专利名称：中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力通信工程领域，尤其是一种中压架空电力线宽带通信的电感耦合 装置，特别适于电力通信部门应用。
二.背景技术 电力线载波通讯是利用电力线用于信号的传输，即将载有信息的高频信号调制加 载于电流上，通过电力线来传输，接收端又通过耦合、解调等方式将有用信号从电流中分离 出来送给终端用户，该通信方式具有部署简便、免布线等优点，自诞生以来一直是通讯技术 研究的热点领域。随着科学技术水平的发展，电力线通信的调制技术由最初的传统模拟调 制技术，发展到扩频技术，再到正交频分多路复用技术，通讯速率从窄带载波的每秒几十到 几百比特，发展到每秒200兆比特以上的宽带载波，电力线通信的信号传输可靠性也获得 大幅提升。电力线宽带载波采用基于正交频分多路复用的多载波调制技术，在较宽的频率 范围内实现数字载波信号的传输，具有远超过窄带载波的通信速率。电力线宽带载波采用 以太网接口和传输控制/网间网协议，具有完善的链路层和网络层数据保护与验证，可靠 性大大超过电力线窄带载波使用的各种轻量级的结点组织和中继算法可比。电力线宽带载 波通信速率高，可在极短的时间内完成数据传输并大大降低遭受突发干扰的影响，即使一 次通信失败，也可迅速进行重发，确保数据可靠。同时电力线宽带载波芯片大都基于高性能 32位核心处理器和高速数字信号处理技术制造，在技术等级和性能上都比窄带载波具有优 势。例如一种载波中心频率为270千赫的窄带载波使用具有63位伪随机码的直序扩频方 式，可实现每秒9600位的数据通信；而一种电力线宽带载波方式使用具有1536个子载波的 正交频分复用方式，载波频率为2到30兆赫，其频带利用率很高，可以达到最高每秒200兆 位的物理层调制速率，相应的传输控制层网络通信速率为每秒75兆位。为实现电力线宽带载波通信信号在电力线上的加载和提取，需要使用耦合器作为 中间介质，主要的形式包括电容耦合器和电感耦合器。在低压电力线路上，因为停电方便， 安装操作简单，电容耦合器和电感耦合器都得到了大量应用。在裸线或仅具有简单绝缘的 中压电力线路上，国外的现有技术是采用电容耦合模式来传输信号，但该模式存在安装维 护难度大、成本高等问题，难以大面积推广；电感耦合器由于存在以下问题而未在国内外使 用1.中压宽带通信网络在中压架空电力线路上的电感耦合器耐高压问题；2.中压架空线 路上感抗大，信号传输衰减大的问题；3.安装不方便，无法在带电作业不停电条件下将架 空线耦合装置安装在中压架空电力线上。为此研发一种能将电感耦合器安装在已有的中压架空电力线上实现电力线宽带 载波通信的信号耦合装置就显得意义十分重大。
三.
