專利名稱：中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力通信工程領(lǐng)域，尤其是一種中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合 裝置，特別適于電力通信部門應(yīng)用。
二.背景技術(shù) 電力線載波通訊是利用電力線用于信號(hào)的傳輸，即將載有信息的高頻信號(hào)調(diào)制加 載于電流上，通過電力線來傳輸，接收端又通過耦合、解調(diào)等方式將有用信號(hào)從電流中分離 出來送給終端用戶，該通信方式具有部署簡(jiǎn)便、免布線等優(yōu)點(diǎn)，自誕生以來一直是通訊技術(shù) 研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)水平的發(fā)展，電力線通信的調(diào)制技術(shù)由最初的傳統(tǒng)模擬調(diào) 制技術(shù)，發(fā)展到擴(kuò)頻技術(shù)，再到正交頻分多路復(fù)用技術(shù)，通訊速率從窄帶載波的每秒幾十到 幾百比特，發(fā)展到每秒200兆比特以上的寬帶載波，電力線通信的信號(hào)傳輸可靠性也獲得 大幅提升。電力線寬帶載波采用基于正交頻分多路復(fù)用的多載波調(diào)制技術(shù)，在較寬的頻率 范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字載波信號(hào)的傳輸，具有遠(yuǎn)超過窄帶載波的通信速率。電力線寬帶載波采用 以太網(wǎng)接口和傳輸控制/網(wǎng)間網(wǎng)協(xié)議，具有完善的鏈路層和網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)保護(hù)與驗(yàn)證，可靠 性大大超過電力線窄帶載波使用的各種輕量級(jí)的結(jié)點(diǎn)組織和中繼算法可比。電力線寬帶載 波通信速率高，可在極短的時(shí)間內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳輸并大大降低遭受突發(fā)干擾的影響，即使一 次通信失敗，也可迅速進(jìn)行重發(fā)，確保數(shù)據(jù)可靠。同時(shí)電力線寬帶載波芯片大都基于高性能 32位核心處理器和高速數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)制造，在技術(shù)等級(jí)和性能上都比窄帶載波具有優(yōu) 勢(shì)。例如一種載波中心頻率為270千赫的窄帶載波使用具有63位偽隨機(jī)碼的直序擴(kuò)頻方 式，可實(shí)現(xiàn)每秒9600位的數(shù)據(jù)通信；而一種電力線寬帶載波方式使用具有1536個(gè)子載波的 正交頻分復(fù)用方式，載波頻率為2到30兆赫，其頻帶利用率很高，可以達(dá)到最高每秒200兆 位的物理層調(diào)制速率，相應(yīng)的傳輸控制層網(wǎng)絡(luò)通信速率為每秒75兆位。為實(shí)現(xiàn)電力線寬帶載波通信信號(hào)在電力線上的加載和提取，需要使用耦合器作為 中間介質(zhì)，主要的形式包括電容耦合器和電感耦合器。在低壓電力線路上，因?yàn)橥ｋ姺奖悖?安裝操作簡(jiǎn)單，電容耦合器和電感耦合器都得到了大量應(yīng)用。在裸線或僅具有簡(jiǎn)單絕緣的 中壓電力線路上，國外的現(xiàn)有技術(shù)是采用電容耦合模式來傳輸信號(hào)，但該模式存在安裝維 護(hù)難度大、成本高等問題，難以大面積推廣；電感耦合器由于存在以下問題而未在國內(nèi)外使 用1.中壓寬帶通信網(wǎng)絡(luò)在中壓架空電力線路上的電感耦合器耐高壓?jiǎn)栴}；2.中壓架空線 路上感抗大，信號(hào)傳輸衰減大的問題；3.安裝不方便，無法在帶電作業(yè)不停電條件下將架 空線耦合裝置安裝在中壓架空電力線上。為此研發(fā)一種能將電感耦合器安裝在已有的中壓架空電力線上實(shí)現(xiàn)電力線寬帶 載波通信的信號(hào)耦合裝置就顯得意義十分重大。
三.

