专利名称：：一种工频通信多路信号并行传输系统的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及通信
技术领域：
，具体涉及一种用于电力变电站的工频通信多路信号并行传输系统。技术背景工频通信技术利用工频电压过零点分别调制工频电压和工频电流实现双向通信，与其它电力线载波通信技术相比，具有传输距离远、可靠性高的优点。但由于工频只有50Hz,限制了工频通信的传输速率，下行速率只有50bps，而上行为了提高可靠性，经编码后的通信速率仅12.5bps，低压侧众多用户终端设备与主站通信需要等待很长的时间周期，不能满足诸如远程集中抄表等系统应用要求。因此提高工频通信系统上行传输速率具有重要眉、ο目前，在美国已经实现了工频通信上行信号的多路传输技术，即多个用户终端设备可以同时并行传输数据，这样有效解决了大量分散用户上行通信的等待时间。由于我国中压配电网采用的是三相三线小电流接地方式，三相配电变压器绕组形式主要有Y/ynQ和D/ynll，中低压配电网系统不同于美国，因此国外已有的多路传输技术并不适用我国配电网
实用新型内容本实用新型目的在于根据我国中低压配电网的变电站接线形式、中压配电网接线、配电变压器、低压配电网接线的特点，一种可成百倍的提高上行通信速率的工频通信多路信号并行传输系统，提高国内的工频通信技术的应用。为实现上述目的，本实用新型提供了一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于该系统包括工频主站、工频子站和用户终端，所述工频子站安装在终端变电站，并与用户终端和工频主站连接，所述用户终端还与电源连接，所述工频子站和用户终端之间的工频通信信号穿透变压器传输。本实用新型的一个优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述用户终端有18个，安装在三相电源上。本实用新型的一个更优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述用户终端有6个安装在低压220V电源的A相线上对工频子站同时发送数据。本实用新型的一个更优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述用户终端有6个安装在低压220V电源的B相线上对工频子站同时发送数据。本实用新型的一个更优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述用户终端有6个安装在低压220V电源的C相线上对工频子站同时发送数据。[0010]本实用新型另一个优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述工频子站连接变电站的每条馈线上安装有电流传感器，所述馈线的条数为N，则工频子站上行信号接受速率提高了N倍。本实用新型另一个更优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述工频子站包括子站接收单元11、子站控制器12、子站发送装置13和子站调制变压器14，所述子站接收单元安装在馈线上，并负责接收的用户终端的上行信号，所述子站接收单元11和子站控制器12之间通过总线连接。本实用新型再一个更优选技术方案为所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其改进在于所述子站接收单元11通过馈线上的所述电流互感器提取上行信号。本实用新型有益效果采用本实用新型的工频通信多路信号并行传输系统可以成百倍的提高上行通信速率，扩展了工频通信技术的应用范围，促进了工频通信技术在国内的应用推广。术语本申请中的上行信号指用户终端发往子站的信号，下行信号指工频子站发往用户终端的信号。图1本实用新型工频通信系统构成示意图。图2本实用新型工频多路通信单相上行信号信源调制示意图。图3本实用新型工频多路通信三相信号时分传输示意图。图4本实用新型工频多路通信上行信号多馈线分区接收示意图。图5本实用新型工频多路通信上行信号通过配电变压器的耦合示意图具体实施方式如图1所示，本实用新型的一种工频通信多路信号并行传输系统包括工频主站15、工频子站16和用户终端17，工频子站16安装在终端变电站18，并与用户终端17和工频主站15连接，用户终端17安装在220V低压用户电源的火线和零线之间。工频子站16和用户终端17之间的工频通信信号穿透变压器19传输。用户终端17有18个，安装在低压220V三相电源上，6个用户终端安装17在电源A相线上，同时对工频子站16传输上行数据；6个用户终端17安装在电源B相线上，同时对工频子站16传输上行数据；6个用户终端17安装在电源C相线上，同时对工频子站16传输上行数据。工频子站17连接变电站的每条馈线上安装有电流传感器20，所述馈线的条数为N，则工频子站上行信号接受速率提高了N倍。如图2本实用新型单相信号并行传输编码示意图所示，入站信号一个“比特”以4个相邻电压周波为单位调制。以4个相邻电压周波为单位调制信号，则有8个电压过零点可以使用，则信号码组组合有Cr42XC42=36中，考虑到码组互补之后有18种信号调制编码。当用户终端17调制时，1、3、5、7处的电流脉冲为正值，2、4、6、8处电流脉冲为负值。模拟变为数字时每比特用4个电流脉冲表示，把8个电流脉冲组成信号向量Fk=[axa2a3a4a5a6a7a8]‘所有18组调制信源编码如下表1所示[0024]表1多路工频通信上行信号信源编码图示<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0026]检测向量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>[0028]18组调制编码的检测向量如下表2结果表2多路工频通信检测向量<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0031]完成检测运算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage5</formula>可得如下结果，见表3表3多路工频通信检测运算结果通道编号I234S61I^IOtl121314IS16Il(I(I)+2+2+2ΟSO0￥1+20O000-2-2+2+4OO4-2+2+20+20020-200+1+2+460+20+20+2+2-2δ-2β90(4)+260+4+2+2+20500-I+2+20O5-2+260十2+400+2+200-200H+2-100+28+2044+2+20O-20+-20Θ-2+2δ090+2+2β+2+4θ+2-I9δISU-20+28ΑΗ8)δ+2Θ04-2+20+40-200+20O‘ο.