发明内容
本发明的目的在于提供一种中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，组建基于 中压架空电力线的宽带通信网络，它既能解决现有技术存在的问题，还能解决中压电感耦合器在电力线路负荷电流过大时的磁饱和问题。为实现本发明的目的采用如下方式进行本发明中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，是在中压架空电力线上设一架 空线耦合装置和一电感耦合器；所述架空线耦合装置是由高压线圈、高压信号连接器、低压 线圈、低压信号连接器组成的信号交换装置，可实现高低压两端信号的交换；所述电感耦合 器是由主体左半圆、主体右半圆、卡箍、扣件和限位突起组成的磁介质器件，能将架空线耦 合装置传输的信号与中压架空电力线进行耦合。
所述高压线圈采用绝缘电缆外套高压冷缩套管，可进一步增强其绝缘强度。所述低压线圈采用高频信号电缆，低压线圈两端与低压信号连接器连接，可实现 与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接。所述高压线圈和低压线圈都以相同方向穿绕电感耦合器1 5圈，低压信号连接 器与高压线圈组成不同变比的高压变压器形式，从而提高信号耦合性能。所述高压信号连接器，可在带电条件下将架空线耦合装置安装在中压架空电力线 上，实现不停电作业。本发明与现有技术相比具有如下优点1.因为只需在中压架空电力线上设一架空线耦合装置和一电感耦合器，所以结构 简单、性价比高。2.因为架空线耦合装置的高压线圈是采用绝缘电缆并外套高压冷缩套管，所以能 将架空线耦合装置传输的信号与中压架空电力线进行耦合、绝缘强度高、电感耦合器耐高 压。3.由于低压线圈采用高频信号电缆，低压线圈两端与低压信号连接器连接，所以 可实现与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接。4.由于电力线宽带载波采用基于正交频分多路复用的多载波调制技术，所以带宽 高、感抗小、信号传输衰减小。5.由于低压线圈与高压线圈组成不同变比的高压变压器形式，所以信号耦合性能 好。6.由于高压线圈的电流旁路作用，所以能避免出现电感耦合器在电力线路负荷电 流过大时的磁饱和问题。7.由于高压线圈与中压架空电力线有电连接，处于等电位，利用高压信号连接器， 可以在带电条件下将架空线耦合装置安装在中压架空电力线上，所以能实现不停电作业， 安装维护方便。本发明所使用的高压线圈、高压信号连接器、低压线圈、低压信号连接器、主体左 半圆、主体右半圆是市场易购产品，卡箍、扣件、限位突起可依据电感耦合器的规格尺寸轻 易制备。
四.
发明的具体结构由以下附图给出。图1是依据本发明提出的一种中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置的结构 示意图。
图2是图1所示电感耦合器的结构主视图。图3是图1所示电感耦合器的结构俯视图。图4是现有技术比较内容中的载波频率范围图。图5是现有技术比较内容中的窄带载波的频谱特性曲线图。图6是现有技术比较内容中的电力线宽带载波的频谱特性曲线图。图7是40dB信号衰减下电力线宽带通信的速率图。
图8是65dB信号衰减下电力线宽带通信的速率图。图9是架空685米中压电力线通信(MV-PLC)通信性能测试图。附图中各符号标示表示如下1.架空线耦合装置1-1.高压线圈1-2.高压信号连接器1-3.低压线圈1_4.低压 信号连接器2.电感耦合器2-1.主体左半圆2-2.主体右半圆2-3.卡箍2-4.扣件2-5.限 位突起以下结合附图对本发明实施例作进一步详细地说明。 五.
具体实施例方式如图1、图2、图3所示，中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置是在中压架空 电力线上设一架空线耦合装置1和一电感耦合器2 ；所述架空线耦合装置1是由高压线圈
1-1、高压信号连接器1-2、低压线圈1-3、低压信号连接器1-4组成的信号交换装置，可实 现高低压两端信号的交换；所述电感耦合器2是由主体左半圆2-1、主体右半圆2-2、卡箍
