专利名称：为了快速数据传输而调节建筑物电气配电的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种为了快速数据传输而用于调节建筑物电气配电的方法和装置，例如用于实现各种形式的电信服务，但特别是插座方式的快速互联网接入，以及实现数字音频或者视频信号的传输。
由WO99/30434已经知道这种设备，其中数据可以通过供电网，包括大楼内部的电力网来传输。
另外，由DE195 44 027 C2已知一种用于室内配电系统的总线系统，其中复合使用了三芯或者四芯常规馈电线来作为数据总线导线。
还有在DE196 54 837A1中描述了一种用于建筑自动化领域中的总线系统，其中通过使用耦合变压器实现了低压导线上的输入耦合和输出耦合。
用于快速数据传输的频带带宽从大约1MHz到30MHz以上。到目前为止，根据欧洲标准EN 50065“Signalling on low voltage electricalinstallations in the frequency range 3kHz to 148.5kHz”，布鲁塞尔，1991，的使用规定，只适用于频带范围为低于长波广播频带的9kHz至148.5kHz。在人们感兴趣的更高的频率带宽中没有自由可用的频带去开展新的业务并得到保护。现有的业务如广播、海上或航空无线电以及业余爱好者所使用的无线电的频谱重叠是不可避免的，所以如果没有特别的措施，EMV问题是不能避免的。因为能量供应网是电磁“开放”的结构，它作为天线接收射入的无线电信号并将馈入的高频信号发射出去。特别是在大楼中由于电能的使用会产生多种干扰，因此非常低的传输电平对于可靠的通信来说是不够的。干扰情况在工厂设备中可能特别严重。预料将来在使用根据IGBT的一种非常快速的电源开关时也会使高频干扰现象更加恶化。因此是否能够实现能量供应网上的可靠通信传输取决于技术上和经济上对于各种EMV问题可用的解决方案。从当前的观点来看，20年内电力网可以作为通信媒介起到重要作用。伴随着使用范围的扩大，EMV问题也日益显著，因此对于EMV解决方案连续的适应和补充将是必要的。
电磁的兼容性总是有两方面的情形。一方面，有必要将系统设计成不会对环境产生不被允许的干扰，另一方面，在干扰不超过限制值的环境中，系统必须能够安全、可靠地工作。这两种情况不能分开考虑，应该通过紧密地交互作用来表现。如果在至少部分的生产过程中，在现有的通常缺少对称性的电力网中通过相当简单的做法成功地做到，可以使EMV问题显著减少。
在使用电力网的所有通信应用中，基本上信号传输都是通过导线进行的，所以不会外向产生电磁辐射。技术上这是布线通过的高度对称性和所谓的推挽式操作来实现的。对称意味着通信连接向外和向内的导线紧密地邻近设置，在总量上它们传导的电流大小相等，而电流方向相反。在这种情况下，环境中的电磁场相互补偿，并在很小间隔内降到可检测到的限制以下。这特别适合应用于例如同轴电缆和双绞线中(英文为twisted pair)。但是如果考虑典型的建筑物配电，可以知道，这样理想的对称条件是不能满足的。
然而，另一方面，对电力网配电的高频特性进行的广泛调查得出，在适中的传输电平中信道容量可以达到100Mbit/s。例如在以下参考文献中指出Doster，K.，“Power Lines as High Speed Data TransmissionChannels-Modeling the Physical Limits”，第五届IEEE关于扩频技术及应用国际研讨会学报(ISSSTA‘98)，太阳城，南非(1998年9月)，ISBN 0-7803-4281-X，Vol.2/3，585-589。
几兆比特/秒的连接构造乍看起来是没有问题的。然而，使用电力网的可能性不是无限的，因为由于不对称性，必须考虑到信号的发射，此时无线电业务(长波、中波、短波广播以及业余爱好者所用的波段)可能通过完全自由的解除频率管制而被减弱。研究和开发过去主要集中在电力网上快速数据传输的可行性上面，而现在对于电磁兼容性问题的解决方案提到了前面。必须一方面找出频率分配和建立一个电平限制值之间的折衷的解决方案，另一方面通过适当的对称措施和推挽式反馈以避免过高的信号发射。例如，如果给出一个用于可以可靠通信的传输电平UL，它以伏特为单位，要被馈入到一个插座。首先需要回答的问题是，哪一个电场强度E(单位为伏特/米)可以在指定距离内从所提供的导线得到。答案非常简单，因为除了距离外，E还基本上取决于导线系统的结构、馈电的类型以及其他的多种环境条件。如果建立一个比率E/UL，则会得到一个单位为1/米的特征量，它被表示为电磁耦合系数或天线系数。
