适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法
适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法
【专利摘要】本发明涉及一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法，属于电力载波【技术领域】。本发明包括嵌入式宽带电力载波系统，该系统包括以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件及电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。本发明由于采用OFDM调制机制，因此具可以有效克服码间干扰、抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，系统的均衡简单等优点效果。由于采用嵌入式结构，因此还具有结构简单，易于扩展，使用方便，安全可靠等优点。在智能变电站中使用宽带载波系统组网完全满足与上行信息管理主站，下行变电站所属分支进行信息数据传输，实现变电站的智能化。
【专利说明】适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法，属于电力载波【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电力载波(Power Line Carrier;简称:PLC)是电力系统特有的通信方式。是指以电力线为传输媒介，利用载波技术，将通信信号调制到电网中进行高速传输，实现电网中各个节点之间传递信息的一种通信方式。电力载波通信的最大特点是无需重新架设网络，具有价格较低，安装维护简便，专网通信，易于扩展，透明传输等一系列优点。随着智能电网的建设发展，智能变电站的建设也在积极推进中，但一方面由于智能变电站投资巨大，导致建设进度缓慢，另一方面在智能变电站的建设中，也有一些技术问题需要改进。相对于传统的变电站，智能变电站内各式信息化设备种类繁多，需要高带宽的智能化通信网络，以便实现高效传输、统一管理。现有电力载波系统对电力线中的噪声处理效果不理想，抗干扰能力不强，通讯可靠性不高，通信带宽也逐渐无法满足智能变电站日益增长的信息传输要求，且系统外围器件繁多，给后期通信组网带来诸多设计的复杂度和成本问题。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法。其目的是解决现有电力线载波系统抗干扰能力不强，通讯速率不高，通讯不可靠，组网复杂的问题。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，包括嵌入式宽带电力载波系统，该系统包括以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件及电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。
[0005]所述的PLC调制解调部件包括含宽带载波芯片和前端信号放大芯片；所述的宽带载波芯片采用MARVELL公司的宽带载波芯片:DSS950X ;所述的前端信号放大芯片采用MARVELL公司的前端信号放大芯片:DSS7800 ;芯片使用频率带宽为2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，并设有JTAG接口。
[0006]所述的电源适配器部件既可为整个系统供电，又可与载波信号耦合部件相连接，通过电力线的载波信号传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件的网络信号调制到电力线上传输。
[0007]所述的OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码；次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。
[0008]所述的载波信号耦合部件为耦合器；所述的PLC调制解调部件为电源接口。
[0009]所述的电源接口、电源适配器部件与载波信号耦合部件耦合器依次相连；耦合器与前端信号放大芯片、宽带载波芯片依次相连；宽带载波芯片与闪存、JTAG接口部件、重置系统部件、LED指示灯分别相连；宽带载波芯片与以太网部件、以太网数据接口依次相连；上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有于便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合的打孔。
[0010]所述的以太网数据接口接收从智能变电站过程层一次设备发送来的数据，再由过程层设备嵌入式宽带电力载波系统中的以太网数据接口传输给以太网部件，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片，数据在宽带载波芯片中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件上，最后经载波信号耦合部件耦合到电源接口连接的电力线上，传输至智能变电站间隔层系统嵌入式宽带电力载波系统中；
智能变电站间隔层设备嵌入式宽带电力载波系统从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口传输至载波信号耦合部件，再依次传输至前端信号放大芯片，前端信号放大芯片对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片，宽带载波芯片对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件，以太网部件最终将信号通过以太网数据接口送至间隔层设备；
