本发明专利技术提供一种测量由电力线承载的工频电流的参数的方法。所述方法包括（ａ）经由对来自电力线的通信信号进行耦合的电感耦合器，将流经所述电力线的工频电流转换成工频电压；（ｂ）从所述通信信号中分离所述工频电压；以及（ｃ）根据所述工频电压确定所述工频电流的参数值。也提供了一种测量所述参数的系统和装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及电力线通信(PLC)，尤其涉及使用一种电力线电感耦合器来测量电力线上的工频电流，以及经由PLC网络传送所述测量结果，所述相同的电感耦合器是PLC网络的一组件。
技术介绍
在电力线通信系统中，工频一般是在50-60赫兹(Hz)的范围内，数据通信信号频率大于1MHz左右，并且一般是在1MHz-50MHz的范围内。用于电力线通信的数据耦合器耦合电力线与诸如调制解调器之类的通信设备之间的数据通信信号。 这种数据耦合器的一种实例是电感耦合器，包括芯子(core)和沿该磁芯的一部分卷绕的线圈。该芯子由磁性材料制成并包括一个孔。所述电感耦合器作为变压器进行操作，并位于电力线上，从而使电力线穿过该孔并充当所述变压器的初级线圈，所述电感耦合器的线圈充当该变压器的次级线圈。所述数据通信信号经由所述芯子在所述电力线与次级线圈之间进行耦合。所述次级线圈接着耦合到所述通信设备上。 一种测量电力线中工频电流的技术是采用一耦合到所述电力线上的电流变压器，其中所述电流变压器具有一通过电表或其它电流感测设备短路的次级线圈(secondary short-circuited)。可替换地，在开路次级线圈(open-circuited secondary)的情况下，初级电流(primarycurrent)感应产生与初级电流成比例的次级电压(secondary voltage)。
技术实现思路
本专利技术提供了一种测量由电力线承载的工频电流的参数的方法。所述方法包括(a)通过对来自电力线的通信信号进行耦合的电感耦合器，将流经电力线的工频电流转换成工频电压；(b)将所述工频电压从所述通信信号中分离出来；以及(c)根据所述工频电压确定所述工频电流的参数值。本专利技术还提供了一种测量所述参数的系统和装置。 附图说明 图1A说明了一种配置成测量流经电力线的电流的系统。 图1B是图1A的系统的示意图。 图1C是图1A的系统的方框图，并提供了操作通信节点的额外细节。 图2是为PLC信号和电流感应电压信号(current sense voltagesignal)采用了单独的电缆的系统的方框图。 图3是感测第一电力线中的电流并感测第二电力线中的电流的系统的方框图。 图4是配置成测量流经电力线的电流的另一系统的方框图。 图5是通信节点的一部分的示意图，并示出了高通滤波器和低通滤波器的示例性实施方式。 图6是图4的系统的一部分的示意图，并示出了旁路模块的示例性实施方式。 图7是参照电源电压的相位，测量中压电力线的电流的相位的系统的方框图。 图8是配电网的一部分的方框图，其配置成测量在所述配电网内各个位置处的功率参数。 具体实施例方式 伴随着电感耦合器的高频操作，它的次级电路输出包括高频PLC信号和工频电流感应电压，其可被分离并被分别处理。 图1A说明了配置成测量流经电力线103的电流的系统100，以及图1B是配置成测量流经电力线103的电流的系统100的示意图。系统100包括电感耦合器，即耦合器105和通信节点112。 耦合器105包括磁芯，即芯子106，其具有穿过其中的孔108。耦合器105作为电流变压器进行操作，并位于电力线103上，从而使电力线103穿过孔108并充当耦合器105的初级线圈，该初级线圈在图1B中示意性地表示为初级线圈102。耦合器105还包括次级线圈107。次级线圈107经由一对导线110a和110b耦合到通信节点112上，该导线共同指定为次级线圈对110。 电力线103承载(a)工频电流，即在电压13KV以及频率50-60Hz下的200安培的电流；以及(b)PLC信号，这里亦称作数据信号，即具有频率范围1MHz到50MHz的10伏特峰-峰信号。