專利名稱：配電網跨電壓載波通訊控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種配電網管理通訊管理技術，具體地說是一種配電網跨電壓載波通訊控制裝置。
背景技術：
隨著輸變電網絡自動化的日趨完善，配網自動化將成為電力部門工作的重點，相關的廠家與科研單位也都在至力于配網自動化的研發工作，相關的可遠程操控設備大量涌現，為了達到適時監控的目標，就要隨時向中央控制機構反應線路的實時運行狀態，采用什么樣的通訊信道，就成為了配網自動化的關鍵問題所在，為了實現信道聯接，一開始采用無線方式，后來發展到租用線路以及GSM、架設專線，至之架設光纜，象這樣的投入是相當大的，如果拿來做為一個小小的配電室的監控設備，可能不現實，而配電網絡屬于有線實時連接網絡，不管是何種電壓等級都是如何，也就是說，聯絡通道是現成的，那么我們就可以充份利用這個條件，獲得廉價便利的通訊信道。當然了，一個載波設備的價格也是相當可觀的，需要價格昂貴的阻波器和載波機，而且配電網絡不象輸電網絡那樣相對固定的結點，結點的隨意性很強，這就給載波信號的傳輸帶來相當大的困難，然而，現在流行的低壓線路載波抄表系統卻有著獨到之處，雖然現在的載波抄表受線路臟亂的影響很大，可高壓配電網絡卻比低壓網絡簡單的多，將低壓抄表中的信號傳輸技術作用于高壓配電網絡中，就可以很好的解決配網的數傳難題，實現配網自動化。

發明內容本實用新型的目的是提供一種利用高低壓電力線進行載波通訊，通過控制程序監測整個配電網絡的運行狀況，實施線路防盜報警、故障報警、漏電保護、用戶數據采集及管理、線損監測等功能，對整個配電網絡進行智能化管理的配電網跨電壓載波通訊控制裝置。


附圖1為配電網跨電壓載波通訊控制裝置的結構示意圖；附圖2為配電網跨電壓載波通訊控制裝置的電源電路原理框圖；附圖3為配電網跨電壓載波通訊控制裝置電路結構示意附圖4為配電網跨電壓載波通訊控制裝置在輸電網中配置圖。
5、實施方式參照說明書附圖對本實用新型的配電網跨電壓載波通訊控制裝置的實施方式作以下詳細地說明。
本實用新型的配電網跨電壓載波通訊控制裝置，是由低壓載波結合組件、高壓載波結合組件、中央處理器、數據采集器、執行機構、電源組件及與中央處理器通訊模塊構成，中央處理器通訊模塊的通訊控制數據通過高壓載波結合組件和低壓載波收發組件加載到高低壓配電線路上與主控端、設備端、客戶端，設備端相互進行數據交換通訊。
高壓載波結合組件A為高壓載波通訊提供數傳通道，另一方面為高低壓提供可靠有效的隔離，采用電容電感以及光電耦合技術，其電路是由保險管BX1-BX4、電力電容Ca-Cc、Co、高頻耦合變壓器B1、電容C1-C2、電感L1、數據載波收發模塊、雙向數據光電耦合模塊、工頻電流互感器LH、電源組件構成，電容Ca、Cb、Cc構成的Y接線分枝點分別通過保險管BX1、BX2、BX3接高壓配電線A、B、C相線，中點經高頻耦合變壓器B1的初級繞組、保險管BX4、電力電容C0與配電設備接地極聯接，耦合變壓器B1的次級繞組經由C1、C2、L1構成的高通濾波器送至數據載波收發模塊，再經雙向數據光電耦合模塊進行安全可靠的電壓隔離后送到中央處理器。工頻電流互感器LH、電源組件D為高壓側各部件提供工作電源。
低壓載波結合組件B是由保險管BX5-BX8、電容Ca’-Cc’、電容C3-C5、電感L1、變壓器B2-B3、數據載波收發模塊、電源組件構成，電容Ca’、Cb’、Cc’構成的Y接線分枝點分別通過保險管BX5、BX6、BX7接低壓配電線A、B、C相線相接，中點通過保險管BX8及由電容C4、C5電感L5構成的高通濾波器接數據載波收發模塊后至中央處理器，耦合變壓器B3的初級繞組一端接變壓器中性點零線，另一端接配電設備接地極，電容C3與耦合變壓器B3初級繞組的兩端并接，構成載波信號阻波、零序電流提取，耦合變壓器B3的次級繞組接數據采集器模塊，數據采集模塊通過數據總線至中央處理器。變壓器B2、電源組件D為各部件提供工作電源客戶端B由保險管BX5、電容C4、采集終端組成，保險管BX5一端接相線，另一端通過電容C4降壓后接常規采集終端，但信號出線的另一端不是按常規接零線，而是接地或保護地。
