基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块制造技术

本发明专利技术公开了一种基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块,它包括设在同一个线路板上的载波信号中心处理模块、中央控制模块、载波耦合电路模块、电源转换模块、寄存器模块、三相电能表接口电路模块、载波信号调制与解调模块、信号放大模块。所述电源转换模块连接380V三相电路；所述电源转换模块电连接中央控制模块；中央控制模块电连接载波信号中央处理模块；中央控制模块电连接寄存器模块、三相电能表接口电路模块；所述载波信号中心处理模块通过信号调制与解调模块连接信号放大模块，信号放大模块与载波耦合电路模块连接；载波耦合电路与220V/380V电路连接。

【技术实现步骤摘要】
基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块
本专利技术涉及一种基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块。
技术介绍
电力用户用电信息采集系统的建设是当前国家电网公司重点实施工作之一。国家电网公司于2008年提出要求建设“全采集、全预付费、全覆盖”的居民电量远程采集系统，并提出建设“智能电网”的设想。目前世界各国也都在积极发展或大规模开展用电信息采集相关系统建设，并取得一定效果。“电力用户用电信息采集系统”广泛应用电力线宽带载波通信技术和光纤通信技术相结合的方案，搭建供电侧与客户侧间的高速、稳定、安全的通信信息平台，应用海量信息处理技术和实时数据库技术开发了系统主站和高级管理软件，实现了“信息化、自动化、互动化”的管理和服务。基于此,本专利技术研发一种基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块，本专利技术的目的是这样实现的：所述的基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块包括设在同一个线路板上的载波信号中心处理模块、中央控制模块、载波耦合电路模块、电源转换模块、寄存器模块、三相电能表接口电路模块、载波信号调制与解调模块、信号放大模块等。所述电源转换模块连接380V三相电路；所述电源转换模块电连接中央控制模块；中央控制模块电连接载波信号中央处理模块；中央控制模块电连接寄存器模块、三相电能表接口电路模块；所述载波信号中心处理模块通过信号调制与解调模块连接信号放大模块，信号放大模块与载波耦合电路模块连接；载波耦合电路与380V电路连接;所述的基于高性能载波控制技术的三相宽带载波通信模块与安装在变压器侧的集中器宽带通信单元进行通信连接并双向传输数字信号,在用户台变压侧安装的宽带载波集抄系统集中器内安装有宽带载波通信模块作为信号头端，安装在台区三相电能表模块插槽内的宽带载波通信模块作为终端，头端与终端之间通过正交频分多路复用技术进行电力线宽带载波通信连接，从而实现远距离载波数据传输。与现有技术比较,本专利技术使电力部门用电信息采集系统在低压台区侧实现远距离高速宽带载波数据通信功能，以及多表合一的能源集中抄表系统建设中实现现场表计的高速载波集中抄表功能。本专利技术特别涉及通过电力线载波通信方式实现低压居民用电信息采集系统用户侧的电能量采集装置以及远程集中抄表系统的表计信息采集装置所需的基于高性能载波控制技术的宽带载波通信单元;采用的高性能载波控制的电力线宽带载波调制技术，信号抑制控制技术,通信物理带宽最高为4MBps;作为一种改进，所述中央控制模块电连载波信号中央处理模块，中央控制模块能够实现载波增强算法和实现远距离数据传输的链路算法。本专利技术的优点：具有特殊算法的频分多路复用的宽带载波通信装置，其功能为：1、模块的入网认证机制终端模块在与头端模块通讯时具备自动识别认证的能力，能够拒绝非法终端模块的接入，确保只有合法接入的终端模块才能与头端模块建立安全的通讯链接。2、读取电表地址并上报机制载波模块在上电延时约3秒后，向CPU发送地址请求帧，读取电能表的地址信息。等待电能表应答延时时间1秒。然后将读取结果“电能表的地址”向集中器或者主站发送。3、自动组网机制头端模块能够创建并维护一个通讯网络。这个网络的创建和维护无需人工干预。具有自主管理、动态等特性。可支持1000个终端连接数，最大可支持15级中继。支持多路寻址功能和动、静态路由功能。自主管理：当一个载波模块上电并进行注册时，能根据当前电力网络环境情况，决定是否与头端模块建立直接或间接的通讯链路。如果是后者，网络能为该终端模块选择一个合适的中级节点模块作为中继与头端模块通讯。动态：网络会根据当前电力网络环境为终端模块选择最好的通讯链路，并作相应的改动。比如：当前中继节点不再可用，网络会选择其他的中继节点模块作为它的中继。该功能使得整个通讯网络在不同时刻可能具有不同的树形拓扑结构。4、数据加密机制加密方法能够支持AES/3DES/DES加密机制。终端模块上线过程中，获取网络加密密钥，密钥的获取需要加密。终端模块上线后，所有的数据通讯需要通过加密算法进行加密。5、模块支持4级QoS，满足不同业务的服务质量需求。附图说明图1为本专利技术的固件架构图。