ο+20+2O+J+2+4-2O3-20O+2Oτ+2十2Oδ55.-2O-2+4+2+2+20‘+2005(U)O.+300-20-20-M+2O+10+1O9(150+2+2-2-20OO0十2+2·μ00Q8+2+2(明O0-2+0+20%-f200+4+2+28+20(14)>4fi+a60+2-2δ0+20++40+2+2S(IJ)ο0-20+28-24-20+20!J+20+4+20+2_0-2fl0+1-2δΘ^0-10δ+1+2+40十(坊-2^ξ0-I+2+20OOθ+2+2+2O9H+2(II)-2^-ιοs0+1+2aο44aοη^^根据表3可判断出多路工频通信单相六路同时传输的分组，每组六个通道，即每组可六路同时传输上行数据，如表4所示表4多路工频通信单相六路同时传输分组一组别通道号一j2；M15““Bt%12W16c249Ii1517D25H1318E348101617F....3‘3610141子站接收装置单片机软件程序完成如下检测运算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>根据运算结果即可分离识别出电源线单相上6路同时传输的上行信号。如图3所示，低压220V的三相电源中，A相、B相、C相电压波形互差120度电角度，三相电压波形过零点之间最小相差30度电角度，即时间上错幵了3.33ms。A相、B相、C相上的终端同时传输上行信号时，信号的主要能量部分由于时间上不重叠，工频子站16通过模拟带通滤波和适当的检测算法、并且根据信号暂态特点，能可靠的识别出三相同时传输的上行信号。工频子站16检测时，结合表3所示的检测向量即可检测出A相上6个用户终端17、B相上6个用户终端17、C相上6个用户终端17最多总共18个用户终端17同时传输的上行数据。如图4工频多路通信上行信号多馈线分区接收示意图。工频多路信号传输中工频子站16包括子站接收单元11，子站控制器I2，子站发送装置I3，子站调制变压器H。其中每个子站接收单元11负责一条馈线上的所有用户终端上行信号的接收，如图4中第一个子站接收单元11负责第一条馈线上所有配电变压器下用户终端上行信号的接收，为工频多路信号并行传输系统中第一分区。子站接收单元U和子站控制器I2之间通过现场^线连接。子站接收单元U通过馈线上的电流互感器20提取上行信号，电流互感器20可采用测量电流互感器或者保护电流互感器。[0042]系统通信的基本过程为子站控制器12控制子站发送装置调制工频下行信号，并且启动所有子站接收单元11准被接收工频上行信号，此时同一条变电站母线上的用户终端17全部监测到下行信号，这里假设有N条馈线，则下行信号地址信息包括18N个用户终端的地址信息。用户终端17同步上下行信号后，判断是否有自己的地址信息。有则把目前电表相关数据打包发往用工频子站16，反之则继续侦听下行信号。上行信号通过变压器19在相间分布耦合如图5所示，其中包括相电压调制和线电压调制。主要针对中国配电网中广泛使用的Y/yn(l和D/ynll两种变压器。为了抵消背景电流(主要为50Hz工频电流)的同时加强入站信号，则上行信号接收处理电路如下运算<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>式中sa、sb、sc分别表示对应A、B、C相上的合成后的上行信号。ia、ib、i。表示A、B、C相上的电流信号，包括上行信号和噪声信号。根据上行信号通过变压器的耦合特点。子站接收装置中负责每条馈线的子站接收单元11对信号进行合成，通过信号合成能可靠识别多路上行信号。权利要求一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于该系统包括工频主站(15)、工频子站(16)和用户终端(17)，所述工频主站(15)通过馈线与工频子站(16)和用户终端(17)连接，所述工频子站(16)安装在终端变电站(18)，所述用户终端(17)还与电源连接，所述工频子站(16)和用户终端(17)之间的工频通信信号穿透变压器(19)传输。2.如权利要求1所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述用户终端(17)有18个，安装在三相电源上。3.如权利要求2所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述用户终端(17)有6个安装在低压220V电源的A相线上对工频子站(16)同时发送数据。4.如权利要求2所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述用户终端(17)有6个安装在低压220V电源的B相线上对工频子站(16)同时发送数据。5.如权利要求2所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述用户终端(17)有6个安装在低压220V电源的C相线上对工频子站(16)同时发送数据。6.如权利要求1所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述工频子站(16)连接终端变电站(18)的每条馈线上安装有电流互感器(20)，所述馈线的条数为N，则工频子站上行信号接受速率提高了N倍。7.如权利要求6所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述工频子站包括子站接收单元(11)、子站控制器(12)、子站发送装置(13)和子站调制变压器(14)，所述子站接收单元(11)安装在馈线上，并负责接收的用户终端的上行信号，所述子站接收单元(11)和子站控制器(12)之间通过总线连接。8.如权利要求7所述的一种工频通信多路信号并行传输系统，其特征在于所述子站接收单元11通过馈线上的所述电流互感器(20)提取上行信号。专利摘要本实用新型涉及一种用于电力变电站的工频通信多路信号并行传输系统，其包括工频主站、工频子站和用户终端，工频主站通过馈线与工频子站和用户终端连接，工频子站安装在终端变电站，用户终端与电源连接，工频子站和用户终端之间的工频通信信号穿透变压器传输。本实用新型根据我国中低压配电网的特点，设计一种工频通信多路上行信号并行传输系统，能显著提高了工频通信技术的速率，扩展了工频通信技术的应用范围。文档编号H04B3/54GK201557110SQ200920247070公开日2010年8月18日申请日期2009年11月17日优先权日2009年11月17日发明者刘国军,权楠,李建岐,王智慧,黄毕尧申请人:中国电力科学研究院