一种电力线载波和双向工频通信混合组网方法技术

本发明专利技术为一种电力线载波和双向工频通信混合组网方法，是在台区变压器低压侧电力线安装载波工频集中器，并在低压居民用户电能表处安装载波工频采集器；并将载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道，载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。本发明专利技术利用双向工频通信传输距离远、通信可靠性高、成本低廉的特点，通过与电力线载波通信的混合组网应用，解决电力线载波通信的“孤岛”问题。通过安装载波工频集中器和载波工频采集器，实现了低压居民用户电能信息采集系统下行通信的双通道通信，大大提高了抄收覆盖率和数据准确性，为电能信息采集与管理系统“全采集、全覆盖、全预付费”的建设目标提供了保证。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及通信
，具体涉及。
技术介绍
通信是电能信息采集与管理系统的关键，通信的可靠性直接影响系统的应用效果。目前低压居民用户电能信息采集常用的下行通信方式有低压电力线载波、有线电缆、 短距离无线等，但这些方式均存在一定的缺陷，难以实现100%的抄收覆盖率。电力线载波通信无须架设专用通信线路，直接利用原有的电力线资源，在低压居民用户电能信息采集系统中应用广泛。但低压载波信道的衰减、干扰与随机动态变化限制了载波通信物理层通信能力的提升，从而造成一个或者多个载波通信盲点，可称之为“孤岛”。要解决“孤岛”问题，必须借助电力线载波通信以外的其它通信方式。双向工频通信也是利用电力线进行通信，是在工频电压的过零点附近调制下行电压信号与上行电流信号，利用电网工频电压和电流波形的微小畸变来携带信息的一种特殊电力线通信技术。相对于电力线载波通信技术来说，双向工频通信具有通信距离远，传输可靠性高，成本低廉等特点。工频信号在电力线上传输衰减很小，受电力线的分布电容的影响小，没有驻波和盲区现象。更重要的是，由于工频信号的调制频率在180 600Hz之内，并利用50Hz作为载波频率，与电力线载波信号 3kHz 500kHz的频率范围互不干扰，因此可实现电力线载波和双向工频两种通信信号的同时传输，无须增加任何额外设备，为两种通信方式的混合组网应用奠定了基础。
技术实现思路
针对上述的不足，本专利技术的目的在于，提供一种电力线载波与双向工频通信的混合组网方法，用于低压居民用户电能信息采集系统的下行通道建设，以满足“全采集、全覆盖、全预付费”的系统建设目标。本专利技术提供的，所述方法的装置包括载波工频集中器和载波工频采集器；所述载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互模块、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述下行通信模块包括载波通道和RS485通道；所述主控单元分别与所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块连接；所述载波工频采集器包括主控单元、存储单元、 LCD显示、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述上行通信模块包括红外通道和载波通道；所述主控单元分别与所述存储单元、所述IXD显示、所述外围电路、所述上行通信模块和下行通信模块连接；其改进之处在于，在台区变压器低压侧电力线安装载波工频集中器，并在低压居民用户电能表处安装载波工频采集器；将所述载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道；将所述载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。本专利技术提供的第一优选方案的方法，其改进之处在于，所述工频通道包括过零同步电路和调制解调电路。本专利技术提供的第二优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频集中器的主控单元为ARM处理器。本专利技术提供的第三优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频集中器的存储模块包括闪速存储器和静态存储器。本专利技术提供的第四优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述人机交互模块包括键盘和IXD显示。本专利技术提供的第五优选方案的方法，其改进之处在于，所述外围电路包括硬件时钟和系统电源。本专利技术提供的第六优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块均通过芯片总线连接主控单元；所述载波工频采集器的所述存储单元、所述LCD显示、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块均通过芯片总线连接主控单元。本专利技术提供的第七优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述上行通信模块包括GPRS通道、以太网通道、红外通道、RS232通道；所述载波工频采集器的所述下行通信模块包括RS485通道。本专利技术提供的较优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频集中器的所述工频通道的所述过零同步电路包括依次连接的电压互感器、放大电路、滤波电路、移相电路和电压比较电路；所述调制电路包括依次连接的可控硅和触发保护电路，所述保护电路为阻容滤波电路。本专利技术提供的另一优选方案的方法，其改进之处在于，所述载波工频采集器的所述工频通道的所述过零同步电路包括依次连接的电压互感器、放大电路、滤波电路、移相电路和电压比较电路；所述解调电路包括依次连接的电流互感器、放大电路、滤波电路。