同理，间隔层设备通过嵌入式宽带载波系统对信号进行调制/解调后与站控层设备进行通信；同时，同时，宽带载波芯片与闪存相连；宽带载波芯片与JTAG接口相连；宽带载波芯片与重置系统部件相连；宽带载波芯片与LED指示灯相连。
[0011]所述的闪存的型号选用64Mbit。
[0012]适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统的组网方法，是在过程层设备侧、间隔层设备侧、站控层设备侧分别加置嵌入式宽带电力载波系统，过程层一次设备采集数据经嵌入式宽带电力载波系统调制为OFDM模拟信号注入电力线传输至间隔层嵌入式宽带电力载波系统，经间隔层嵌入式宽带电力载波系统解调为数字信号后传送汇集至间隔层设备；同理，间隔层设备所汇集信号经宽带电力载波系统调制/解调后传送至站控层设备。
[0013]本发明的有益效果是:由于采用OFDM调制机制，因此具可以有效克服码间干扰、抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，系统的均衡简单等优点效果。由于采用嵌入式结构，因此还具有结构简单，易于扩展，使用方便，安全可靠等优点。在智能变电站中使用宽带载波系统组网完全满足与上行信息管理主站，下行变电站所属分支进行信息数据传输，实现变电站的智能化。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0015]图1是本发明的载波系统结构示意图；
图2是本发明的智能变电站内组网方式示意图。
[0016]图中:宽带载波芯片I，前端信号放大芯片2，耦合器3，电源接口 4，电源适配器部件5，闪存6，以太网部件7，以太网数据接口 8，JTEG接口部件9，重置系统部件10，LED指示灯11。
【具体实施方式】
[0017]本发明是一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法，该系统包括嵌入式宽带电力载波系统，其具有以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件，电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。所述的PLC调制解调部件包含宽带载波芯片I和前端信号放大芯片2。所述电源适配器部件5，既可为整个系统供电，又可与载波信号耦合部件相接，将通过电力线的载波信号传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件7传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件7的网络信号调制到电力线上传输。
[0018]智能变电站分为过程层、间隔层和站控层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子系统；间隔层设备一般指继电保护系统、系统测控系统、监测功能主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，其实现与各种远方输入/输出设备、传感器和控制器通信；站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统和对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制(SCADA)、操作闭锁以及同步向量采集、电能采集、保护信息管理等相关功能。
[0019]本发明组网方法实现的技术方案为:在过程层设备侧、间隔层设备侧、站控层设备侧分别加置嵌入式宽带电力载波系统，过程层一次设备采集数据经嵌入式宽带电力载波系统调制为OFDM模拟信号注入电力线传输至间隔层嵌入式宽带电力载波系统，经间隔层嵌入式宽带电力载波系统解调为数字信号后传送汇集至间隔层设备；同理，间隔层设备所汇集信号经宽带电力载波系统调制/解调后传送至站控层设备。
[0020]其中，PLC调制解调部件中宽带载波芯片I采用MARVELL公司的DSS950X载波芯片，前端信号放大芯片2采用MARVELL公司的DSS7800芯片，芯片使用频率带宽2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(0FDM)，芯片内部集成可编程的128位AES，256位AES，和3DES硬件加密技术，安全可靠。并设有JTAG接口，方便进行边界扫描及自我测试。同时，宽带载波通信芯片可以完全实现任意宽度频段使用，达到频段的高低和宽度的可控性，对于多链路组网实现分频组网，避免频率间干扰。
[0021]OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码。次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。
[0022]下面将结合【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。如图1所示:电源接口 4、电源适配器部件5与载波信号耦合部件耦合器3依次相连，载波信号耦合部件耦合器3与前端信号放大芯片2、宽带载波芯片I依次相连，宽带载波芯片I与闪存6、JTEG接口部件9、重置系统部件10、LED指示灯11分别相连，宽带载波芯片I与以太网部件7、以太网数据接口 8依次相连，上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有打孔，方便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合。
