专利名称：电力工频通讯系统总站装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电力工频通讯系统总站装置背景技术目前，电力通讯多采用常规载波和扩频载波，这些方法存在成本高，需中间设备(如中继装置等)，对信号的频带有一定的要求，传输距离近，只能在一个电压等级范围内传输等缺陷。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种无任何附加设备和无需改造工频电力网络，能够完全利用现有工频电力网络进行通讯的一种工频通讯系统总站装置。
本实用新型的技术方案是这样实现的包括一个变压器，其本实用新型的改进之处在于还包括变压器的二次侧与电压信号前期处理电路单元连接，电压信号前期处理电路单元与过零脉冲电路单元连接，由中央处理器分别与过零脉冲电路单元、开关电路单元、移相过零中断电路单元、信号处理电路单元连接，下行信号的调制电路单元一端与开关电路单元连接，另一端连接在变压器的一次侧上，信号处理电路单元依次分别与采样电路单元、放大电路单元、上行信号前期处理电路单元连接。
本实用新型与现有技术相比，无任何附加设备和无需改造工频电力网络，能够完全利用现有工频电力网络进行通讯的一种工频通讯系统总站装置。完全利用现有的工频电压网络进行通讯，成本低，通讯可靠性高，特别适合我国电力网络。
图1为本实用新型电路原理结构示意图；图2为图1的三相背景电流抵消示意图；图3为图1的总站下行信号调制示意图。
具体实施方式
附图为本实用新型的实施例
以下结合附图对本实用新型的发明内容作进一说明参照图1所示，包括一个变压器T，其变压器T的二次侧与电压信号前期处理电路单元A连接，电压信号前期处理电路单元A与过零脉冲电路单元B连接，由中央处理器CPU分别与过零脉冲电路单元B、开关电路单元C、移相过零中断电路单元D、信号处理电路单元Y连接，下行信号的调制电路单元W一端与开关电路单元C连接，另一端连接在变压器T的一次侧上，信号处理电路单元Y依次分别与采样电路单元A/D、放大电路单元F、上行信号前期处理电路单元X连接。
电力工频通讯系统总站装置主要由下行信号发送和上行信号接收两大部分组成。下行信号发送部分由七个电路单元组成。其中变压器T为降压变压器，电压信号前期处理电路单元A为对降压后的电压波形进行分压、滤波、整流，变压器T的二次侧的两端分别连接有电阻R1、R2，其中电阻R1的输出端分别还连接有电阻R3和电阻R5，电阻R1、R3和电阻R5的节点与D电路中的电阻R18一端连接，电阻R5与二极管D1和电容C1连接，电阻R2的输出端分别还连接有电阻R4和电阻R6，电阻R6的输出端分别与二极管D2和电容C2连接，二极管D1、D2输出端的节点上分别连接电阻R14、R7，电阻R7另一端串联连接电阻R8，电阻R8另一端接地，电阻R14另一端分别连接有运算放大器U1和电容C3、电容C3一端接地，电阻R7与电阻R8之节点连接运算放大器U2，运算放大器U1与过零脉冲电路单元B上的电阻R9连接，电阻R9串联连接有二极管D5和电阻R10，电阻R10接地，电阻R9与二极管D5之节点连接在集电极或漏极开路的比较器U3的正极上，二极管D5与电阻R10之节点连接在集电极或漏极开路的比较器U4的负极上，集电极或漏极开路的比较器U3和集电极或漏极开路的比较器U4输出端连接电阻R11；运算放大器U2输出端与集电极或漏极开路的比较器U5的正极相连，比较器U5的输出端的节点上分别与电阻R12和与非门U7相连，非门U7与电阻R13相连，电阻R13另一端与电容C4、与非门U11相连，与非门U11与非门U12相连，与非门U12与与非门U6一端相连，与非门U6相连与非门U8，与非门U8、与非门U9相连，与非门U9的另一端相连在与非门U10的一端，与非门U10的另一端与中央处理器CPU相连；与非门U9还与下行信号调制单元W相连，下行信号调制单元W与开关电路单元C上的电阻R17相连，电阻R17与三极管U14的发射极连接，三极管U14的极电极上分别连接有电阻R16和晶体振蕩电容C5，三极管U14的基极上连接有电阻R15，电阻R15另一端与与非门电路U13连接，与非门电路U13另一端与中央处理器CPU相连；移相过零中断电路D中的电阻R18一端连接在电压信号前期处理电路单元A中的电阻R1、R3和电阻R5的节点上，另一端与电阻R19、R21串联连接，运算放大器U15的输入端依次并联连接有电阻R21、电容C6、二极管D3、二极管D4，运算放大器U15输出端连接电阻R22，电阻R22另一端与逻辑门电路L相连，逻辑门电路L与中央处理器CPU相连；上行信号前期处理电路单元X由三个电流/电压变送器T1、T2、T3和三相背景电流抵消电路连接组成，而三相背景电流抵消电路又是由运算放大器，电阻、电容组成。