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，組建基于 中壓架空電力線的寬帶通信網(wǎng)絡(luò)，它既能解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，還能解決中壓電感耦合器在電力線路負(fù)荷電流過大時(shí)的磁飽和問題。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用如下方式進(jìn)行本發(fā)明中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，是在中壓架空電力線上設(shè)一架 空線耦合裝置和一電感耦合器；所述架空線耦合裝置是由高壓線圈、高壓信號(hào)連接器、低壓 線圈、低壓信號(hào)連接器組成的信號(hào)交換裝置，可實(shí)現(xiàn)高低壓兩端信號(hào)的交換；所述電感耦合 器是由主體左半圓、主體右半圓、卡箍、扣件和限位突起組成的磁介質(zhì)器件，能將架空線耦 合裝置傳輸?shù)男盘?hào)與中壓架空電力線進(jìn)行耦合。
所述高壓線圈采用絕緣電纜外套高壓冷縮套管，可進(jìn)一步增強(qiáng)其絕緣強(qiáng)度。所述低壓線圈采用高頻信號(hào)電纜，低壓線圈兩端與低壓信號(hào)連接器連接，可實(shí)現(xiàn) 與中壓電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的信號(hào)連接。所述高壓線圈和低壓線圈都以相同方向穿繞電感耦合器1 5圈，低壓信號(hào)連接 器與高壓線圈組成不同變比的高壓變壓器形式，從而提高信號(hào)耦合性能。所述高壓信號(hào)連接器，可在帶電條件下將架空線耦合裝置安裝在中壓架空電力線 上，實(shí)現(xiàn)不停電作業(yè)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.因?yàn)橹恍柙谥袎杭芸针娏€上設(shè)一架空線耦合裝置和一電感耦合器，所以結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單、性價(jià)比高。2.因?yàn)榧芸站€耦合裝置的高壓線圈是采用絕緣電纜并外套高壓冷縮套管，所以能 將架空線耦合裝置傳輸?shù)男盘?hào)與中壓架空電力線進(jìn)行耦合、絕緣強(qiáng)度高、電感耦合器耐高 壓。3.由于低壓線圈采用高頻信號(hào)電纜，低壓線圈兩端與低壓信號(hào)連接器連接，所以 可實(shí)現(xiàn)與中壓電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的信號(hào)連接。4.由于電力線寬帶載波采用基于正交頻分多路復(fù)用的多載波調(diào)制技術(shù)，所以帶寬 高、感抗小、信號(hào)傳輸衰減小。5.由于低壓線圈與高壓線圈組成不同變比的高壓變壓器形式，所以信號(hào)耦合性能 好。6.由于高壓線圈的電流旁路作用，所以能避免出現(xiàn)電感耦合器在電力線路負(fù)荷電 流過大時(shí)的磁飽和問題。7.由于高壓線圈與中壓架空電力線有電連接，處于等電位，利用高壓信號(hào)連接器， 可以在帶電條件下將架空線耦合裝置安裝在中壓架空電力線上，所以能實(shí)現(xiàn)不停電作業(yè)， 安裝維護(hù)方便。本發(fā)明所使用的高壓線圈、高壓信號(hào)連接器、低壓線圈、低壓信號(hào)連接器、主體左 半圓、主體右半圓是市場(chǎng)易購產(chǎn)品，卡箍、扣件、限位突起可依據(jù)電感耦合器的規(guī)格尺寸輕 易制備。
四.