[0023]从智能变电站过程层一次设备发送来的数据，由过程层设备嵌入式宽带电力载波系统中的以太网数据接口 8传输给以太网部件7，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片1，数据在宽带载波芯片I中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片2进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件耦合器3上，最后经载波信号耦合部件耦合器3耦合到电源接口 4连接的电力线上，传输至智能变电站间隔层系统嵌入式宽带电力载波系统中。智能变电站间隔层设备嵌入式宽带电力载波系统从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口 4传输至载波信号耦合部件耦合器3，再依次传输至前端信号放大芯片2，前端信号放大芯片2对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片I，载波芯片I对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件7，以太网部件7最终将信号通过以太网数据接口 8送至间隔层设备。同理，间隔层设备通过嵌入式宽带载波系统对信号进行调制/解调后与站控层设备进行通信。同时，宽带载波芯片I与闪存6相连，便于对数据进行缓存；宽带载波芯片I与JTEG接口部件9相连，便于对系统内部进行调试；宽带载波芯片I与重置系统部件相连，便于对系统进行手动重置操作；宽带载波芯片I与LED指示灯11相连，便于对系统状态进行监测。所述的闪存6为64Mbit。
[0024]如上所述，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:包括嵌入式宽带电力载波系统，该系统包括以太网部件(7)，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件及电源适配器部件(5 )，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。
2.根据权利要求1所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的PLC调制解调部件包括含宽带载波芯片(I)和前端信号放大芯片(2);所述的宽带载波芯片(I)采用MARVELL公司的宽带载波芯片:DSS950X ;所述的前端信号放大芯片(2)采用MARVELL公司的前端信号放大芯片:DSS7800 ;芯片使用频率带宽为2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，并设有JTAG接口。
3.根据权利要求1所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的电源适配器部件(5)既可为整个系统供电，又可与载波信号耦合部件相连接，通过电力线的载波信号传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件(7)传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件(7)的网络信号调制到电力线上传输。
4.根据权利要求2所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码；次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。
5.根据权利要求1所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的载波信号耦合部件为耦合器(3);所述的PLC调制解调部件为电源接口(4)。
6.根据权利 要求1和5所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的电源接口(4)、电源适配器部件(5)与载波信号耦合部件耦合器(3)依次相连；耦合器(3)与前端信号放大芯片(2)、宽带载波芯片(I)依次相连；宽带载波芯片(I)与闪存(6)、JTAG接口部件(9)、重置系统部件(10)、LED指示灯(11)分别相连；宽带载波芯片(1)与以太网部件(7)、以太网数据接口(8)依次相连；上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有于便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合的打孔。
7.根据权利要求6所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的以太网数据接口(8)接收从智能变电站过程层一次设备发送来的数据，再由过程层设备嵌入式宽带电力载波系统中的以太网数据接口(8)传输给以太网部件(7)，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片(1)，数据在宽带载波芯片(I)中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片(2)进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件上，最后经载波信号耦合部件耦合到电源接口(4)连接的电力线上，传输至智能变电站间隔层系统嵌入式宽带电力载波系统中； 智能变电站间隔层设备嵌入式宽带电力载波系统从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口(4)传输至载波信号耦合部件，再依次传输至前端信号放大芯片(2)，前端信号放大芯片(2)对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片(I )，宽带载波芯片(I)对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件(7)，以太网部件(7)最终将信号通过以太网数据接口(8)送至间隔层设备；同理，间隔层设备通过嵌入式宽带载波系统对信号进行调制/解调后与站控层设备进行通信；同时，同时，宽带载波芯片(I)与闪存(6)相连；宽带载波芯片(I)与JTAG接口(9)相连；宽带载波芯片(I)与重置系统部件(10)相连；宽带载波芯片(I)与LED指示灯(11)相连。