从一系列公布的结果来看，如第三届电力线通信及其应用国际研讨会的学报(ISPLC‘99)，Lancaster，英国(1999)，ISBN90-74249-22-1，以及在无线电展示集中讨论会的会议记录“PowerlineCommunication and EMV”，慕尼黑，1997年7月1日，所给出的，以及从单独的测量中得到用于无限制电力网耦合系数的数值K≈10-2/m…10-3/m。这意味着，如果在导线上的传输电平UL＝1V(未经调制的载波，即带宽为0)，在测量距离内(典型地为3米)必须考虑电场强度E＝1…10mV/m(≡60…80dBμV/m)。当关系到将来对于频率分配计划规定(Reg TP的通信1/1999)在所谓的使用规定30的框架内建立限制值时，这些值有着特殊的意义。
发送电平为1V时在大多数配电网上实现良好的通信都是可能的。人们注意到，这里只考虑到窄带的、未经调制的载波，并只能以60…80dBμV/m传导。在标准化的测量中通过宽带调制可以得到显著变小了的值。另外根据本发明，耦合系数可以通过对称电力网的作用显著降低。
在对电力网通信中可能的干扰作用的研究中，必须区分两个不同的电力网层面-电力网层面1变电站与室内接入线的连接，通常为接地电缆。-电力网层面2通过建筑物配电网的连接。
电力网层面1代表了所谓的“最后一里”。对于系统和设备制造商来说，线路的桥接只达到室内接入线一级是不能令人满意的。人们期待甚至于在建筑物内部不再有线缆连接的情况，提供的业务也可以大量地增加，这样，例如一台PC只要将电源插头插入便可以立即“在线”。通过插座连接因特网的这种前景的可行性是毋庸置疑的。然而，从技术上看是不能实现从变电站到插座之间的通用传输的。更多的时候室内接入线代表着电力网层面1结束的一个转接点。设备提供商会对这一层面的运作负责，而层面2的设置在很大程度上取决于房屋或居室所有者的决定。
就电力网结构来说，已知在层面1和2之间存在非常显著的差别。在电力网层面1的领域内最重要的元件毫无疑问是电缆。德国配电网中最常用的电缆是4扇形横截面几何结构，其中三个扇面形成三相交流电系统的相L1、L2、L3，而第四个代表零线或者中性导线，可以在每个室内接入线处接地。如果将高频传输信号在两相上对称地馈入到这样的能量电缆中，其中最好是相对设置的扇面，这样就不需要担心存在无线电发射问题。相应的无线电场测量已经证明了这一点。然而重要的是，由于中性导线的多重接地连接，不要使用中性导线。
在电力网通信中所不希望的电磁能量发射中，能源电缆本身只起到次要的作用。层面1上重要之处为，一方面为变电站的母线系统，另一方面为建筑物配线。在这些方面为达到尽可能小的天线效应必须采用合适的措施。适用于HF的室内接入线以及本发明的主题-建筑物配电的调节，将会在下面来说明。
根据图1，在室内接入线中，在两个高频引入导线1和2中接入了扼流圈3和4，它们对于高频信号来说具有相当高的阻抗，其数量级大约是供电电缆阻抗的5倍。这种情况下耦合输入点的反射系数小于10％。对于扼流圈3和4相应的感应系数的确定，选择最低的传输信号频率是决定性的。基于层面1上电缆的传输特性，参见Dostert，K.，Zimmerman，M.“The Low Voltage Power Distribution Network aLast Mile Access Network-Signal Propagation and Noise Scenario inthe HF-Range”，AEU 54(2000)No.1，pp.13-22，其中频率范围从大约2MHz到10MHz特别适用于电信应用。如果在2MHz下特性阻抗的数量级为50Ω时扼流圈的阻抗可以达到大约125Ω。由此可以得出其感应系数为10μH。