發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)由以下附圖給出。圖1是依據(jù)本發(fā)明提出的一種中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置的結(jié)構(gòu) 示意圖。
圖2是圖1所示電感耦合器的結(jié)構(gòu)主視圖。圖3是圖1所示電感耦合器的結(jié)構(gòu)俯視圖。圖4是現(xiàn)有技術(shù)比較內(nèi)容中的載波頻率范圍圖。圖5是現(xiàn)有技術(shù)比較內(nèi)容中的窄帶載波的頻譜特性曲線圖。圖6是現(xiàn)有技術(shù)比較內(nèi)容中的電力線寬帶載波的頻譜特性曲線圖。圖7是40dB信號(hào)衰減下電力線寬帶通信的速率圖。
圖8是65dB信號(hào)衰減下電力線寬帶通信的速率圖。圖9是架空685米中壓電力線通信(MV-PLC)通信性能測(cè)試圖。附圖中各符號(hào)標(biāo)示表示如下1.架空線耦合裝置1-1.高壓線圈1-2.高壓信號(hào)連接器1-3.低壓線圈1_4.低壓 信號(hào)連接器2.電感耦合器2-1.主體左半圓2-2.主體右半圓2-3.卡箍2-4.扣件2-5.限 位突起以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。 五.
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2、圖3所示，中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置是在中壓架空 電力線上設(shè)一架空線耦合裝置1和一電感耦合器2 ；所述架空線耦合裝置1是由高壓線圈
1-1、高壓信號(hào)連接器1-2、低壓線圈1-3、低壓信號(hào)連接器1-4組成的信號(hào)交換裝置，可實(shí) 現(xiàn)高低壓兩端信號(hào)的交換；所述電感耦合器2是由主體左半圓2-1、主體右半圓2-2、卡箍
2-3、扣件2-4和限位突起2-5組成的磁介質(zhì)器件，能將架空線耦合裝置1傳輸?shù)男盘?hào)與中 壓架空電力線進(jìn)行耦合，限位突起2-5能保證扣件2-4不左右移動(dòng)，通過扣件2-4的鎖緊螺 栓能將主體左半圓2-1與主體右半圓2-2抱合。高壓線圈1-1采用絕緣電纜外套高壓冷縮 套管，可進(jìn)一步增強(qiáng)其絕緣強(qiáng)度；低壓線圈1-3采用高頻信號(hào)電纜，低壓線圈1-3兩端與低 壓信號(hào)連接器1-4連接，可實(shí)現(xiàn)與中壓電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的信號(hào)連接；高壓線圈1-1 和低壓線圈1-3都以相同方向穿繞電感耦合器2 —至五圈，低壓信號(hào)連接器1-4與高壓線 圈1-1組成不同變比的高壓變壓器形式，從而提高信號(hào)耦合性能；高壓信號(hào)連接器1-2，可 在帶電條件下將架空線耦合裝置1安裝在中壓架空電力線上，實(shí)現(xiàn)不停電作業(yè)。與大多使用擴(kuò)頻、跳頻等通信方式的電力線窄帶載波，電力線寬帶方式在應(yīng)用實(shí) 施上有很多類似的地方，如借助電力線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)間免布線或少布線，但在通信機(jī) 制、通信協(xié)議、載波和調(diào)制方式等方面具有巨大的差別，如圖4和下表表1。如圖5所示，窄帶載波使用具有63位偽隨機(jī)碼的直序擴(kuò)頻方式，中心頻率270kHz， 可實(shí)現(xiàn)9600bps的數(shù)據(jù)通訊。如圖6所示，電力線寬帶使用具有1536個(gè)子載波的正交頻分復(fù)用(OFDM)方式，載 波頻率為2M 30MHz，其頻帶利用率很高，可以達(dá)到最高200Mbps的物理層調(diào)制速率，相應(yīng) 的網(wǎng)絡(luò)TCP通信速率為75Mbps。在不同信號(hào)衰減條件下，電力線寬帶通信的性能如圖7和 圖8所示。即實(shí)現(xiàn)信號(hào)在中壓架空電力線上的傳輸。表1窄帶和電力線寬帶的技術(shù)比較 通過表1比較，相比窄帶載波，電力線寬帶通信方式具有較高的技術(shù)水平和性