耦合器105经由芯子106感应地耦合电力线103与次级线圈对110之间的信号。更尤其是，耦合器105双向耦合电力线103与次级线圈对110之间的PLC信号，并将来自电力线103的工频电流信号转换成次级线圈对110两端的工频电压。 电力线103承载工频电流，即I101，具有频率f。初级线圈102具有电感Lp和电抗Xp，其中 Xp＝2πfLp。 穿过芯子106的电力线103的电抗小于每工频10毫欧。由于涉及在MHz频率上操作的多重问题，因此Lp为一低值。这些包括高频磁芯的相对渗透率以及由仅通过孔108一次的电力线103表示的单匝初级线圈(single turn primary)，相对渗透率范围通常在100到1000之内。例如，对于f＝60Hz和Lp＝3μH来说， Xp＝2πfLp＝1.13毫欧。 I101流经初级线圈102，以及根据欧姆定律，初级线圈102两端的初级电压降Vp的量值是由下式给定 Vp＝XpI101。 次级线圈107两端感应产生次级电压，即工频电压。次级电压，亦称为电流感应电压(current sense voltage)Vs，与初级压降Vp成比例，并由下式给定 Vs＝kVp， 其中k是耦合器105的耦合系数。测量Vs允许计算 I101＝Vp/Xp＝Vs/(kXp)。 定义跨导纳为 Y＝1/(kXp)， I101可计算为 I101＝YVs。 芯磁的B-H曲线开始为直线，从0电流上升到某值，例如200安培，接着随着其进入上升饱和的区域，其斜率开始下降。“低电流”指的是低于该“弯曲(knee)”部的任意电流。对于低电流来说，Y是常量。芯子106在高于I101的某一值时开始饱和，并随着I101增大而导致Y降低。Y对I101的依赖性可被测量，并在下式的计算中被补偿 I101＝YVs。 为了说明所涉及的量值，假定工频为f＝60Hz，耦合器105具有初级电感Lp＝1μH。假设k＝0.9。那么 Xp＝2πfLp Xp＝(2π)(60)(1μH) Xp＝377微欧姆 以及 Y＝1/(kXp) Y＝1/(0.9(377微欧姆)) Y＝2950姆欧。 对于I101＝200安培电力线电流来说 Vs＝kXpI101 Vs＝0.9*377微欧姆*200安培 Vs＝68毫伏。 对于本实施例，电流测量装置接收该68毫伏的电流感应电压，跨导纳Y＝2950姆欧乘以该电流感应电压，并计算电力线电流I101＝200安培。经由其跨导纳，耦合器105将所述电力线电流转换成电流感应电压。 通信节点112包括感测该电流感应电压Vs的模块。通信节点112还包括从所述电流感应电压Vs计算I101的模块，然而作为替代，通信节点112可将表示所述电流感应电压Vs的数据传送到另一计算I101的装置中。 图1C是系统100的方框图。通信节点112包括滤波器模块115、调制解调器130、数据处理器135、模拟处理器140、均方根-直流(r.m.s-to-dc)转换器145以及模数转换器(A/D)150。 滤波器模块115包括高通滤波器116和低通滤波器117。高通滤波器116通过PLC信号并阻挡工频电压。低通滤波器117通过工频电压并阻挡PLC信号。低通滤波器117输出经滤波的电流感应电压。该经滤波的电流感应电压实质上和所述电流感应电压Vs相同。 调制解调器130耦合到滤波器模块115，尤其是耦合到高通滤波器116。调制解调器13本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种方法，包括： 经由对来自电力线的通信信号进行耦合的电感耦合器，将流经所述电力线的工频电流转换成工频电压； 从所述通信信号中分离所述工频电压；以及 根据所述工频电压确定所述工频电流的参数值。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：耶胡达塞伦，
申请(专利权)人：安比恩特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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