图2为通讯接口逻辑架构图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明：如图1所示，本专利技术的基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块包括设在同一个线路板上的载波信号中心处理模块、中央控制模块、载波耦合电路模块、电源转换模块、寄存器模块、三相电能表接口电路模块、载波信号调制与解调模块、信号放大模块等。所述电源转换模块连接380V三相电路；所述电源转换模块电连接中央控制模块；中央控制模块电连接载波信号中央处理模块；中央控制模块电连接寄存器模块、三相电能表接口电路模块；所述载波信号中心处理模块通过信号调制与解调模块连接信号放大模块，信号放大模块与载波耦合电路模块连接；载波耦合电路与220V/380V电路连接。在用户台变侧安装的宽带载波集抄系统集中器内安装有宽带载波通信模块作为信号头端，安装在电能表侧（包括三相智能电能表、三相智能电能表、采集器）的宽带载波通信模块作为终端，头端与终端之间通过特殊算法的正交频分多路复用技术进行电力线宽带载波通信，从而实现远距离载波数据传输。所述的用户电能表和宽带载波集抄系统集中器为现有技术。所述的宽带载波通信模块的通信物理带宽为4MBps。宽带载波集抄系统集中器以下简称“集中器”，宽带载波通信采集器以下简称“采集器”。系统架构与功能基于高性能载波控制技术的宽带载波通信模块构建的宽带载波集抄系统，具有树形通讯架构。具有高带宽、自动组网、自动中继、电表地址自动上报等特点。1、组网架构与通常意义上的载波通讯方案类似，本方案的头端模块（即宽带载波通信模块-头端）插入集中器侧，电表模块插入采集器或三相智能电表侧（即宽带载波通信模块-终端）。双方通过电力线载波信号进行通讯。2、系统固件如图1所示，本专利技术设计的固件以模块化构建，固件包含多个子模块。各个子模块还包含各自的子模块。有些模块作为通用模块存在于宽带载波通信模块-终端和宽带载波通信模块-头端的固件中，有些只存在于宽带载波通信模块-头端中，有些只存在于宽带载波通信模块-终端中。这些模块主要包括：MAC访问控制模块、PLPHY驱动模块、UARTPHY驱动模块、以太网驱动模块、通讯抽象层模块、汇聚模块、网桥模块、应用管理模块等。3、MAC访问控制CSMA/CAMAC层从上层应用接收MAC业务数据单元(MSDU)报文，经分割及加密处理后将数据以MAC协议数据单元(MPDU)方式提交给物理层。MAC层提供数据传输使用的信道访问方法，包括CSMA和TDMA两种模式。CSMA使用载波监听/冲突避免（CSMA/CA）机制访问信道。CSMA/CA机制采用冲突避免及遇忙随机退避方式实现线路共享。系统可以区别对待高优先级业务，CSMA/CA定义多个优先级。支持数据分段和重组，提高数据传输效率。CSMA/CA机制应符合IEEE1901-2010相关要求。4、优先级竞争载波模块在优先级解析时间片内，通过特殊声明自身待发送数据的优先级。该特殊声明信号经特别调制，可有效克服多设备信号干扰及传输延本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块,其特征在于：所述的基于高性能载波控制技术的三相宽带载波通信模块包括设在同一个线路板上的载波信号中心处理模块、中央控制模块、载波耦合电路模块、电源转换模块、寄存器模块、三相电能表接口电路模块、载波信号调制与解调模块、信号放大模块;电源转换模块连接380V三相电路；所述电源转换模块电连接中央控制模块；中央控制模块电连接载波信号中央处理模块；中央控制模块电连接寄存器模块、三相电能表接口电路模块；载波信号中心处理模块通过信号调制与解调模块连接信号放大模块，信号放大模块与载波耦合电路模块连接；载波耦合电路与220V/380V电路连接;所述的基于高性能载波控制技术的三相宽带载波通信模块与安装在变压器侧的集中器宽带通信单元进行通信连接并双向传输数字信号,在用户台变压侧安装的宽带载波集抄系统集中器内安装有宽带载波通信模块作为信号头端，安装在台区三相电能表模块插槽内的宽带载波通信模块作为终端，头端与终端之间通过正交频分多路复用技术进行电力线宽带载波通信连接。

【技术特征摘要】
1.基于高性能载波控制技术的三相表宽带载波通信模块,其特征在于：所述的基于高性能载波控制技术的三相宽带载波通信模块包括设在同一个线路板上的载波信号中心处理模块、中央控制模块、载波耦合电路模块、电源转换模块、寄存器模块、三相电能表接口电路模块、载波信号调制与解调模块、信号放大模块;电源转换模块连接380V三相电路；所述电源转换模块电连接中央控制模块；中央控制模块电连接载波信号中央处理模块；中央控制模块电连接寄存器模块、三相电能表接口电路模块；载波信号中心处理模块通过信号调制与解调模块连接信号放大模块，信号放大模块与载波耦合电路模块连接；载波耦合电路与220V/380V电路连接;所述的基于高性能载波控制技术的三相宽带载波通信模块与安装在变压器侧的集中器宽带通信单元进行通信连接并双向传输数字信号,在用户台变压侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗义钊，梁懿，严琦，李榕桂，胡成胜，连大营，
申请(专利权)人：福建网能科技开发有限责任公司，国家电网公司，国网信息通信产业集团有限公司，国网信通亿力科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：福建,35