一种特征电流信号检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种特征电流信号检测电路，其中，包括：高通滤波器，滤除工作频率信号外的噪声；信号放大回路，同时对工作频率信号及邻频噪声进行放大，但对工作频率信号的增益大于对邻频噪声的增益；噪声放大回路，同时对邻频噪声及工作频率信号进行放大，但对邻频噪声的增益大于对工作频率信号的增益；差分放大器，将噪声作为负反馈，利用经噪声放大回路增益的邻频噪声消除信号放大回路里的噪声，本发明专利技术实现了在大电流噪声的电力线上的电流信号的有效检测，能在大电流噪声环境下，利用噪声固有的频率特征与信号电流频率的特征规律，通过对邻频噪声差分抑制，大幅度降低了邻频噪声对信号的干扰。号的干扰。号的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种特征电流信号检测电路


[0001]本专利技术属于电路设计
，具体涉及一种特征电流信号检测电路。

技术介绍

[0002]当前电力线载波通信，通常使用电压信号作为载体，采用电压信号作为传输载体时，其传播方向具有向四周扩散的特性。即以信号发送点为原点，沿电力线向外传输，信号不具有固定方向性，信号经由发送点发送到电网后，在信号强度允许范围内，其他节点均能接收到信号。
[0003]如图1所示，分支箱2
‑
2节点向电网注入信号，信号既可以被分支箱1接收到，也可以被分支箱3
‑
x接收到，当信号强度足够时，全变压器下的所有节点均能接收到。
[0004]当前所用的高速电力线载波通信（HPLC）技术，就是利用这一特性进行全台区通信的。这是采用电压信号进行电力线载波通信的优点，但这同时也造成了一些功能无法实现，当希望处于下游的设备发送的信号只允许处于其上游的设备接收到，而处于其他支路的设备不允许接收到。
[0005]如图1所示台区，用户所用的所有电流，均经过分支线路，从变压器取得。所以，在下游的设备将信号调制成电流信号，拉动支路的电流有特征的波动，上游设备通过检测这种电流的波动，区分流过本支路的电流是有效信号，还是噪声。利用电流的来源及单向性，即可实现下游设备向其所在的支路的上游设备单向传输信号，而不会不被其他支路的设备检测到。利用这一特性可以实现电气链接拓扑自动识别。
[0006]但是在实际低压台区下，线路中的电流并不是干净的正弦信号，除基波外包含大量谐波与噪声。
[0007]图2为低压电网中电流波形、电压波形及电流的FFT分析，图2中上方为电流波形，中部为电压波形，下方是对电流波形进行FFT频谱分析，由图2可以看出，一般电力线上的电流（用电电流）包含大量谐波与噪声。因此，如在下游节点注入信号电流，信号电流将与电网中的电流融合。在这种情况下，为了实现对下游电流信号的有效检出，通常做法是：加大信号电流，而加大信号电流直接带来的后果是信号发射端的功率增大。
[0008]在对电网注入信号电流时，其发射功率Ps与发射电流Is的关系满足下式所列：Ps=Ue*Is,其中Ue为电网电压。
[0009]目前中国低压台区的单相电压通常为220Vac,即使发射信号电流为0.5A，发射功率也将大到110W。如此大的发射功率，发射端因功率过大极易损坏，而实际电力线路中的总电流通常高达几百A，其各次谐波分量也高达几十A。信号电流很容易被谐波与噪声电流所淹没，以往传统的检测电路也难以检测出信号电流。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种特征电流信号检测电路，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0011]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种特征电流信号检测电路，其中，包括：信号放大回路，同时对工作频率信号及邻频噪声进行放大，但对工作频率信号的增益大于对邻频噪声的增益；噪声放大回路，同时对邻频噪声及工作频率信号进行放大，但对邻频噪声的增益大于对工作频率信号的增益；差分放大器，将噪声作为负反馈，利用经噪声放大回路增益的邻频噪声消除信号放大回路里的噪声。
[0012]优选的，所述信号放大回路包括高通滤波器及带通滤波器，且所述噪声放大回路包括高通滤波器及带通滤波器。
[0013]优选的，所述信号放大回路对邻频噪声的增益等于噪声放大回路对邻频噪声的增益。
[0014]优选的，所述信号放大回路接入差分放大器同相端，所述噪声放大回路接入差分放大器反向端。
[0015]优选的，输入端设有高阻跟随器，输出端设有偏置放大器。