能，在速率、可靠性、擴(kuò)展性上的優(yōu)勢(shì)尤為明顯。通過圖9比較，在相同高685米IOKV架空線上進(jìn)行停電、空載、負(fù)載線路狀態(tài)的 MV-PLC通信性能對(duì)比測(cè)試，得出如下結(jié)論(1)三種線路狀態(tài)，都能滿足MV-PLC通信要求；(2)在三種線路狀態(tài)下，空載狀態(tài)下效果最好、負(fù)載狀態(tài)效果其次、停電狀態(tài)排最 后；(3)線路接地與線路負(fù)荷對(duì)MV-PLC通信性能效果有一定影響。
權(quán)利要求
中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，是在中壓架空電力線上設(shè)一架空線耦合裝置〔1〕和一電感耦合器〔2〕；所述架空線耦合裝置〔1〕是由高壓線圈〔1-1〕、高壓信號(hào)連接器〔1-2〕、低壓線圈〔1-3〕、低壓信號(hào)連接器〔1-4〕組成的信號(hào)交換裝置，可實(shí)現(xiàn)高低壓兩端信號(hào)的交換；所述電感耦合器〔2〕是由主體左半圓〔2-1〕、主體右半圓〔2-2〕、卡箍〔2-3〕、扣件〔2-4〕和限位突起〔2-5〕組成的磁介質(zhì)器件，能將架空線耦合裝置〔1〕傳輸?shù)男盘?hào)與中壓架空電力線進(jìn)行耦合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，其特征是所述高 壓線圈〔1-1〕采用絕緣電纜外套高壓冷縮套管，可進(jìn)一步增強(qiáng)其絕緣強(qiáng)度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，其特征是所述低 壓線圈〔1-3〕采用高頻信號(hào)電纜，低壓線圈〔1-3〕兩端與低壓信號(hào)連接器〔1-4〕連接，可實(shí) 現(xiàn)與中壓電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的信號(hào)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，其特征是所 述高壓線圈〔1-1〕和低壓線圈〔1-3〕都以相同方向穿繞電感耦合器〔2〕1 5圈，低壓信號(hào) 連接器〔1-4〕與高壓線圈〔1-1〕組成不同變比的高壓變壓器形式，從而提高信號(hào)耦合性能。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，其特征是所述高 壓信號(hào)連接器〔1-2〕，可在帶電條件下將架空線耦合裝置〔1〕安裝在中壓架空電力線上，實(shí) 現(xiàn)不停電作業(yè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種中壓架空電力線寬帶通信的電感耦合裝置，它是在中壓架空電力線上設(shè)一架空線耦合裝置和一電感耦合器；所述架空線耦合裝置是由高壓線圈、高壓信號(hào)連接器、低壓線圈、低壓信號(hào)連接器組成的信號(hào)交換裝置，可實(shí)現(xiàn)高低壓兩端信號(hào)的交換；所述電感耦合器是由主體左半圓、主體右半圓、卡箍、扣件和限位突起組成的磁介質(zhì)器件，能將架空線耦合裝置傳輸?shù)男盘?hào)與中壓架空電力線進(jìn)行耦合，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性價(jià)比高、能將架空線耦合裝置傳輸?shù)男盘?hào)與中壓架空電力線進(jìn)行耦合、絕緣強(qiáng)度高、電感耦合器耐高壓、可與中壓電力線寬帶網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備的信號(hào)連接、帶寬高、感抗小、信號(hào)傳輸衰減小、信號(hào)耦合性能好、能避免出現(xiàn)電感耦合器在電力線路負(fù)荷電流過大時(shí)的磁飽和、可不停電作業(yè)，安裝維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，適于電力通信部門應(yīng)用。
文檔編號(hào)H04B3/54GK101847500SQ20101015599
公開日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者戴新文, 林泓生, 梁開棟, 王國度 申請(qǐng)人:福建省電力有限公司龍巖電業(yè)局