低压电力电网载波智能控制系统主站技术方案

本发明专利技术涉及一种低压电力电网载波智能控制系统的主站，包括三相低功耗载波收发模块、自适应组网算法模块、自适应多频段通信模块、PA功放模块、数据传送编译模块。主站通过与三相三线制、三相四线制或三相五线制的电力线连接，且主站每一级节点可扩充为N＝2n(n＝0、1、2...)个节点，从而形成具有双向电力载波自组网、多频段通讯的网络系统主站，其向系统控制中心站的通讯还可采用TCP/IP、无线链路通讯、CAN总线、RS‑485数据总线等接口实现，通过设置不同的网络权限，将分站有机的组织在一起，实现网络的T型、Y型和树状结构的优化联网拓扑形式。对于复杂现场环境或通讯的孤岛则使用无线通信的方式相结合，充分利用了现场的电力线，达到高效、节能和协同工作。

Low voltage power line carrier intelligent control system

The invention relates to a low-voltage power grid station carrier intelligent control system, including three-phase low power carrier transceiver module, network module, adaptive algorithm of adaptive multi band communication module, power amplifier module, PA data transfer module compiler. The master station connected through power line and three-phase three wire, three-phase four wire and three-phase five wire system, and the main station every node can be expanded to N = 2n (n = 0, 1, 2...) nodes, thus forming a bidirectional power line carrier network system of ad hoc networks and multi band communication station the communication to the system control center can also use TCP/IP, wireless link communication, CAN bus, RS 485 data bus interface, by setting different network permissions, the substation organic organization together to optimize the network topology, the network realization of T type Y type and tree structure. For the complex environment or communication of the island is the use of wireless communication mode, the full use of the power line, to achieve efficient, energy saving and collaborative work.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能控制系统主站，尤其涉及基于低压电力电网复杂工况作业环境的载波工业控制系统的系统主站。
技术介绍
随着工业技术4.0+互联网技术的发展，在工业生产自动化应用领域，工业电气设备的网络控制越来越多的得到了运用。这些控制系统大多由集中控制器经过GPRS连接的点对点的数据交互，例如，电力电表用户终端就是这样的通信模式。这种工作模式仅用于居民区和商用办公的电能表的抄表和局部的路灯控制，无法适用于工业现场的每一个设备，更不能够用于工业现场电磁干扰的工况环境的设备控制和检测。然而，在工业应用领域以及危及人身生命和财产安全的爆炸性危险场所，对于每一台运行的设备进行安全性能和状态的实时监控，是保障安全生产的必要技术手段。因此，在这种工业环境中，在线的设备的检测、控制、数据和信息的交换等，必须在同一个网络平台上全方位实现联网与控制。随着电力线载波通信技术(PLC：Power Line Communication)的发展，电力线载波通信是以电力网作为通信通道进行载波通信的一种有线通信方式。当前，如在防爆电器等应用领域内的用电设备、照明控制、通讯系统、安全防范监控系统、危险场所的环境监测、重点设备的实时控制与监控等，仍采用的是人工传统的控制方式、仍采用独立运作的互不协同的工作形式、以及人工分断的操作方式，不利于自动化的检测和控制，也无法实现安全高效、节能减排的目标，从而造成大量的人力和物力的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供基于690V及以下低压电网电力载波技术实现的低压电力网智能控制系统主站。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种低压电力电网载波智能控制系统主站，所述主站的数量为N＝2n，n为大于等于0的整数；所述主站之间通过二级电力线连接；所述主站与控制系统中心站通过一级电力线连接；所述主站与控制系统分站通过三级电力线连接；所述主站包括三相低功耗载波收发模块、自适应组网算法模块、自适应多频段通信模块；所述自适应组网算法模块，用于根据检测的各相电力线的通讯状态选择合适相的电力线进行组网通讯；所述自适应多频段通讯模块，用于自适应选择合适的频段进行载波通讯；所述三相低功耗载波收发模块，用于与所述控制系统中心站以及所述分站进行通讯。