8.根据权利要求6所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的闪存(6)的型号选用64Mbit。
9.适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统的组网方法，其特征是:在过程层设备侦U、间隔层设备侧、站控层设备侧分别加置嵌入式宽带电力载波系统，过程层一次设备采集数据经嵌入式宽带电力载波系统调制为OFDM模拟信号注入电力线传输至间隔层嵌入式宽带电力载波系统，经间隔层嵌入式宽带电力载波系统解调为数字信号后传送汇集至间隔层设备；同理，间隔层 设备所汇集信号经宽带电力载波系统调制/解调后传送至站控层设备。
【文档编号】H04B3/54GK103634029SQ201310624408
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】高强, 耿宝红, 韩月, 原峰, 代继成, 李在林, 潘丰厚, 郭占男, 张建楠, 蔡斌, 刘齐, 李平, 王茂军, 钟丹田, 程大伟, 张光明, 刘文强, 王龙飞 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 辽宁东科电力有限公司, 大连易联科信息技术有限公司
【专利摘要】本发明涉及一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法，属于电力载波【技术领域】。本发明包括嵌入式宽带电力载波系统，该系统包括以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件及电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。本发明由于采用OFDM调制机制，因此具可以有效克服码间干扰、抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，系统的均衡简单等优点效果。由于采用嵌入式结构，因此还具有结构简单，易于扩展，使用方便，安全可靠等优点。在智能变电站中使用宽带载波系统组网完全满足与上行信息管理主站，下行变电站所属分支进行信息数据传输，实现变电站的智能化。
【专利说明】适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法，属于电力载波【技术领域】。
【背景技术】
[0002]电力载波(Power Line Carrier;简称:PLC)是电力系统特有的通信方式。是指以电力线为传输媒介，利用载波技术，将通信信号调制到电网中进行高速传输，实现电网中各个节点之间传递信息的一种通信方式。电力载波通信的最大特点是无需重新架设网络，具有价格较低，安装维护简便，专网通信，易于扩展，透明传输等一系列优点。随着智能电网的建设发展，智能变电站的建设也在积极推进中，但一方面由于智能变电站投资巨大，导致建设进度缓慢，另一方面在智能变电站的建设中，也有一些技术问题需要改进。相对于传统的变电站，智能变电站内各式信息化设备种类繁多，需要高带宽的智能化通信网络，以便实现高效传输、统一管理。现有电力载波系统对电力线中的噪声处理效果不理想，抗干扰能力不强，通讯可靠性不高，通信带宽也逐渐无法满足智能变电站日益增长的信息传输要求，且系统外围器件繁多，给后期通信组网带来诸多设计的复杂度和成本问题。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法。其目的是解决现有电力线载波系统抗干扰能力不强，通讯速率不高，通讯不可靠，组网复杂的问题。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，包括嵌入式宽带电力载波系统，该系统包括以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件及电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。
[0005]所述的PLC调制解调部件包括含宽带载波芯片和前端信号放大芯片；所述的宽带载波芯片采用MARVELL公司的宽带载波芯片:DSS950X ;所述的前端信号放大芯片采用MARVELL公司的前端信号放大芯片:DSS7800 ;芯片使用频率带宽为2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，并设有JTAG接口。
[0006]所述的电源适配器部件既可为整个系统供电，又可与载波信号耦合部件相连接，通过电力线的载波信号传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件的网络信号调制到电力线上传输。
[0007]所述的OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码；次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。
[0008]所述的载波信号耦合部件为耦合器；所述的PLC调制解调部件为电源接口。
[0009]所述的电源接口、电源适配器部件与载波信号耦合部件耦合器依次相连；耦合器与前端信号放大芯片、宽带载波芯片依次相连；宽带载波芯片与闪存、JTAG接口部件、重置系统部件、LED指示灯分别相连；宽带载波芯片与以太网部件、以太网数据接口依次相连；上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有于便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合的打孔。