因为扼流圈可以在电力网频率(50Hz)下通过很强的电流，它在典型的室内接入线中可以承受高达40A的电流，所以该数量级的感应系数并不容易实现。由于所需要的结构尺寸，纯粹的空心线圈只有在例外的情况下才予以考虑。更好地是采用特殊的铁氧体材料制成的环形磁心结构，其中其特性不仅由所选取的材料而且也由磁心结构所决定。选择的材料要具有高饱和电感，并且在磁心结构中采用分布式的空心线圈具有优势，因为磁化特征曲线的修正系数由此受到影响，使得饱和度移向处于典型室内接入线值以上的很强的电流。与由磁体生产商的“Kool-Mμ”材料制成的环形磁心相结合可以获得很好的效果。与空心线圈相反，系数达到100的更高的阻抗值可以在100A电力网电流幅度的电力网线的频率范围内获得。
为了清楚地区分电力网层面1和2，根据图1，三个宽带的高频短段路电路5，6，7被应用到室内接地点8处，它们优选地通过适合高频的电容器来实现。适合高频意味着即使在大约30MHz频率下仍然没有寄生的串联电感，它会减小短路电路的效果。合适的电容器的选择是很困难的，因为需要很高的耐压强度，这只有在某种确定的构造尺寸上才能保证。大多数具有足够耐压强度的电容器被卷绕成圆柱形状，因此有产生寄生电感的趋势。通常仅在低于5MHz的频率下需要这样的组成元件。对于更高的频率，所谓的片状电容器是具有优点的，它有着片状的外形，即矩形六面体的形状，其中两个电容器表面交替地用电介质来涂层，作为中介层。因为这里没有出现连续的卷绕导线结构，所以只有很小的寄生电感。只有在最近才出现这种结构模式的电容器，具有所需的高耐压强度，其所需的电容值为50nF。50nF的电容器在2MHz频率下的电阻大约是1.5Ω，由于预接的125Ω的扼流圈，实际上可以获得完美的HF锁闭。
借助于耦合变压器10，用于层面1上的通信的调制解调器9的发送终端级现在可以不依赖于建筑物中所有的电气过程匹配于供电电缆的特性阻抗。由此设计出的过渡点确保了电力网层面1不受用户设备中所有过程的影响。只有这样才能最终确保所提供业务的安全性和有效性。
还需要说明的是，为什么只在高频所作用的两根导线1和2中需要使用扼流圈，而不是在另外两根导线中。通过一条电缆内四根导线紧密的相邻关系，电磁耦合是不可避免的，也就是说，这必然会导致一定的串扰。串扰直接地在耦合点附近是最强的，因为那里发送电平最强。
然而这里还设置有HF短路电路5，6，7，它们可以安全地避免不希望的高频电压形成，因为，在所考虑的频率范围内的导线间的耦合阻抗始终显著大于HF短路电路的阻抗。
同时，这样可在电力网层面1上实现良好的电力网调节，它允许电磁兼容的、以及可接受的，即独立于电力网操作的高频通信。通过建筑物配电网的扩展通信则是接下来所考虑的主题。在建筑物内部，电磁兼容性是一项特别的挑战，因为这里电力网准备(Netzaufbereitung)的可能性是未知的。不管是对于高频绝缘还是对于对称的纯推挽式信号馈送都没有解决办法。因此直到现在必须考虑在导线上的信号电压UL与发射场强度之间的相当强的耦合作用。也就是说，耦合系数可以很容易得到显著高于10-3/m的值。
这里主要的原因就是典型建筑物配电网的结构。即使在电力网层面2上桥接的距离显著地比电力网层面1上的距离短，并且一方面可以使用更高的频率(超过30MHz)，一方面较低的发送电平就足够了，然而电磁兼容性仍然是需要担心的问题，因为不对称的程度特别高。这可以由以下的例子来解释。
用于建筑物内高频通信信号的馈入点是典型的230V电源插座，连到标准的三根导线，也就是一根相引线(L1、L2或L3)，一根零线，以及一根地线。直到现在仍从一根在相引线和零线之间平行的馈入线出发。当一栋楼中所有插座的一个孔必须连到同一个直连可导的零线上，并且连接到接地的零线的室内接入线的时候，此三相在理想情况下是平均分配到插座上的。这些相的传导连接因此只有在低压变压器中才能实现。然而根据图1，高频连接在室内接地点处实现，但是在同时接地的情况下以所有HF信号的短路电路的形式实现。这就通信应用来说是非常不利的，特别是当人们想象一下发送调制解调器由例如L1和N之间的插座馈入，接收调制解调器则设置在具有L2的插座上。如果这两个相超过足够的长度被平行引出，这里只有非常弱的有效信号可以穿过L1和L2之间的串扰而得到。在典型的建筑配电中不可以出现这种情况，使得人们在不利的情况下必须考虑到，即使在发送方与接收方之间距离很短的情况下也有可能发生中断。另一方面考虑到导线的结构也会出现严重的不对称，因为不可能保证，相与连接到插座的零线在整个导线部分中平行且紧凑地相邻放置。它们在极端的情况下甚至可以来自相对的方向。这直接导致了一个在馈电点的很高的共模信号，所以即使在很低的传输功率下也可以观察到明显的电磁波发射。