与现有技术比，本专利技术的有益效果为本专利技术利用双向工频通信传输距离远、通信可靠性高、成本低廉的特点，通过与电力线载波通信的混合组网应用，解决电力线载波通信的“孤岛”问题。本专利技术通过安装载波工频集中器和载波工频采集器，实现了低压居民用户电能信息采集系统下行通信的双通道通信，大大提高了抄收覆盖率和数据准确性，为电能信息采集与管理系统“全采集、全覆盖、全预付费”的建设目标提供了保证。附图说明图1为本专利技术的电力线载波和双向工频混合组网方案；图2为本专利技术的载波工频集中器结构框图；图3为本专利技术的载波工频集中器的工频通道原理框图；图4为本专利技术的载波工频采集器结构框图；图5为本专利技术的载波工频采集器的工频通道原理框图；图6为本专利技术的载波工频采集器的主程序流程图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。图1是本专利技术的电力线载波和双向工频混合组网方案，其是在台区变压器低压侧电力线安装载波工频集中器，并在低压居民用户电力线与电能表连接之间安装载波工频采集器。所述载波工频集中器下行通道能够实现电力线载波和双向工频两种通信方式。所述载波工频集中器通过连接A、B、C三相低压电力线发送载波和工频下行信号并接收载波上行信号，通过连接配电变压器A、B、C三相电流互感器的出线接收工频通信上行信号。在低压居民用户电能表处安装载波工频采集器，所述载波工频采集器上行通道能够实现电力线载波和双向工频两种通信方式。所述载波工频采集器通过连接220V火线和零线实现载波和工频两种通信信号的收发。该方案以载波为主，工频为辅，两者互相协调，并可自动切换。 当载波信道畅通时，采用速率相对较高的载波通信方式进行通信；当载波信道受阻时，则采用工频通信方式进行通信；当两种通信方式都受阻时，通过中继路由技术解决。图2是载波工频集中器结构框图。本实施例的载波工频集中器包括主控单元MCU、 存储模块、人机交互、外围电路、上行通信和下行通信。主控单元MCU选用基于ARM处理器技术的32bit嵌入式系统级芯片，支持嵌入式操作系统下多种通信方式和复杂中继路由算法应用，同时对工频信号处理和检测算法提供支持。存储模块包括闪速存储器和静态存储器， 闪速存储器用于存储系统程序、电能量数据及路由信息，静态存储器用于存储临时变量，并为系统程序运行提供内存，均通过芯片总线连接MCU。人机交互包括键盘和LCD显示，与MCU 相连，其中键盘是用于人工输入集中器测量点、通信通道等各种设置的参数，LCD液晶显示电路用于集中器运行状态和各种参数的本地显示。外围电路包括硬件时钟、系统电源等，连接MCU。上行通信包括GPRS通道、以太网通道、红外通道、RS232通道，其中GPRS和以太网通道用于与主站的通信，红外通道用于与手持设备的数据交互，RS232串口用于系统调试和维护。下行通信包括载波通道、工频通道和RS485通道，通过串行外设接口连接MCU，其中载波通道和工频通道用于实现与载波工频本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电力线载波和双向工频通信混合组网方法，所述方法的装置包括载波工频集中器和载波工频采集器；所述载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互模块、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述下行通信模块包括载波通道和ＲＳ４８５通道；所述主控单元分别与所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块连接；所述载波工频采集器包括主控单元、存储单元、ＬＣＤ显示、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述上行通信模块包括红外通道和载波通道；所述主控单元分别与所述存储单元、所述ＬＣＤ显示、所述外围电路、所述上行通信模块和下行通信模块连接；其特征在于，在台区变压器低压侧电力线安装载波工频集中器，并在低压居民用户电能表处安装载波工频采集器；将所述载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道；将所述载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。

【技术特征摘要】
1.一种电力线载波和双向工频通信混合组网方法，所述方法的装置包括载波工频集中器和载波工频采集器；所述载波工频集中器包括主控单元、存储模块、人机交互模块、外围电路、上行通信模块和下行通信模块；所述下行通信模块包括载波通道和RS485通道；所述主控单元分别与所述存储模块、所述人机交互模块、所述外围电路、所述上行通信模块和所述下行通信模块连接；所述载波工频采集器包括主控单元、存储单元、LCD显示、外围电路、 上行通信模块和下行通信模块；所述上行通信模块包括红外通道和载波通道；所述主控单元分别与所述存储单元、所述LCD显示、所述外围电路、所述上行通信模块和下行通信模块连接；其特征在于，在台区变压器低压侧电力线安装载波工频集中器，并在低压居民用户电能表处安装载波工频采集器；将所述载波工频集中器的所述下行通信模块中加入工频通道；将所述载波工频采集器的所述上行通信模块中加入工频通道。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述工频通道包括过零同步电路和调制解调电路。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波工频集中器的主控单元为ARM处理ο4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载波工频集中器的存储模块包括闪速存储器和静态存储器。5.如权利要求1所述的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王智慧，李建岐，王立诚，渠晓峰，赵涛，黄毕尧，刘国军，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：11