专利名称：用于电力线通信的电容耦合器的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电力线通信的电容耦合器，更具体地，涉及可连接到通电电力线的电容耦合器。
背景技术：
中压电容电力线耦合器的一个操作问题涉及对带电AC电压线的安装过程。在安装之前，将耦合器中的电容器放电。除在以下不太可能的情况之外，即在将耦合器连接到AC电线的时刻正好是AC电压经过零的时刻，否则将会有仅由耦合器的阻抗限定的充电电流。
物理连接过程不是完全的一次接触，而会经历接触颤动，使得可能有多个不连续的接触时刻和对应的多个电流脉冲。如果将该电容器充电至一个极性的线电压，然后即刻断开并随后以相反的极性重新连接，则会流有甚至更强的充电电流，并且可能伴随瞬间放电。
故障电容器爆炸的最有可能的时刻之一却是在物理连接和最大应力的时刻。在该电容器附近工作的线路工人有受害的危险。
发明内容
本发明的一个实施例是一种信号耦合装置。该信号耦合装置包括一电路，该电路具有(a)用于将信号耦合到电力线的电容器和(b)与该电容器串联的开关。该电路用于在该电力线与另一电路之间的连接。
本发明的另一实施例是一种用于将耦合电容器连接到通电的电力线的方法。该方法包括提供具有与该耦合电容器串联的开关的电路，将该电路的一个端子连接到该带电电力线，并且闭合该开关。
根据本发明方法的另一实施例包括(a)将电容器连接到电力线，(b)将电阻器与该电容器串联连接，以及(c)将开关与该电阻器并联连接，以使该电容器与电路之间的连接生效。
图1表示具有远程启动连接开关的电容耦合器的示意图。
图2表示包括充电电阻器的电容耦合器的示意图，该充电电阻器用于在将该电容耦合器连接到电力线的过程中限制充电脉冲的电流。
具体实施例方式
电容耦合器是用于将信号(例如数据信号)耦合到电力线的装置。本发明限制了在将电容耦合器连接到通电电力线的过程中线路工人受伤的危险，并且限制了在此期间可能发生的其它危险。
在本发明的一个实施例中，电容耦合器包括电容器和与该电容器串联形成开路的开关。该开关可以由线路工人在距该电容器的安全距离处使用拉绳(lanyard)来启动，从而使得在启动时刻没有人员处在附近。另选地，可以通过延时机构来自动启动该开关，从而使线路工人有时间在启动之前使自己远离电容耦合器。这在当开关被启动时电容器爆炸的情况下尤其有利。
图1是根据本发明配置的电容耦合器102的示意图。电容耦合器102包括电容器105和开关120。电容耦合器102连接在电力线100与作为接地电路一部分的扼流圈110之间。
电容器105、开关120和扼流圈110分别具有第一端子和第二端子。电容器105、开关120和扼流圈110相互串联连接。图1示出了一种示例性的串联结构，其中扼流圈110的第一端子接地，扼流圈110的第二端子连接到开关120的第一端子，开关120的第二端子连接到电容器105的第一端子，以及电容器105的第二端子连接到线夹(clamp)125。然而应该注意的是，本发明不局限于如图1中所示的扼流圈110、开关120和电容器105的串联结构。例如，可以将开关120的一个端子连接到电力线100，并且将电容器105连接在开关120与扼流圈110之间。
最初，线夹125与任何线路都不连接，因此电容器的第二端子处于电断开。但最终，如下面所说明的，将线夹125连接到电力线100，并因此使电容器105的第二端子与电力线100相连。
扼流圈110是用于经由通信装置(未示出)所传送的信号的信号频率扼流圈。向该通信设备提供连接115，该连接115与位于扼流圈110的第二端子与开关120的第一端子之间的连接相一致。
使用绝缘材料，例如拉绳130，来启动开关120。拉绳130是一允许线路工人在距电容耦合器102的安全距离处闭合和断开开关120的绳。适当的安全距离取决于诸如电力线100上的电压电平之类的因素，但这种距离优选为至少10米。所述绝缘材料不是必须为绳，而可以是任何合适的形式，诸如，例如杆。将开关120初始设置在它的不导通位置，即断开位置。
另选地，可以使用延时启动开关，从而给线路工人提供足够的时间以移开一段安全距离。例如，延时机构135可以提供10-30秒的延迟，或者任何所需延迟。优选地，延时机构135在开始安装电容耦合器102之前是可操作的，以向线路工人确认该延时机构135工作正常。
用于连接电容器105的方法以以下步骤开始使用箝位电路125将电容器105的上部端子(即第二端子)连接到电力线100。在进行了该连接之后，线路工人使自己位于距电容耦合器102的安全距离处，即在拉绳130的末端处，并且拉动拉绳130，以将开关120的设置改变到它的导通位置，即闭合位置。