同时，室内接入线上所需考虑的相短路效应原则上可以通过插入附加的扼流圈在室内一侧来消除，但是由此并不能解决电磁兼容性的问题，因为没有提高导线的对称性。
就现有技术来说，建筑物配电网为快速通信应用所提供的资源开发只可能有非常受限制的扩展。如下面所说明的一种特殊的实施例是对本发明的补充。提供四幅附图作为解释图1带有一个故障电流保护开关的调节后的建筑物电力网(标准)。
图2带有多个故障电流保护开关的调节后的建筑物电力网。
图3带有地线，无故障电流保护开关的调节后的建筑物电力网。
图4无地线，无故障电流保护开关的调节后的建筑物电力网。
作为连接到电力网层面1的室内转接点已经在图1中描述过了。对于电力网层面2本发明基于如下思想，即在通信中利用高频信号将所有的三相和地线配置为“地”，并将零线相对于这个地电位以高频馈送。这可以通过本发明所述的方法达到，在电流计13和故障电流保护开关14之后将扼流圈15接入零线中，使得室内端的零线的电能泄漏形成一个高频“岛”，它与其他的导线及地线只是非常微弱地耦合在一起。扼流圈的构造是非常简单的，因为对于建筑物内部的通信重要的是频率范围要在10MHz以上。而目前电力网层面1和2之间的频率划分仍是进行标准化所要考虑的主题，其中2-10MHz的范围适用于层面1，而大于10MHz的范围适用于层面2。在感应系数约为5μH的时候已经得到了很好的结果。为了避免饱和度的问题，合适的线圈可以被设计成无填充材料的，即作为空心线圈。感应系数为5μH的线圈可以例如用直径为3.5cm长度为8cm的圆筒形空心线圈制成。也可以使用其他形状的线圈，例如圆环形或者螺旋形。对于所考虑的远低于10MHz的通信，可以有目的地使用铁氧体材料以提高感应系数。在层面1上提到的由“Kool-Mμ”材料制成的环形磁心应用在这里就很有优势。
根据图1，地线11与高频绝缘的零线11a之间的高频信号馈送可以通过将调制解调器17借助于变压器18耦合到该导线处来实现。借助于电容器形式的HF短路电路16可以避免高频电流流过故障电流保护开关。这里数量级为50-100nF的电容器容量就足够了，其中需要良好的高频特性。与之相反，对于耐压强度只有很小的要求，因为在这个位置的地线及零线之间只存在很小的电位差。三相19a、19b、19c不是直接参与信号传输的，由于其高频的接地连接，它们对于电磁兼容性具有所希望的屏蔽效应。
由于所述的层面1方向上的调节，所有进来的导线都在室内接入线点高频接地。室内地线11从这个接地点出发，与楼内所有保护接触插座的相应接触点连接。有关标准规定了这种插座的应用。在图1中作为图示表示出四个带有相应地线的插座12a-12d。其他引向所有插座的公共导线为零线。与此相反，如前所述，相通常是根据能源技术的考虑分配在插座上的。关于这种分配则大部分没有
。为了通过建筑物电力网进行通信，调制解调器与插座的耦合始终在地线和零线上以对组成元件17和18所述类似的方式来完成。
本发明所述的用于传导高频信号的零线的应用至今仍没有带来可达到的好处，无论考虑到传输质量，还是考虑电磁兼容性，具体为-地线及零线在正常的情况下几乎处于相同的电位。这意味着在导线之间既不会遇到电力网交流电压也不会遇到干扰信号。因此一方面对于变压器18中电容器耐压强度的要求很低，另一方面甚至可以完全摒弃调制解调器和电力网之间的电位隔离。在最后一种情况下，调制解调器-接地对应于地线电位，并且信号耦合直接通过零线上的电容器来实现。实际上使用变压器是非常有意义的。例如，用于发送终端级阻抗与导线特性阻抗之间的匹配。
