交流电力系统的层之间进行通信的方法技术方案

技术编号:14704782 阅读:83 留言:0更新日期:2017-02-25 04:41
本发明专利技术涉及交流电力系统的层之间进行通信的方法。提供了差分耦合路径,以用于主设备与线路侧设备之间的电力测量通信。线路侧设备耦接至交流电力网,以使用各种电压传感器和电流传感器来提取电压信号和电流信号。通过线路侧设备内的内部A/D转换器将提取到的电压信号和电流信号转换成数字信号,然后通过耦接在主设备与线路侧设备之间的差分耦合路径将数字信号发送至主设备。主设备可以经由多个差分耦合路径而耦接至一个或更多个线路侧设备。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2015年6月17日提交的题为“MethodofCommunicatingbetweenPhasesofanACPowerSystem”的美国临时专利申请第62/181,035号的权益,该美国临时专利申请的全部内容通过引用合并到本文中。
本专利技术总体上涉及电力测量领域。
技术介绍
通常依据在给定时间上所消耗的总能量来测量电力。电表通常通过测量给定瞬时处的电压和电流并将测量到的电压和电流的乘积在期望时间段上进行积分来测量所消耗的总电力。通常,电力测量系统包括耦接至AC电力线以提取测量信号的线路侧设备、主侧设备以及耦接在线路侧设备与主侧设备之间的耦合设备。出于保护目的,耦合设备用于将主侧设备与相对高的电压的AC电力线隔离开。美国专利第8,144,446号公开了将脉冲变压器用作屏障隔离,以将主侧设备与线路侧设备电隔离开。然而,脉冲变压器昂贵且易受磁干扰的影响。具有抗干扰的脉冲变压器将会进一步增加成本。脉冲结构由于其低阻抗性质和相关的驱动电路,通过EMI测试是有挑战性的。光学隔离器(也称为光隔离器)可以用作电力测量系统的屏障隔离器。光学隔离器相对昂贵,并且可负担的光学隔离器通常具有低的操作速度(<10kb/s),并因此具有有限的系统性能。因而,理想的是实现改进的耦接方法并且结合有良好的可负担性与性能的组合。
技术实现思路
本专利技术的实施方式涉及电力测量以及涉及在交流电力测量系统的层之间进行通信的方法。在各种实施方式中,提供了差分耦合路径,以用于主设备与线路侧设备之间的电力测量通信。线路侧设备耦接至交流电力网,以使用各种传感器(诸如分压器、分流电阻器和/或罗柯夫斯基线圈等)来提取包括电压信号和电流信号的测量信号。通过线路侧设备内的内部A/D转换器将提取到的电压信号和电流信号转换成数字信号,然后通过耦接在主设备与线路侧设备之间的差分耦合路径将所述数字信号发送至主设备。主设备可以经由多个差分耦合路径而耦接至一个或更多个线路侧设备,其中,各个差分耦合路径相同或者不同。在这些实施方式中,差分耦合路径是包括两个耦合链路的差分电阻器电容器(RC)耦合路径。每个链路均包括串联连接的电阻器和电容器。优选地,两个链路的电阻值和电容值对于期望的信号衰减是相同的。实际上,即使当两个链路的电阻值和电容值由于工程公差而失配了小的百分比时,共模信号衰减仍在可接受范围内。在某些操作条件下,线路侧设备包括至少两个A/D转换器、收发器以及耦接在A/D转换器与收发器之间的I/O逻辑模块。I/O逻辑模块接收来自A/D转换器的输入,并且向收发器发送输出。此外,I/O逻辑模块还可以接收来自收发器的输入。收发器经由差分路径而耦接至主设备,并且可以向主设备双向地传输数据。在某些操作条件下,收发器包括耦接至差分RC耦合路径的每个链路的输出电阻器对。对于期望的信号衰减率,输出电阻器的电阻值小于电阻器电容器链路中的电阻器的电阻值。在一些实施方式中,输出电阻器对仅在收发器正在接收器模式下工作以接收信号时耦接至差分RC耦合路径。在某些操作条件下,主设备包括与一个或更多个线路侧设备进行通信的主收发器。主收发器可以针对特定的或另外的数据请求而接收来自线路侧设备的信号或者向线路侧设备发送命令。在一些实施方式中,主收发器还包括耦接至差分电阻器电容器(RC)路径的每个链路的主输出电阻器对。附图说明将对附图中示出的本专利技术的示例性实施方式进行介绍。这些附图意在为示例性的,而非限制性的。虽然在该实施方式的上下文中总体地描述了本专利技术,但是这并非意在将本专利技术的范围限制于所描绘和所描述的实施方式的特定特征。图1是根据本专利技术的实施方式的包括经由差分耦合路径与主设备进行通信的线路侧设备的电力测量系统的示意图。图2是根据本专利技术的各种实施方式的主侧设备经由多个差分耦合路径与一个或更多个线路侧设备进行通信的示例性示意图。图3是根据本专利技术的各种实施方式的线路侧设备的示例性示意图。图4a)是根据本专利技术的各种实施方式的线路侧设备内的收发器经由电阻器电容器(RC)差分路径与主设备内的主收发器进行通信的示例性示意图。图4b)是根据本专利技术的各种实施方式的具有差分路径失配补偿电路的主设备的示例性示意图。图5是根据本专利技术的各种实施方式的线路侧设备内的收发器经由电阻器电容器(RC)差分路径与主设备内的主收发器进行通信的另一示例性示意图。以及图6是根据本专利技术的各种实施方式的用于主设备与线路侧设备之间的通信的接口字(interfaceword)的示例性数据结构。本领域技术人员将会认识到的是,可以根据说明书对本专利技术的各种实现和实施方式进行实践。所有这些实现和实施方式意在被包括在本专利技术的范围内。具体实施方式在以下描述中,出于说明的目的,阐述了具体细节以提供对本专利技术的理解。然而,可以在不具有这些细节中的一些或全部的情况下对本专利技术进行实践。下面描述的本专利技术的实施方式可以被合并入多个不同电气部件、电路、设备和系统中。在框图中所示的结构和设备是对本专利技术的示例性实施方式的说明,并且不被用作模糊本专利技术的广泛教示的借口。附图内的部件之间的连接不意在被限制为直接连接。相反,部件之间的连接可以被修改、被重新形成或者以其它方式被中间部件所改变。当说明书提及“一个实施方式”或提及“实施方式”时,意指结合正在讨论的实施方式所描述的特定特征、结构、特性或功能被包括在本专利技术的至少一个预期的实施方式中。因此,短语“在一个实施方式中”在说明书中的不同地方的出现不构成对本专利技术的单个实施方式的多次提及。本专利技术的各种实施方式用于经由差分耦合路径在主设备与线路侧设备之间的通信。线路侧设备耦接至AC电力线,以使用各种传感器(诸如分压器、分流电阻器和/或罗柯夫斯基线圈等)来提取包括电压信号和电流信号的测量信号。通过线路侧设备内的内部A/D转换器将提取到的电压信号和电流信号转换成数字信号,然后通过耦接在主设备与线路侧设备之间的差分耦合路径将所述数字信号发送至主设备。主设备可以经由多个差分耦合路径而耦接至一个或更多个线路侧设备,其中,各个差分耦合路径是相同或不同的。此外,收发器作为接口被合并在线路侧设备和主设备内,以与差分耦合路径进行通信。图1示出了根据本专利技术的实施方式的电力测量系统100的示意图。系统包括至少一个传感器104、线路侧设备200、主设备400以及耦接在线路侧设备200与主设备400之间的差分耦合路径300。传感器104是单个传感器或传感器对。在一个实施方式中,传感器104可以包括电流传感器(例如分流器、罗柯夫斯基线圈、电流变压器等),用于感测流过电力线102的电流。在另一实施方式中,传感器104还可以包括电压传感器(例如分压器等),其耦接在电力线与中性线(或者地,未在图1中示出)之间,以测量电力线102的电压。传感器104将传感器输出信号114(测得的电压信号和/或电流信号)发送至线路侧设备200。线路侧设备200经由双向差分耦合路径300与主设备400进行通信。虽然被称为线路侧设备和主设备,但是名称仅是指示,而不意在限定设备的位置。另外,系统的各个部分可以被合并至同一或单独的壳体、板和/或芯片中。线路侧设备200包括至少一个模数转换器210和收发器220。模数转换器210直接地或间接本文档来自技高网...
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【技术保护点】
一种用于电力测量的方法,所述方法包括:将线路侧设备耦接至电力网以提取测量信号,所述测量信号包括电压信号和电流信号;将所述测量信号转换成数字信号;以及经由耦接在主设备与所述线路侧设备之间的差分耦合路径将所述数字信号发送至所述主设备。