[0016]优选的，所述信号放大回路放大后的输出信号为：Ss=As*Si+Bs* N(2n+1)，其中，As>Bs，Ss为信号放大回路放大后的输出信号，As为信号放大回路对工作频率信号的增益，Bs为信号放大回路对邻频噪声的增益，Si为输入工作频率信号，N(2n+1)为输入邻频噪声。
[0017]优选的，所述噪声放大回路放大后的输出信号为：Sn=αs*Si+βs* N(2n+1)，其中，βs>αs，Sn为噪声放大回路放大后的输出信号，αs为噪声放大回路对工作频率信号的增益，βs为噪声放大回路对邻频噪声的增益，Si为输入工作频率信号，N(2n+1)为输入邻频噪声。
[0018]优选的，所述差分放大器放大后的输出信号为：S=C*[(As
‑
αs)Si+( Bs
‑
βs)Sn]，其中，C为差分放大器的增益系数。
[0019]优选的，所述噪声放大回路内高通滤波器与增益调整电路连接，且所述噪声放大回路内带通滤波器与选频电路连接。
[0020]优选的，所述增益调整电路用于调节噪声放大回路增益，且所述选频电路用于调节噪声放大回路中心频率。
[0021]本专利技术的技术效果和优点，该特征电流信号检测电路：1、实现了在大电流噪声的电力线上的电流信号的有效检测，能在大电流噪声环境下，利用噪声固有的频率特征与信号电流频率的特征规律，通过对邻频噪声差分抑制，大幅度降低了邻频噪声对信号的干扰；2、大幅降低了低频与高频噪声的干扰，提高了信噪比与检测的成功率。
附图说明
[0022]图1为HPLC通信中电压模式通信与电流模式通信的区别；图2为低压电网中电流波形、电压波形及电流的FFT分析；图3为低压电力线上电流波形的FFT分析与电流信号频率选择；图4为检测电路的增益频率响应曲线的要求；图5为本专利技术电路原理框图；图6为本专利技术电路图；图7为有、无邻频噪声差分抑制技术的频率增益对比；图8为同一噪声环境下，有、无邻频噪声差分抑制技术输出信号波形。
具体实施方式
[0023]下面将结合本专利技术实施例中的附图1
‑
8，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]在实际低压配电网中，电流互感器一般用于对电流的测量或计量，本专利技术可以共用计量用的电流互感器，也可以单独外挂电流采样互感器,在共用电流互感器时，要求具有高输入阻抗与低的插入噪声。
[0025]我国低压配电网络采用50Hz交流电，其电流的基波为50Hz，且富含大量的3，5，7
……
等奇次谐波，如图2所示，图2为低压电网中电流波形、电压波形及电流的FFT分析，图2中上方为电流波形，中部为电压波形，下方是对电流波形进行FFT频谱分析，由图2可以看出，一般情况下谐波频率越高，其幅值越低，频率越接近基波，幅值越高。
[0026]为了让信号电流更容易被检测出来：1、为避免通信电流被谐波电流淹没，信号电流频率一般选择为奇偶次谐波之间。如选择825Hz（位于16次800Hz与17次850Hz之间），或者1820Hz（位于36次1800Hz本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种特征电流信号检测电路，其特征在于，包括：信号放大回路，同时对工作频率信号及邻频噪声进行放大，但对工作频率信号的增益大于对邻频噪声的增益；噪声放大回路，同时对邻频噪声及工作频率信号进行放大，但对邻频噪声的增益大于对工作频率信号的增益；差分放大器，将噪声作为负反馈，利用经噪声放大回路增益的邻频噪声消除信号放大回路里的噪声。2.根据权利要求1所述的一种特征电流信号检测电路，其特征在于：所述信号放大回路包括高通滤波器及带通滤波器，且所述噪声放大回路包括高通滤波器及带通滤波器。3.根据权利要求1所述的一种特征电流信号检测电路，其特征在于：所述信号放大回路对邻频噪声的增益等于噪声放大回路对邻频噪声的增益。4.根据权利要求1所述的一种特征电流信号检测电路，其特征在于：所述信号放大回路接入差分放大器同相端，所述噪声放大回路接入差分放大器反向端。5.根据权利要求1所述的一种特征电流信号检测电路，其特征在于：输入端设有高阻跟随器，输出端设有偏置放大器。6.根据权利要求1所述的一种特征电流信号检测电路，其特征在于，所述信号放大回路放大后的输出信号为：Ss=As*Si+Bs* N(2n+1)，其中，As>Bs，Ss为信号放大回路...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈又丰，李苏华，王海萍，付凤凤，张建兴，孙金良，
申请(专利权)人：江苏米特物联网科技有限公司，
类型：发明
国别省市：