電源組件D是由電感繞組L11、L12、整流器Q1、濾波電容C11、C12、三端穩壓集成塊IC1、電阻R11、二極管D和電池E1組成，電感繞組L11、L12分別接在整流器Q1的交流電輸入端，整流器Q1的直流電輸出端負極接地，正極接三端穩壓集成塊的1腳，三端穩壓集成塊的2腳接地，3腳接正極穩壓輸出，濾波電容C11C12分別接在三端穩壓集成塊的1腳、2腳與地線之間，電阻R11與電池E1串接電源正負極之間，二極管D與電阻r11并接。
特別說明在常規載波方式可靠有效的前提下，可以不采用接地通訊模式，按設備功能化分，跨電壓載波通訊控制裝置可分為主控端、設備終端和客戶端設備終端由高、低壓結合組件、數據采集器、執行機構、主央處理器和電源設備組成，根據需要還可設置視頻探頭，其作用是實時對各需求數據的采集、整理并保存，并監控所屬設備的運行狀態，同時對異常情況進行監控報警。并具有對可控設備的控制能力，為實現對高壓配電網控制設備的臨控(沒有低壓)可取消低壓結合組件。
主控端設備構成基本上與設備終端相同，由于主控設備終端是安裝于配電設備現場，為節省設備資源，在設備終端的基礎上，增加了與主控計算機的通訊聯聯設備及相關的控制程序，同時兼顧設備終端的全部功能，與主控計算機的通訊聯絡可以直接使用載波信號，也可通過近距離專線聯接，必要時可以采用無線模塊建立聯接。原則上可以放在配電網中任何一個方便工作的位置。
客戶終端采用常規計量器具采集模塊，只區別于利用地做為載體，本實用新型之所以采用地做為載體，是因為在傳統的低壓載波方案中，都是使用相線與零線結合進行數據傳輸，眾所周知，在正常的低壓電網中，相線與零線、相線與相線之間接有不同的用電設備，而每一個用電設備都將是載波信號的旁路點，當這個數量級達到一定程度，將使載波信號社衰減到接收端無法接收的程度，造成通訊失敗，還有這些用電設備都可能產生一些高次諧波成份，也都將對載波信號形成嚴重的干擾，甚至淹沒數據載波成份，而低壓網絡中除零線使用直接接地外，其它三相都是通過配變線圈與大地聯接，而這個線圈對高頻信號又是一個大的阻抗，另外，在大多城網中，還有一根接地保護線，因此，我們就可以充份利用這一特性，使用低壓網中的相線與地、相線與保護地做為數傳載波通道，從而避開了用電設備的旁路效能和干擾，有效的提高數傳效能，同樣，客戶設備端也采用這一方式。為防止載波信號通過地線、變壓器中性點繞回到零線，經用電設備形成分流回路，在變壓器的中性點與接地極之間加入高頻阻波器，使其在不影響正常接地的前提下，對載波信號進行阻斷，從而避開了用電設備的旁路效能和干擾，同時利用這個耦合線圈，檢測低壓電網的漏電電流的幅度和相位，實現智能化漏電保護的能力。而在高壓配電網中雖然是采用中性點不接地系統，但為了補償電力網絡中的無功能量，大多采用電力電容補償，，如果將載波信號直接加載到三根輸電線上，由于這些補償電容對高頻數據載波信號起著至命的旁路作用而無法構成數據通道，為此也必須使用大地作為信號載體。
工作流程由計算機發出的控制信號經低壓載波信道(或專用通道)傳至主控端，主控端檢查是否為自身控制命令，是就地處理，否則由主控端進行數據交換后通過高壓結合組件加載至高壓配電網中，而后通過設備端高壓結合組件接收并通過雙向數據光電耦合組件，提供安全有效的電壓隔離后送到主央處理器分析，看是否是自身的控制命令，是則進一步分析處理，根據不同的控制命令執行相應的操作，并將操作結果通過逆向數傳過程回送到控制計算機，同是，設備端還要定時巡視所屬的客戶終端，這與常規低壓集抄沒有多少不同！計算機控制程序1、實時巡檢模塊實時監測各控點的電壓、電流的變化情況以及相關設備的運行狀態，完成適時計量抄收，對異常情況發出報警信號，由于使用了高壓配電線路做為載體，通過握手聯絡，通過與各終端設備的握手聯絡，可以實時監視供電線路的運行狀態(線路器材防盜監控)，巡檢方式分為自動定時巡檢和重點人工巡檢方式；2、實時控制模塊根據操作要求發出針對性的控制命令，并回應相應的執行情況，實現對配網的實時控制，從而實現操控自動化；3、集中抄表模塊這與大多數現行的集抄沒有多大的不同4、視頻處理模塊有選擇的顯示監控端現場圖像5、綜合分析模塊對巡檢模塊提供的數據對行綜合分析，配合相關的運行程序，完成計量運算(抄表自動化)、電壓監控、供用電平衡、實時線損分析(防竊電測算)等。