【技术特征摘要】
2015.06.17 US 62/181,035;2016.01.25 US 15/005,8141.一种用于电力测量的方法,所述方法包括:将线路侧设备耦接至电力网以提取测量信号,所述测量信号包括电压信号和电流信号;将所述测量信号转换成数字信号;以及经由耦接在主设备与所述线路侧设备之间的差分耦合路径将所述数字信号发送至所述主设备。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述差分耦合路径是包括两个耦合链路的差分电阻器电容器(RC)耦合路径,其中,每个耦合链路均包括串联连接的电阻器和电容器。3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述差分耦合路径是差分电容器耦合路径,其中,所述耦合路径包括两个电容耦合链路。4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述主设备向接收到的数字信号提供失配补偿,以对所述差分耦合路径内的参数失配进行补偿。5.根据权利要求1所述的方法,其中,所述线路侧设备包括至少两个A/D转换器、接收来自所述A/D转换器的输出的I/O逻辑模块以及耦接至所述A/D转换器的收发器,所述收发器向所述主设备传输数据。6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述收发器包括耦合电阻器对,所述耦合电阻器对仅在所述收发器处于接收器模式以接收来自所述主设备的信号时才耦接至所述差分耦合路径。7.根据权利要求1所述的方法,其中,所述主设备包括主耦合电阻器对,所述主耦合电阻器对仅在所述主设备处于接收器模式以接收来自所述线路侧设备的信号时才耦接至所述差分耦合路径。8.一种用于电力测量的系统,所述系统包括:线路侧设备,其耦接至电力网以提取测量信号,所述线路侧设备将所述测量信号转换成数字信号;主设备,其与所述线路侧设备进行通信;以及差分耦合路径,其耦接在所述主设备与所述线路侧设备之间,所述差分耦合路径包括两个耦合链路。9.根据权利要求8所述的系统,其中,所述测量信号包括用电压传感器测量的电压信号和用电流传感器测量的电流信号。10.根据权利要求8所述的系统,其中,每个耦合链路均包括串联连接的电阻器和电容器。11.根据权利要求10所述的系统,其中,所述线路侧设备包括至少两个A/D转...

【专利技术属性】
技术研发人员:贝尔特拉姆·约翰·怀特
申请(专利权)人:矽力杰半导体技术杭州有限公司
类型:发明
国别省市:浙江;33

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