配电零序网络双向载波通信系统技术方案

本发明专利技术是一个配电网载波通信系统，利用配电零序网络传输音频载波信号，不受电网负荷的影响．星形连接的耦和合设备可以在配电线路的任意处接入电网，载波信号可以在该电网所有星形中性点注入或接收，以建立一个１：ｎ的双向通信系统．载波频率选在配电零序网络传输的通带内时，每个注入点的功率可以小于６－５０瓦．该双向载波通信系统可以为电网负荷的监控和自动抄表，以及配电操作和电网自动化设施等经济地提供通信．（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一个通过电力线传输的通信系统，更具体地说是一个配电网传输音频载波信号的通信系统。即用音频将脉冲指令或信息进行调制，通过配电网在变电站与电力用户之间传递，作为负荷管理配电操作等自动化设施的信号通道。 对用电负荷进行控制和管理，使电力消费在一定程度上适应已有的发供电能力，是一项节约能源和投资的措施。目前国外技术比较成熟应用较广的是利用三相电网进行单向传递的音频控制，(水利电力消息-电力，NO 11·12·1978)即由控制中心或变电站对被控制对象进行下行操作而无信号返回及上行通信。随着负荷管理系统的发展，以及电网自动化水平的提高，对上行通信的要求将日趋迫切。近年来一些工业化国家如瑞士兰特斯·吉尔公司、美国威斯康星电力公司和纽英格兰电力公司及日本东京电力公司等对双向工作的音频传输方式和控制系统进行了研究和应用，但存在所需注入的功率大和影响电压质量等一些问题。由于上述国家的商业和居民用电占有全部用电量的较大比重，要求音频控制信号传送到配电网低压侧的所有控制点，因此往往采用三相注入或单相注入，造成电网负荷对信号能量的吸收影响，信号向上一级电网的渗漏也造成能量损失和干扰邻近电网的音频控制系统，采用三相注入或单向注入所需的注入功率一般为电网负荷最大需要量的千分之一，这给音频控制系统的经济性和双向系统的实施带来影响。此外，利用无线电传输的双向系统，也因干扰等因素使实际应用受到限制，美国专利U.S.P 3，967，264和U.S.P4，065，763也分别介绍了利用配电网进行通信的系统。 对于非工业用电比例较小的国家和地区，因主要控制对象为高压用户和配电装置，将音频信号传输到配电网的低压侧是不必要的。 本专利技术的目的在于降低配电网传输音频信号的注入功率，实施双向音频控制和电网自动化管理。 配电网络通常采用中性点不接地或经消弧线卷接地的方式，其零序通路对上一级电网和下一级电网来说被变压器的三角形或不接地星形绕组所隔离，在该零序网络施加音频电压，只能作用于本级电网，并且不受系统和负荷的影响。 本专利技术的技术特征在于利用星形连接的耦合设备的中性点注入信号，由配电零序网络进行传输。 双向音频通信采用的零序耦合电路如图-1所示。所说的双向通信系统由设在变电站或用户的控制单元A-1、A-2、……、A-n和配电网构成，其控制单元n的多少由这些单元对电网的正常运行造成的影响所限定。每个控制单元都是类似的。以控制单元A-1为例，其中1、2、3是星形连接的阻抗元件，4为阻抗元件或导线，5为提供和接收信号的通信装置。任一控制单元的注入信号可以被其他所有控制单元接收。配电网的正常运行允许这些设备在其线路的任意处接入或退出。设在变电站的通信装置可通过电缆或运动通道联到电网调度中心，用户处的通信装置可通过逻辑部件接到指定的计量表计或执行机构。 该音频通信系统的设计因素主要有以下几点 1.音频频率的选择主要考虑配电网的传输特性和避开电网谐波的影响。分析和测试表明，配电零序网络具有带通滤波特性，通频带的截止点主要由电网的电感和对地电容所决定，在音频范围内存在最佳传输频率。 2.注入功率主要由本系统阻抗、电网情况以及该通道的衰减所决定，测试表明，小于6～50瓦的注入功率可保证一般配电网全部控制区域的信号噪声比具有足够的水平。 3.工频影响，这种音频传输方式对电网的运行方式没有特定的限制，例如中性点消弧线卷的投切等等，星形连接的耦合设备可使工频电压对通信装置的影响最小，发送和接收信号的频带具有一定的宽度，星形连接的阻抗元件的参数和控制单元的数目n由对电网的正常运行造成的影响所限定。 4.推荐的控制单元可参照下述方法设计阻抗元件1、2、3选择为等值电容器，4为电感，三个电容并联值与电感值对信号频率产生谐振。 本专利技术与已有技术相比具有以下特点 1.零序耦合方式使注入功率不受电网负荷的影响，比三相和单相注入的功率大为降低。 2.采用星形连接的耦合设备使信号注入点的选择不受限制，为双向音频传输提供了技术条件。 3.注入到配电网的信号对其运行和负荷及邻近电网没有影响和干扰。 4.利用配电零序网络具有的带通滤波特性，可使信号传输效果最佳，并且具有一定的频带宽度。 电网调度中心与各被控用户之间的双向通信是负荷管理和配电控制以及电网自动化的重要基础。负荷管理包括对负荷的监视和控制，以及对多种电价表，定量器和需量表等的控制记录和调整。配电操作包括对可控的电容器组和线路开关的监视和控制，以及电压分头的调整等。电网自动化包括自动秒表、故障寻找与排除及其它自动控制和操作。上述控制和管理是目前单向通信系统不能胜任或无法实现的，实现经济而可靠的双向通信具有重要意义和实际效益。 在一个供电半径为10公里的10KV配电网上进行了实际测试，证实了该方案的可行性。采用一台中心频率为2630赫输出功率为5瓦的注入设备和每相容量为3000PF的耦合电容器可将其信号传送到全网，接收信号电平为-1奈，频带宽度为700赫。 设计制作上述参数的通信装置在技术上是显而易见的，在此不再叙述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个配电网载波通信系统，它是由提供和接收载波信号的通信装置、配电线路以及连接它们的耦合设备所组成，本专利技术的特征在于利用配电线路与大地构成的零序网络传输载波信号，可以在配电线路的任意处接入电网的星形连接的耦合设备，通过其中性点注入的载波信号可以沿配电线路传输到所有类似连接设备的星形中性点处。配电网的所有星形中性点均可以注入或接收载波信号。

【技术特征摘要】
1、一个配电网载波通信系统，它是由提供和接收载波信号的通信装置、配电线路以及连接它们的耦合设备所组成，本发明的特征在于利用配电线路与大地构成的零序网络传输载波信号，可以在配电线路的任意处接入电网的星形连接的耦合设备，通过其中性点注入的载波信号可以沿配电线路传输到所有类似连接设备的星形中性点处。配电网的所有星形中性点均可以注入或接收载波信号。2、如权利要求1所规定的系统，其特征在于利用具有带通滤波特性的配电零序网络传输载波信号，载波信号的频率应选择在音频范围内的通频带上。3、如权利要求1所规定的系统，其特征在于星形连接的耦合设备至少由三个阻抗元件组成，三个独立的端点分别接到配电线路的三相导线上，而三个相互连接的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：温健，陈崇浩，赵建中，
申请(专利权)人：温健，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]