2-3、扣件2-4和限位突起2-5组成的磁介质器件，能将架空线耦合装置1传输的信号与中 压架空电力线进行耦合，限位突起2-5能保证扣件2-4不左右移动，通过扣件2-4的锁紧螺 栓能将主体左半圆2-1与主体右半圆2-2抱合。高压线圈1-1采用绝缘电缆外套高压冷缩 套管，可进一步增强其绝缘强度；低压线圈1-3采用高频信号电缆，低压线圈1-3两端与低 压信号连接器1-4连接，可实现与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接；高压线圈1-1 和低压线圈1-3都以相同方向穿绕电感耦合器2 —至五圈，低压信号连接器1-4与高压线 圈1-1组成不同变比的高压变压器形式，从而提高信号耦合性能；高压信号连接器1-2，可 在带电条件下将架空线耦合装置1安装在中压架空电力线上，实现不停电作业。与大多使用扩频、跳频等通信方式的电力线窄带载波，电力线宽带方式在应用实 施上有很多类似的地方，如借助电力线网络实现通信节点间免布线或少布线，但在通信机 制、通信协议、载波和调制方式等方面具有巨大的差别，如图4和下表表1。如图5所示，窄带载波使用具有63位伪随机码的直序扩频方式，中心频率270kHz， 可实现9600bps的数据通讯。如图6所示，电力线宽带使用具有1536个子载波的正交频分复用(OFDM)方式，载 波频率为2M 30MHz，其频带利用率很高，可以达到最高200Mbps的物理层调制速率，相应 的网络TCP通信速率为75Mbps。在不同信号衰减条件下，电力线宽带通信的性能如图7和 图8所示。即实现信号在中压架空电力线上的传输。表1窄带和电力线宽带的技术比较 通过表1比较，相比窄带载波，电力线宽带通信方式具有较高的技术水平和性
能，在速率、可靠性、扩展性上的优势尤为明显。通过图9比较，在相同高685米IOKV架空线上进行停电、空载、负载线路状态的 MV-PLC通信性能对比测试，得出如下结论(1)三种线路状态，都能满足MV-PLC通信要求；(2)在三种线路状态下，空载状态下效果最好、负载状态效果其次、停电状态排最 后；(3)线路接地与线路负荷对MV-PLC通信性能效果有一定影响。
权利要求
中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，是在中压架空电力线上设一架空线耦合装置〔1〕和一电感耦合器〔2〕；所述架空线耦合装置〔1〕是由高压线圈〔1-1〕、高压信号连接器〔1-2〕、低压线圈〔1-3〕、低压信号连接器〔1-4〕组成的信号交换装置，可实现高低压两端信号的交换；所述电感耦合器〔2〕是由主体左半圆〔2-1〕、主体右半圆〔2-2〕、卡箍〔2-3〕、扣件〔2-4〕和限位突起〔2-5〕组成的磁介质器件，能将架空线耦合装置〔1〕传输的信号与中压架空电力线进行耦合。
2.根据权利要求1所述的中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，其特征是所述高 压线圈〔1-1〕采用绝缘电缆外套高压冷缩套管，可进一步增强其绝缘强度。
3.根据权利要求1所述的中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，其特征是所述低 压线圈〔1-3〕采用高频信号电缆，低压线圈〔1-3〕两端与低压信号连接器〔1-4〕连接，可实 现与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接。
4.根据权利要求2或3所述的中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，其特征是所 述高压线圈〔1-1〕和低压线圈〔1-3〕都以相同方向穿绕电感耦合器〔2〕1 5圈，低压信号 连接器〔1-4〕与高压线圈〔1-1〕组成不同变比的高压变压器形式，从而提高信号耦合性能。
5.根据权利要求1所述的中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，其特征是所述高 压信号连接器〔1-2〕，可在带电条件下将架空线耦合装置〔1〕安装在中压架空电力线上，实 现不停电作业。
全文摘要
本发明涉及一种中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，它是在中压架空电力线上设一架空线耦合装置和一电感耦合器；所述架空线耦合装置是由高压线圈、高压信号连接器、低压线圈、低压信号连接器组成的信号交换装置，可实现高低压两端信号的交换；所述电感耦合器是由主体左半圆、主体右半圆、卡箍、扣件和限位突起组成的磁介质器件，能将架空线耦合装置传输的信号与中压架空电力线进行耦合，本发明具有结构简单、性价比高、能将架空线耦合装置传输的信号与中压架空电力线进行耦合、绝缘强度高、电感耦合器耐高压、可与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接、带宽高、感抗小、信号传输衰减小、信号耦合性能好、能避免出现电感耦合器在电力线路负荷电流过大时的磁饱和、可不停电作业，安装维护方便等优点，适于电力通信部门应用。
文档编号H04B3/54GK101847500SQ20101015599
公开日2010年9月29日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者戴新文, 林泓生, 梁开栋, 王国度 申请人:福建省电力有限公司龙岩电业局