[0010]所述的以太网数据接口接收从智能变电站过程层一次设备发送来的数据，再由过程层设备嵌入式宽带电力载波系统中的以太网数据接口传输给以太网部件，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片，数据在宽带载波芯片中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件上，最后经载波信号耦合部件耦合到电源接口连接的电力线上，传输至智能变电站间隔层系统嵌入式宽带电力载波系统中；
智能变电站间隔层设备嵌入式宽带电力载波系统从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口传输至载波信号耦合部件，再依次传输至前端信号放大芯片，前端信号放大芯片对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片，宽带载波芯片对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件，以太网部件最终将信号通过以太网数据接口送至间隔层设备；
同理，间隔层设备通过嵌入式宽带载波系统对信号进行调制/解调后与站控层设备进行通信；同时，同时，宽带载波芯片与闪存相连；宽带载波芯片与JTAG接口相连；宽带载波芯片与重置系统部件相连；宽带载波芯片与LED指示灯相连。
[0011]所述的闪存的型号选用64Mbit。
[0012]适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统的组网方法，是在过程层设备侧、间隔层设备侧、站控层设备侧分别加置嵌入式宽带电力载波系统，过程层一次设备采集数据经嵌入式宽带电力载波系统调制为OFDM模拟信号注入电力线传输至间隔层嵌入式宽带电力载波系统，经间隔层嵌入式宽带电力载波系统解调为数字信号后传送汇集至间隔层设备；同理，间隔层设备所汇集信号经宽带电力载波系统调制/解调后传送至站控层设备。
[0013]本发明的有益效果是:由于采用OFDM调制机制，因此具可以有效克服码间干扰、抗干扰能力强，频带利用率高，通信带宽高，系统的均衡简单等优点效果。由于采用嵌入式结构，因此还具有结构简单，易于扩展，使用方便，安全可靠等优点。在智能变电站中使用宽带载波系统组网完全满足与上行信息管理主站，下行变电站所属分支进行信息数据传输，实现变电站的智能化。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0015]图1是本发明的载波系统结构示意图；
图2是本发明的智能变电站内组网方式示意图。
[0016]图中:宽带载波芯片I，前端信号放大芯片2，耦合器3，电源接口 4，电源适配器部件5，闪存6，以太网部件7，以太网数据接口 8，JTEG接口部件9，重置系统部件10，LED指示灯11。
【具体实施方式】
[0017]本发明是一种适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统及组网方法，该系统包括嵌入式宽带电力载波系统，其具有以太网部件，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件，电源适配器部件，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。所述的PLC调制解调部件包含宽带载波芯片I和前端信号放大芯片2。所述电源适配器部件5，既可为整个系统供电，又可与载波信号耦合部件相接，将通过电力线的载波信号传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件7传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件7的网络信号调制到电力线上传输。
[0018]智能变电站分为过程层、间隔层和站控层。过程层包括变压器、断路器、隔离开关、电流/电压互感器等一次设备及其所属的智能组件以及独立的智能电子系统；间隔层设备一般指继电保护系统、系统测控系统、监测功能主IED等二次设备，实现使用一个间隔的数据并且作用于该间隔一次设备的功能，其实现与各种远方输入/输出设备、传感器和控制器通信；站控层包括自动化站级监视控制系统、站域控制、通信系统和对时系统等，实现面向全站设备的监视、控制、告警及信息交互功能，完成数据采集和监视控制(SCADA)、操作闭锁以及同步向量采集、电能采集、保护信息管理等相关功能。
[0019]本发明组网方法实现的技术方案为:在过程层设备侧、间隔层设备侧、站控层设备侧分别加置嵌入式宽带电力载波系统，过程层一次设备采集数据经嵌入式宽带电力载波系统调制为OFDM模拟信号注入电力线传输至间隔层嵌入式宽带电力载波系统，经间隔层嵌入式宽带电力载波系统解调为数字信号后传送汇集至间隔层设备；同理，间隔层设备所汇集信号经宽带电力载波系统调制/解调后传送至站控层设备。
[0020]其中，PLC调制解调部件中宽带载波芯片I采用MARVELL公司的DSS950X载波芯片，前端信号放大芯片2采用MARVELL公司的DSS7800芯片，芯片使用频率带宽2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(0FDM)，芯片内部集成可编程的128位AES，256位AES，和3DES硬件加密技术，安全可靠。并设有JTAG接口，方便进行边界扫描及自我测试。同时，宽带载波通信芯片可以完全实现任意宽度频段使用，达到频段的高低和宽度的可控性，对于多链路组网实现分频组网，避免频率间干扰。