-通过将零线与地线可导地连接到室内接入线上，由电力网操作产生的大部分干扰都被短路掉了，所以这些导线间只有非常小的干扰电平存在。此外如图1所示这两根导线实际上总是平行地引入每个插座。因此还有一个在整个大楼中与其他电力网相比对称性相当好的双股线网络，一方面它具有很好的传输特性，另一方面只有很小的信号放射趋势，因为馈入的高频信号以推挽方式经过了相当长的距离由馈入点向外传播。不希望的推挽-并联转换因此只在发送电平已经强烈减弱的时候发生。由此可以从本发明所述的利用建筑物配电网来进行具有明显较小的电磁耦合系统数的快速数据传送的方法出发，例如在RegTP任务中电力线研究(EMV问题研究结果)的框架中，http//www.regtp.de/tech reg tele/start/fs 06.html所确定的。
为了支持三相的高频接地，特别地在大型建筑物的较广的配电网中，例如在配电箱中设置附加的电容器21，22和23是具有优点的。
为实现变电站到插座之间的通用通信还需要图1中所示的两个调制解调器9和17在室内接入线处的连接20。这样的一种“网关”可以例如使用双芯导线或者四芯导线-用于传输方向的隔离-以简单的方式来实现。此外也可以使用同轴导线或者光纤。
尚需解释清楚的重要的一点是采取本发明所述的措施不会影响到电气安全性。特别是故障电流保护开关的工作不会受到防碍或限制。这在技术上可以简单地实现，因为用于快速数据传输的载频远远高于电力网频率，使得各功能的良好频率划分已经很自然地得到了支持。
此外图2至图4表示了本发明所述建筑物配电的特殊实施例，它们与图1中所示的标准不同。
图2涉及到设置有两个故障电流保护开关的建筑物配电。这里所示的原理可以用简单的方式扩展到任意数目的故障电流保护开关。连到供电变压器一侧的室内接入线与图1所示并没有差别。这里三个短路电路201、202和203同样连接到接地点204上。接着是电流计200，在其室内一侧的出口处将扼流圈205接入零线中，这样就可以在整个电力网中获得导线间所希望的高频绝缘。现在紧接着的是故障电流保护开关207和210，其中零线接头的输入和输出端通过用于高频信号的电容器209和211相连接。对于电力网交流电压，电容器具有很高的阻抗，并不起作用。而高频通信信号通过这些电容器流向故障电流保护开关。由此，一方面没有HF电流流过保护开关，另一方面在故障电流保护开关后面获得了零线网208和212各自的良好的HF耦合，所以可以使各部分网络之间实现无问题的通信。调制解调器219，220的信号耦合也以上文所述的具有优点的方法在地线206和零线208、212之间实现。调制解调器与插座的连接是与图1所示相类似地实现的。
图3涉及到一种没有故障电流保护开关，但是设置有地线的建筑物配电。连接到供电变压器一侧的室内接入线与图1中也没有差别。三个短路电路301、302和303也同样连接到接地点304上。接着是电流计300，在其室内一侧的出口处将扼流圈306接入零线307中，这样就可以在整个电力网中获得导线间所希望的高频绝缘。调制解调器308的信号耦合还是以已经描述过的具有优点的方式在地线306和零线307之间实现。调制解调器与作为示例表示的插座310a…b的连接是以与图1中相类似的方式实现的。为了支持三相的高频接地，特别是在大型建筑物中，例如在配电箱中采用附加的电容器311，312，313是具有优点的。
图4涉及一种既没有设置故障电流保护开关，也没有设置地线的建筑物配电。这种过时的配电在德国很少见到，而且有越来越少的趋势。但是本发明也可以采用这种过时技术中对于通过建筑物电力网进行快速通信的有益的部分。
与供电变压器一侧相连的室内接入线与图1仍然没有差别。三个短路电路401，402，403也同样连接到接地点404上。接着是电流计400，在其室内一侧的出口处将扼流圈405接入零线406中，这样就可以在整个电力网中获得导线间所希望的高频绝缘。调制解调器411的信号耦合在高频接地的三相系统407a，407b，407c以及零线406之间借助于变压器412来实现。在插座410中，耦合在两极之间发生。
为了支持三相的高频接地，特别在大型建筑物中，在配电箱中采用附加的电容器408、409是具有优点的。
由于缺少地线，图4中所示的结构有如下缺点-在信号耦合中，传导信号的导线间大约230V的电力网交流电压必须被隔离。相应地，变压器412中的耦合电容要足够耐压，并且此变压器必须实现调制解调器与电力网之间安全的电流隔离。
-图4所示的高频导线系统在结构上的对称性可能低于图1-3中具有共同使用的地线的情形。由此可能造成更高的推挽/并联转换，从而导致更高的信号发射。