效益分析由于目前所采用的配網自動化數據通訊設備基本上是采用無線、專線、GMS等技術，設備投資都在上萬元，而采用上述配網載波方案，成本不高于兩千，而且性能可靠，綠色環保，據有關專家預測，隨著配網自動化的大面程使用，此方案可以為國電公司節省數以千億計的資金，因而具有很好的推廣使用價值。
權利要求1.配電網跨電壓載波通訊控制裝置，其結構是由低壓載波結合組件、高壓載波結合組件、數據采集器、執行機構、電源組件D及與中央處理器通訊模塊構成，其特征在于中央處理器通訊模塊的通訊控制數據通過高壓載波結合組件和低壓載波收發組件加載到高低壓配電線路上與主控端、設備端、客戶端，設備端相互進行數據交換通訊。
2.根據權利要求1所述的配電網跨電壓載波通訊控制裝置，其特征在于高壓載波結合組件A由保險管BX1-BX4、電力電容Ca-Cc、Co、高頻耦合變壓器B1、電容C1-C2、電感L1、數據載波收發模塊、雙向數據光電耦合模塊、工頻電流互感器LH、電源組件構成，電容Ca、Cb、Cc構成的Y接線分枝點分別通過保險管BX1、BX2、BX3接高壓配電線A、B、C相線，中點經高頻耦合變壓器B 1的初級繞組、保險管BX4、電力電容C0于配電設備接地極聯接，耦合變壓器B1的次級繞組經由C1、C2、L1構成的高通濾波器送至數據載波收發模塊，再經雙向數據光電耦合模塊進行安全可靠的電壓隔離后送到中央處理器，工頻電流互感器LH、電源組件D為高壓側各部件提供工作電源。
3.根據權利要求1所述的配電網跨電壓載波通訊控制裝置，其特征在于低壓載波結合組件B是由保險管D5-D8、電容Ca’-Cc’、電容C3-C5、電感L1、變壓器B2-B3、數據載波收發模塊、電源組件構成，電容Ca’、Cb’、Cc’構成的Y接線分枝點分別通過保險管BX5、BX6、BX7接低壓配電線A、B、C相線相接，中點通過保險管D8及由電容C4、C5電感L5構成的高通濾波器接數據載波收發模塊后至中央處理器，耦合變壓器B3的初級繞組一端接變壓器中性點零線，另一端接配電設備接地極，電容C3與耦合變壓器B3初級繞組的兩端并接，構成載波信號阻波、零序電流提取，耦合變壓器B3的次級繞組接數據采集器模塊，數據采集模塊通過數據總線至中央處理器。變壓器B2、電源組件D為各部件提供工作電源
4.根據權利要求1所述的配電網跨電壓載波通訊控制裝置，其特征在于客戶端B由保險管BX5、電容C4、采集終端組成，保險管BX5一端接相線，另一端通過電容C4降壓后接常規采集終端，信號輸出線接保護地線。
5.根據權利要求2-4所述的配電網跨電壓載波通訊控制裝置，其特征在于電源組件D是由電感繞組L11、L12、整流器Q1、濾波電容C11、C12、三端穩壓集成塊IC1、電阻R11、二極管D和電池E1組成，電感繞組L11、L12分別接在整流器Q1的交流電輸入端，整流器Q1的直流電輸出端負極接地，正極接三端穩壓集成塊的1腳，三端穩壓集成塊的2腳接地，3腳接正極穩壓輸出，濾波電容C11、C12分別接在三端穩壓集成塊的1腳、2腳與地線之間，電阻R11與電池E1串接電源正負極之間，二極管D與電阻R11并接。
專利摘要本實用新型提供一種配電網跨電壓載波通訊控制裝置，其結構是由低壓載波收發通訊電路、高壓載波收發通訊電路、中央處理器和客戶終端電路構成，低壓載波收發通訊電路、高壓載波收發通訊電路和客戶終端電路與中央處理器通過輸電線載波相互連接通訊交換數據。本實用新型的配電網跨電壓載波通訊控制裝置和現有技術相比具有投資少、性能可靠，綠色環保，隨著配網自動化的大面程使用，該裝置可以為國電公司節省數以千億計的資金，因而具有很好的推廣使用價值。
文檔編號H04B3/02GK2629346SQ0321777
公開日2004年7月28日 申請日期2003年6月9日 優先權日2003年6月9日
發明者劉文玉 申請人:劉文玉