优选的，所述主站还包括TCP/IP通讯模块和/或光纤光缆通讯模块和/或CAN总线通讯模块和/或RS485总线和/或USB数据总线和/或wifi通讯模块；所述自适应组网算法模块，用于在检测的各相电力线的载波通讯状态符合预设条件时，选择TCP/IP通讯模块或光纤光缆通讯模块或CAN总线通讯模块或RS485总线或USB数据总线或wifi通讯模块实现所述主站之间、所述主站与所述中心站之间、所述主站与所述分站之间的通讯。优选的，所述主站还包括时钟基准发生器，用于向所述分站广播时钟同步命令，并计算所述分站的各个计时基准时间。优选的，所述主站还包括人机交互界面，用于接收用户输入的信息并显示所述主站获取或计算得到的信息；优选的，所述人机交互界面为防爆触摸屏，所述防爆触摸屏由LCD显示器和钢化玻璃触摸感应板组成；所述钢化玻璃触摸感应板包括两层钢化玻璃，所述两层钢化玻璃中间涂覆有透明的光学粘结树脂胶，所述钢化玻璃的触摸面上蚀刻有第一电阻线条并覆有透明的绝缘胶片，所述绝缘胶片上蚀刻有与所述第一电阻线条垂直的第二电阻线条，所述第二电阻线条上覆有透明触摸胶片。优选的，所述主站还包括RFID通讯单元，用于通过RFID通讯方式与外界设备进行通信；和/或；所述主站还包括数据存储单元，用于将获取或计算得到的数据进行保存；和/或；所述主站还包括数据加密及解密单元，用于对要发送的数据进行加密并对接收的数据进行解密。优选的，所述主站还包括异常报警单元，用于在根据接收的信息判断到有异常情况出现时，输出异常报警信号。优选的，所述主站还包括预置程序管理模块，用于对预先设置的程序化运行的程序进行管理。优选的，所述主站还包括无线链路中继器和/或载波自适应多频段路由及中继器。优选的，所述主站之间通过690V及以下的电力线进行连接。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术智能控制系统主站充分利用电力线作为物理导体，以电力线为基本元素，构建成为任意形态的树状结构拓扑，形成向上一级控制系统中心站上传信息、数据，向下一级分站和网络终端传送命令，接收反馈数据和信息，根据低压电力网线的载波通讯技术的实效性，自主选择最优的频段和时域，结合不同的网络权限和路由，可将相同或者不同级别的单元有机的、实时地组合在一起，实现网络通讯的最优化，保障系统控制、通讯的及时性和可靠性。对于复杂的工业现场环境的“通讯孤岛”自动启用安全的无线通信方案构成或者疏通信息孤岛，构建成适应能力强大的载波通讯控制系统，充分启用自身配置的各种资源，将各主站、分站和终端设备得以有效的联接起来，达到高效、节能和协同工作的可靠网络基础和环境。附图说明图1为低压电力网载波智能控制系统中心站与台变连接关系示意图；图2为低压电力网载波智能控制系统四级结构原理框图；图3为低压电力网载波智能控制系统中控制中心站、主站与分站三级拓展示意图；图4为本专利技术低压电力电网载波智能控制系统主站通讯逻辑结构图；图5为本专利技术低压电力电网载波智能控制系统主站组成结构图；图6为本专利技术低压电力电网载波智能控制系统主站自适应组网流程图；图7为本专利技术低压电力电网载波智能控制系统主站对下一级时钟校准流程图；图8为本专利技术低压电力电网载波智能控制系统主站外部结构图。具体实施方式下面结合附图所示的实施例对本专利技术作进一步描述：本专利技术适用于690V电力变压器配电系统低压电网，或者直流供电网络所组成的T型、Y型或树状结构拓扑。如图1和图2所示，本专利技术中提及的低压电力网载波智能控制系统包括控制中心站、主站、分站、系统终端四级结构，每级之间分别通过电力线进行通信连接。控制中心站与安装在某一现场的台变通过电力线相连接，如图1所示，台变可以是一台变压器，也可以是多台，控制中心站可以设置一个，也可设置多个(图1所示为多个)，当设置多个控制中心站时，每个控制中心站之间也可通过电力线相连接，当某个控制中心站出现故障时，其他控制中心站可根据预设的自主寻踪路由算法替代故障的控制中心工作。如图2和图3所示，N个主站分别通过一级电力线与控制中心站连接，在此将此级电力线称为一级电力线。根据电力载波通信技术N＝2n，n为大于等于0的整数，即每个控制中心站A可通过一级电力线挂接N个主站，每个主站的物理地址设定为0～2n，n＝0、1、2、...(正自然数)，也就是每个对应的主站根据控制中心站A调制耦合到一级电力线上地址为N个主站的数据，通过其相应的解调以获取其有效信息。主站之间通过二级电力线进行连接。具体的，其通过690V及以下的及以下的及以下电力变压器配电系统在同一级电网相连接，也可以工作于相同电压等级的直流供电线路中。各同级别的主站有效数据耦合到低压电力电网载波智能控制系统中心站和主站的下一级各自所属的分站。本专利技术中主站之间还可通过同一电网变压器相连接。本专利技术主站采用单频点、多频点和跳频的工作方式。每个主站通过三级电力线相通信连接多个分站。根据电力载波通信技术，在每个主站节点，通过三级电力线可挂接M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压电力电网载波智能控制系统主站，其特征在于：所述主站的数量为N＝2n，n为大于等于0的整数；所述主站之间通过二级电力线连接；所述主站与控制系统中心站通过一级电力线连接；所述主站与控制系统分站通过三级电力线连接；所述主站包括三相低功耗载波收发模块、自适应组网算法模块、自适应多频段通信模块；所述自适应组网算法模块，用于根据检测的各相电力线的通讯状态选择合适相的电力线进行组网通讯；所述自适应多频段通讯模块，用于自适应选择合适的频段进行载波通讯；所述三相低功耗载波收发模块，用于与所述控制系统中心站以及所述分站进行通讯。