-插座的“零位调整”，即插座中从零线到保护接触点之间的连接，就电磁兼容性而言是不利的，因为由此高频信号可以到达所连接的设备的外壳，故而会造成附加的天线效应。
但是对比与迄今为止插座的零线与相之间简单的信号耦合，一般来讲本发明所述的解决方案总是可以在传输质量方面以及电磁兼容性方面得到更好的结果。总的来讲，本发明所述的解决方案所具有的优点是通过整个三相系统在建筑物电力网上高频接地，并且将零线唯一相应于“地”来高频传导的。
在本发明所述的其他实施例中，将扼流圈直接在室内接地点处连接入地线，而不是接入零线，以使地线在整个建筑物中与其余的代表“地”的导线高频绝缘。因为地线在常规的操作中是没有电流的，可以用高磁导率的铁氧体材料来制造扼流圈，这样在很小的结构尺寸下就可以获得高阻抗并由此获得良好的HF绝缘。这里信号耦合也是在零线以及地线之间实现，并随之具有全部所得到的优点。然而就电磁兼容性方面来讲，供给地线高频可能会被证明是不利的，因为由此高频信号可以到达所连接的设备的外壳上，并由此造成附加的天线效应。然而，由于缺少通过扼流圈的预磁化电流，可以很好地实现高频绝缘。
由此可见，在这种配置中人们可以使用较低的发送功率来进行管理，因而提高了的放射可以通过相应的电平降低来补偿。
权利要求
1.为了通过建筑物内部供电网进行快速而电磁兼容的数据传输而对电力网进行调节的方法，其特征在于a)在尽可能临近室内接地点的地方在零线(中性导线)中接入一个电感，它对于所应用的载频具有很高的阻抗，b)在室内接入线处在来自于变电站的三相L1、L2、L3中的两相中接入电感，并且在该电感的变压器一侧上完成用于房屋与变电站之间通信的信号输入或输出耦合，c)在室内一侧的室内接入线处完成所有四根导线到室内接地点的高频短路，d)在设置一个故障电流保护开关的情况下，电感在故障电流保护开关有负载的一侧被接入到零线中，并且在地线与零线室内一侧的接线端之间在故障电流保护开关处会产生高频短路，e)在设置了多个故障电流保护开关的情况下，电感在故障电流保护开关离建筑物远的一侧被接入离室内接地点尽可能近的地方，并且单个的故障电流保护开关高频桥接在其零线接线端。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，用于在建筑物内部进行快速数据传输的信号输入或输出耦合是在建筑物内的每个接线点(典型地为插座)处在零线与地线之间完成的。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于，用于在建筑物内部进行快速数据传输的信号输入或输出耦合是在建筑物内的每个接线点(典型地为插座)处在零线与三相L1、L2或L3中的一相之间完成，其中所有的三相都是高频接地，并且为了支持除了如1c所述的高频短路之外的接地功能，在需要时在建筑物的多个位置将附加的高频短路电路接入到这些相与地线之间。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，在特殊的电力网配置下，将电感串联接入到地线中，使得地线在整个建筑物中与其他的导线和地高频绝缘，并且HF信号的馈入或者在地线与零线之间完成，或者在地线与三相中的一相之间完成，其中零线和/或三相代表高频“地”。
5.用于通过建筑物内部的供电网传输数据的装置，其特征在于，a)将扼流圈(15)串联接入建筑物配电网的零线中，使得整个室内一侧的零线网络在高频上与其余的导线和地相隔离。b)在来自于变电站的三相L1、L2、L3中的两相中在室内接入线处接入具有相当高的感应系数的扼流圈(3，4)，并且用于在房屋与变电站之间进行通信的信号耦合借助于这些扼流圈的变压器一侧上的耦合变压器(10)来实现。c)在室内一侧的室内接入线处，在相与从这些相中的一相到零线之间设置了三个耐压电容器(5，6，7)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，在用于室内接入线的4扇形电缆的情况下，这样来选出用于数据传输的两相，使得这两相在电缆中沿对角线相对设置。
