OFDM的特點是各子載波相互正交，所以擴頻調制后的頻譜可以相互重疊，不但減小了子載波間的相互干擾，還大大提高了頻譜利用率。本實施例選擇OFDM的一個主要原因在于其能夠很好地對抗頻率選擇性衰落和窄帶干擾。在單載波系統(tǒng)中，一次衰落或者干擾就可以導致整個鏈路失效，但是在多載波系統(tǒng)中，某一時刻只會有少部分的子信道會受到深衰落的影響。本實施例的電力線寬帶載波通信模塊解決了電力線中窄帶、脈沖等典型噪聲，濾除帶外噪聲以及不同相位噪聲，解決了 PLC信道衰減及阻抗特征共同影響下的頻率選擇性衰落。本實施例的電力線寬帶載波通信模塊能夠在3分鐘內完成典型300規(guī)模的組網，單個設備入網平均時間為30秒，最大限度降低了組網對業(yè)務的影響，提高系統(tǒng)實時性。本實施例的電力線寬帶載波通信模塊在典型300規(guī)模路由情況下的實時響應時間小于I分鐘，并支持多條路徑和廣播技術。
[0018]以上所述實施方式僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，而并非本發(fā)明可行實施的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本發(fā)明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種電力線寬帶載波通信模塊，其特征在于其包括通信單元處理器、寬帶協(xié)議處理單元、信號耦合單元、信號放大單元、存儲單元、通信接口和電源；所述通信單元處理器由電源供電，所述電源外接電力線，所述通信單元處理器分別與所述通信接口和存儲單元雙向通信，所述通信接口外接客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)，所述通信單元處理器接寬帶協(xié)議處理單元，所述寬帶協(xié)議處理單元接信號放大單元，所述信號放大單元接信號耦合單元，所述信號耦合單元外接電力線。
【專利摘要】本發(fā)明涉及電力計量技術領域，特別涉及電力線寬帶載波通信模塊。針對現(xiàn)有電力線寬帶載波通信中存在的噪聲影響過大的問題，本發(fā)明提供了一種電力線寬帶載波通信模塊。本發(fā)明包括通信單元處理器、寬帶協(xié)議處理單元、信號耦合單元、信號放大單元、存儲單元、通信接口和電源。通信單元處理器由電源供電，電源外接電力線，通信單元處理器分別與通信接口和存儲單元雙向通信，通信接口外接客戶端采集設備或用電信息采集系統(tǒng)，通信單元處理器接寬帶協(xié)議處理單元，寬帶協(xié)議處理單元接信號放大單元，信號放大單元接信號耦合單元，信號耦合單元外接電力線。
【IPC分類】H04L27/26, H04B3/54
【公開號】CN105207697
【申請?zhí)枴緾N201510539717
【發(fā)明人】展巍, 李楊, 裴后宣
【申請人】北京泰豪電力科技有限公司, 展巍, 李楊, 裴后宣
【公開日】2015年12月30日
【申請日】2015年8月28日