【技术特征摘要】
1.一种低压电力电网载波智能控制系统主站，其特征在于：所述主站的数量为N＝2n，n为大于等于0的整数；所述主站之间通过二级电力线连接；所述主站与控制系统中心站通过一级电力线连接；所述主站与控制系统分站通过三级电力线连接；所述主站包括三相低功耗载波收发模块、自适应组网算法模块、自适应多频段通信模块；所述自适应组网算法模块，用于根据检测的各相电力线的通讯状态选择合适相的电力线进行组网通讯；所述自适应多频段通讯模块，用于自适应选择合适的频段进行载波通讯；所述三相低功耗载波收发模块，用于与所述控制系统中心站以及所述分站进行通讯。2.根据权利要求1所述的低压电力电网载波智能控制系统主站，其特征在于：所述主站还包括TCP/IP通讯模块和/或光纤光缆通讯模块和/或CAN总线通讯模块和/或RS485总线和/或USB数据总线和/或wifi通讯模块；所述自适应组网算法模块，用于在检测的各相电力线的载波通讯状态符合预设条件时，选择TCP/IP通讯模块或光纤光缆通讯模块或CAN总线通讯模块或RS485总线或USB数据总线或wifi通讯模块实现所述主站之间、所述主站与所述中心站之间、所述主站与所述分站之间的通讯。3.根据权利要求1所述的低压电力电网载波智能控制系统主站，其特征在于：所述主站还包括时钟基准发生器，用于向所述分站广播时钟同步命令，并计算所述分站的各个计时基准时间。4.根据权利要求1所述的低压电力电网载波智能控制系统主站，其特征在于：所述主站还包括人机交互界面，用于接收用户输入的信息并显...

【专利技术属性】
技术研发人员：李姝江，
申请(专利权)人：新黎明科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32