7.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，在采用一个故障电流保护开关(14)的情况下，将扼流圈(15)在故障电流保护开关的负载一侧上接入到零线中，并在地线与零线的接线端的室内一侧之间在故障电流保护开关处设置一个电容器(16)，它将高频信号与故障电流保护开关相隔离。
8.如权利要求5或6所述的装置，其特征在于，在采用多个故障电流保护开关(207，210)的情况下，将扼流圈(205)在故障电流保护开关的馈入端接入。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，扼流圈接入到室内接地点(204)附近。
10.如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，故障电流保护开关(207，210)在其零线接线端处通过电容器(209，210)进行桥接，使得高频信号可以通过故障电流保护开关。
11.如权利要求5至10中任一项所述的装置，其特征在于，用于快速通信的信号耦合在建筑物中的每个接线点处在零线(11a)与地线(11)之间实现，其中地线表示高频地，而零线传导高频信号。
12.-如权利要求5至10中任一项所述的装置，其特征在于，用于建筑物内部快速通信的信号输入或输出耦合在建筑物中的每个接线点处在零线与三相L1、L2或L3中的一相之间实现，其中除了地线之外，这三相也表示高频地。
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，为了支持这种接地功能，高频短路电路(21，22，23)在建筑物中的多个位置被接入到相与地线之间。
14.如权利要求5至13中任一项所述的装置，其特征在于，一个感应系数很高的扼流圈串联接入到地线中，使得地线在整个建筑物中与其余的导线和地之间高频绝缘，并且HF信号传输在地线和零线之间，或者在地线和三相中的一相之间完成，其中零线和/或三相表示高频地。
15.如权利要求5至13中任一项所述的装置，其特征在于，在没有地线的配电网中，将具有足够高的感应系数的扼流圈(405)在电流计的室内一侧串联接入到零线中，使得零线在整个建筑物内与其余的导线和地高频绝缘，并且HF信号传输可以在零线和表示地的三相之间完成。
16.如权利要求5至13中任一项所述的装置，其特征在于，扼流圈(15)这样来实现，将其在仪表机柜或配电机柜的帽型导轨系统上锁紧，并将其直接接入到相应的导线部分中。
17.如权利要求5至16中任一项所述的装置，其特征在于，串联接入到零线中的扼流圈(15)用空心线圈来实现。
18.如权利要求5至17中任一项所述的装置，其特征在于，接入到来自于变电站的三相中的两相上的扼流圈(34)具有一个由铁氧体材料制成的磁心。
19.如权利要求5至18中任一项所述的装置，其特征在于，在建筑物一侧的室内接入线处设置的三个耐压电容器(5、6、7)被放置在室内接地点附近。
全文摘要
本发明涉及一种为了快速数据传输而调节建筑物中的电气配电的方法及装置。分配了从1MHz到高于30MHz的频带范围，用于通过供电系统快速传输数据。在已知的信号耦合方法中，在建筑物中的供电系统成为具有可忽略不计的屏蔽效应和高度不对称性的开放式电磁结构。这导致了较差的传输质量，还会引起电磁兼容性的问题，这意味着在有效信道容量中只有一小部分能被使用。这种对供电系统新的调节方法的目标是提供对称的传输路径，沿该路径高频信号能够基本上无干扰地传输，同时使用低电平发射。通过将电感线圈引入零线，尽可能地接近室内接地点，上述导线高频绝缘，而其余的导线构成了高频接地，高频通信信号在零线和地线之间传输。这使得传输信道具有良好的对称性和很小的干扰，与现有技术中的解决方案相比，这种方案在对资源的利用上有了显著提高。电感线圈可以很容易地引入到零线中，例如，在建筑物的仪表机柜中，创建一个改进了的网络用于高频信号。用于快速数据传输的调制解调器现在就可以在地线和零线之间传输信号。这种耦合可以简单地在每个插座处完成，由于两根传输供电电压的导线是接地的，所以上述耦合所需的设备成本低廉。
文档编号H04B3/56GK1430819SQ01809855
公开日2003年7月16日 申请日期2001年4月18日 优先权日2000年4月19日
发明者克劳斯·多斯泰尔特 申请人:联合企业股份有限公司和无线电产业保护两合公司