图2所示，由于工频电力网的特殊性，当上行信号在三相中任意一相时，在工频电力网中其它两相与有信号的一相对应处都有一个与信号相位相反，幅值为信号一半的信号波形。根据工频电网三相电流之间的相位关系，最大可能地抵消掉电网本身的负载电流，而突出有用信号电流。例如在A相上发送信号，是将A相电流、B相电流求差，将C相电流滞后移相90°并放大根号3倍后再与A相和B相的差求和，这样就将背景电流抵消掉，而有用信号是原来的2倍。
图3所示，上行电流信号调制示意图，由电网來的10KV三相交流，VA、VB、VC呈三角形连接，并接入变压器T的一次侧，其变压器T的一次侧呈星形连接，其中零线上连接有上行信号调制电路单元W。
综上所述，电力工频通讯系统总站装置主要由下行信号发送和上行信号接收两大部分组成。下行信号发送部分由七个电路单元组成。其中T为降压变压器，A电路单元为对降压后的电压波形进行分压、滤波、整流，D1、D2为二极管，U1、U2为运算放大器，B电路单元为产生过电压零点的导通脉冲电路，U3、U4、U5为集电极或漏极开路的比较器。U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12为与非门电路，R13、C4为充放电电路，其充放时间大于20ms，C电路单元为可控开关电路，U13为与非门电路，U14为三极管，D电路单元为产生移项的过零中断电路，U15为运算放大器，L为逻辑门电路，对信号起整形作用，W电路单元为下行信号调制单元，由光电隔离、开关(普通型晶体管或可关断晶体管)及开关的驱动电路和保护电路组成。上行信号接收部分由前期信号处理电路、放大电路、采样电路以及信号处理电路组成。其中前期信号处理电路由T1、T2、T3和三相背景电流抵消电路组成，T1、T2、T3为电流/电压变送器，三相背景电流抵消电路由运算放大器、电阻、电容组成，放大电路由可编程放大器组成，采样电路由A/D组成，信号处理电路由DSP及外围电路组成。
当电力工频通讯系统总站发送信号时，中央处理器CPU根据接收到电压过零中断信号，给过零脉冲电路单元B和可控开关电路单元C发送命令，使B电路单元和C电路单元同时给调制电路单元W发送命令信号，控制调制单元电路W中的硅整流器件，使其在工频电压过零点前后30°附近(25°～35°)产生一个瞬间短路电流，这样就将信号调制到工频电力网上。
当电力工频通讯系统总站接收信号时，通过三相背景电流抵消，突出调制信号，经过A/D采样，将所采样的数据送入DSP进行数据处理，就完成了信号的接收工作。
权利要求1.一种电力工频通讯系统总站装置，包括一个变压器(T)，其特征在于变压器(T)的二次侧与电压信号前期处理电路单元(A)连接，电压信号前期处理电路单元(A)与过零脉冲电路单元(B)连接，由中央处理器(CPU)分别与过零脉冲电路单元(B)、开关电路单元(C)、产生移相过零中断电路单元(D)、信号处理电路单元(Y)连接，下行信号的调制电路单元(W)一端与开关电路单元(C)连接，另一端连接在变压器(T)的一次侧上，信号处理电路单元(Y)依次分别与采样电路单元(A/D)、放大电路单元(F)、上行信号前期处理电路单元(X)连接。
2.根据权利要求1所述的电力工频通讯系统总站装置，其特征在于所说的过零脉冲电路单元(B)中的比较器(U3、U4、U5)分别为集电极或漏极开路比较器，U6、U7、U8、U9、U10、U11、U12分别为与非门电路，电阻(R13)、电容(C 4)构成充放电电路。
3.根据权利要求1所述的电力工频通讯系统总站装置，其特征在于所说的移相过零中断电路单元(D)由电阻(R18、R20、R19、R21)、电容(C6)、二极管(D3、D4)、比较器(U15)及限流电阻(R22)、逻辑门电路(L)构成整形电路。
4.根据权利要求1所述的电力工频通讯系统总站装置，其特征在于所说的上行信号前期处理电路单元(X)由电流电压变送器(T1、T2、T3)、三相背景电流抵消电路构成。
5.根据权利要求1所述的电力工频通讯系统总站装置，其特征在于所说的下行信号调制单元(W)由光电隔离器、普通硅整流器或可关断硅整流器开关及驱动电路和保护电路开关构成，其开关直接与工频电力网相连接。
专利摘要本实用新型涉及一种电力工频通讯系统总站装置，包括变压器，其还包括变压器二次侧与电压信号前期处理电路单元连接，电压信号前期处理电路单元与过零脉冲电路单元连接，由中央处理器分别与过零脉冲电路单元、开关电路单元、移相过零中断电路单元、信号处理电路单元连接，下行信号的调制电路单元一端与开关电路单元连接，另一端连接在变压器的一次侧上，信号处理电路单元依次分别与采样电路单元、放大电路单元、上行信号前期处理电路单元连接。无任何附加设备和无需改造工频电力网络，能够完全利用现有工频电力网络进行通讯的一种工频通讯系统总站装置。完全利用现有的工频电压网络进行通讯，成本低，通讯可靠性高，特别适合我国电力网络。
文档编号H04B3/54GK2807619SQ20042004199
公开日2006年8月16日 申请日期2004年6月1日 优先权日2004年6月1日
发明者窦海钊, 卢银红, 刘万宏 申请人:西安康圣科技开发有限公司