尽管在本文中在将电容耦合器102接地的情况下对该方法进行了说明，但是，该方法也可应用在将电容耦合器102连接在两个电力线相位线(phase wire)之间。该方法还可应用于对用作信号频率分路器的电容器的连接，或对用于任何其它目的电容器的连接。
图2表示电容耦合器210的示意图，其在将该电容耦合器210连接到电力线的过程中对充电脉冲的电流进行了限制。与电容耦合器102相似，电容耦合器210包括电容器105和开关120，并且还包括充电电阻器200。另选地，电容耦合器210还可以包括漏泄电阻器205。
充电电阻器200与开关120并联连接，使得电容器105可以在将线夹125连接到电力线110与启动(即闭合)开关之间的一段时间内充电。充电电阻器200的电阻与电容器105的电容的乘积是RC时间常数，其优选为充分地小于工频(power frequency)周期，但是足够大以将初始连接电流限制到一个较小的值。优选地，该RC时间常数小于工频周期的1/10。例如，假定工频为60Hz，由此周期约为16.67ms，则RC应该为大约1.7ms。对于3毫微法拉(nF)的典型耦合电容器，R应该是567k欧姆。对于8kV的相位电压，充电电流将被限制为峰值小于20毫安(mA)。
利用包括在电容耦合器210中的充电电阻器200，在一秒的一小部分内，对于上面的示例，大约是三倍的时间常数，或是5ms内，电容器105两端的电压将接近电力线100上的电压，并且开关120两端的电压将降至其电压的一小部分。因为电容器105两端的电压接近线路电压，所以在启动开关120期间充电电流脉冲的幅度受到限制，由于减小的充电电流脉冲的幅值，所以也降低了电容器105上的应力和电容器发生故障的概率。
当断开电容耦合器210与电力线100的连接时，漏泄电阻器205使电容器105放电。这就避免了否则由存储在电容器105中的电荷引起的对线路工人的伤害。漏泄电阻器205具有的电阻值应该比充电电阻器200的电阻值至少大100倍。
应该理解，本领域的普通技术人员可以对本发明作出各种替换和修改。然而，本发明旨在包括落入所附权利要求范围内的所有这些替换、修改和变型。
权利要求
1.一种信号耦合装置，包括电路，该电路具有(a)用于将信号耦合到电力线的电容器；以及(b)与所述电容器串联的开关，其中所述电路用于连接在所述电力线与另一电路之间。
2.根据权利要求1所述的信号耦合装置，其中所述另一电路是接地电路。
3.根据权利要求1所述的信号耦合装置，其中所述电容器包括用于连接到所述电力线的端子。
4.根据权利要求1所述的信号耦合装置，还包括用于远距离启动所述开关的部件。
5.根据权利要求1所述的信号耦合装置，还包括用于启动所述开关的绝缘绳。
6.根据权利要求1所述的信号耦合装置，还包括用于启动所述开关的延时机构。
7.根据权利要求1所述的信号耦合装置，还包括与所述开关并联的电阻器，其中所述电阻器和所述电容器形成RC时间常数，该RC时间常数充分小于所述电力线上的工频周期。
8.根据权利要求7所述的信号耦合装置，其中所述电阻器是具有第一电阻的第一电阻器，其中所述信号耦合装置还包括第二电阻器，其与所述电容器并联连接并且具有第二电阻，并且其中所述第二电阻比所述第一电阻至少大100倍。
9.一种用于将耦合电容器连接到通电电力线的方法，该方法包括如下步骤提供具有与所述耦合电容器串联的开关的电路；将所述电路的一个端子连接到所述通电电力线；并且闭合所述开关。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述连接步骤包括将所述电容器的一个端子连接到所述电力线。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述闭合步骤包括从远离所述开关的位置来启动所述开关。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述闭合步骤包括使用绝缘绳来启动所述开关。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述闭合步骤包括使用延时机构来启动所述开关。
14.一种方法，包括将电容器连接到电力线；将电阻器与所述电容器串联连接；以及将开关与所述电阻器并联连接，以使所述电容器与电路之间的连接生效。
全文摘要
提供了一种信号耦合装置。该信号耦合装置包括一电路，该电路具有(a)用于将信号耦合到电力线的电容器，和(b)与所述电容器串联的开关。所述电路用于连接在所述电力线和另一电路之间。还提供了一种用于使用这种信号耦合装置的方法。
文档编号H04M11/08GK1723685SQ200380105332
公开日2006年1月18日 申请日期2003年11月3日 优先权日2002年11月6日
发明者耶胡达·切恩 申请人:安比恩特公司