[0021]OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码。次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。
[0022]下面将结合【专利附图】
【附图说明】本发明的【具体实施方式】。如图1所示:电源接口 4、电源适配器部件5与载波信号耦合部件耦合器3依次相连，载波信号耦合部件耦合器3与前端信号放大芯片2、宽带载波芯片I依次相连，宽带载波芯片I与闪存6、JTEG接口部件9、重置系统部件10、LED指示灯11分别相连，宽带载波芯片I与以太网部件7、以太网数据接口 8依次相连，上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有打孔，方便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合。
[0023]从智能变电站过程层一次设备发送来的数据，由过程层设备嵌入式宽带电力载波系统中的以太网数据接口 8传输给以太网部件7，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片1，数据在宽带载波芯片I中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片2进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件耦合器3上，最后经载波信号耦合部件耦合器3耦合到电源接口 4连接的电力线上，传输至智能变电站间隔层系统嵌入式宽带电力载波系统中。智能变电站间隔层设备嵌入式宽带电力载波系统从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口 4传输至载波信号耦合部件耦合器3，再依次传输至前端信号放大芯片2，前端信号放大芯片2对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片I，载波芯片I对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件7，以太网部件7最终将信号通过以太网数据接口 8送至间隔层设备。同理，间隔层设备通过嵌入式宽带载波系统对信号进行调制/解调后与站控层设备进行通信。同时，宽带载波芯片I与闪存6相连，便于对数据进行缓存；宽带载波芯片I与JTEG接口部件9相连，便于对系统内部进行调试；宽带载波芯片I与重置系统部件相连，便于对系统进行手动重置操作；宽带载波芯片I与LED指示灯11相连，便于对系统状态进行监测。所述的闪存6为64Mbit。
[0024]如上所述，对本发明的实施例进行了详细的说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:包括嵌入式宽带电力载波系统，该系统包括以太网部件(7)，PLC调制解调部件，载波信号耦合部件及电源适配器部件(5 )，上述部件高集成于印制电路板上并依次进行连接。
2.根据权利要求1所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的PLC调制解调部件包括含宽带载波芯片(I)和前端信号放大芯片(2);所述的宽带载波芯片(I)采用MARVELL公司的宽带载波芯片:DSS950X ;所述的前端信号放大芯片(2)采用MARVELL公司的前端信号放大芯片:DSS7800 ;芯片使用频率带宽为2-34MHZ，调制方式采用正交频分多路复用技术(OFDM)，并设有JTAG接口。
3.根据权利要求1所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的电源适配器部件(5)既可为整个系统供电，又可与载波信号耦合部件相连接，通过电力线的载波信号传送至PLC调制解调部件，PLC调制解调部件用于将来自于电力线的信号进行解调还原为网络信号，通过以太网部件(7)传输至终端设备；反之，并将来自于以太网部件(7)的网络信号调制到电力线上传输。
4.根据权利要求2所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的OFDM调制方式是一种多载波调制方式，这种方式将一个载波分为许多个带宽较窄的次载波，这些次载波相互正交，采用快速傅立叶变换将这些次载波信号进行编码；次载波频分器将信号反转，使之正交，对于n个次载波，每一个次载波的符号速率被载波调制器分为整个符号速率的1/n，这使得调制后符号速率长于多径延迟从而减少符号间干扰(ISI)。
5.根据权利要求1所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的载波信号耦合部件为耦合器(3);所述的PLC调制解调部件为电源接口(4)。
6.根据权利 要求1和5所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的电源接口(4)、电源适配器部件(5)与载波信号耦合部件耦合器(3)依次相连；耦合器(3)与前端信号放大芯片(2)、宽带载波芯片(I)依次相连；宽带载波芯片(I)与闪存(6)、JTAG接口部件(9)、重置系统部件(10)、LED指示灯(11)分别相连；宽带载波芯片(1)与以太网部件(7)、以太网数据接口(8)依次相连；上述芯片及部件高集成于印制电路板上，且电路板四角设有于便宽带电力载波通信系统与终端设备嵌入式结合的打孔。
7.根据权利要求6所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的以太网数据接口(8)接收从智能变电站过程层一次设备发送来的数据，再由过程层设备嵌入式宽带电力载波系统中的以太网数据接口(8)传输给以太网部件(7)，然后通过标准的工业MII接口输出给宽带载波芯片(1)，数据在宽带载波芯片(I)中通过对数据进行串/并转换、数/模转换等一系列的处理并调制成为OFDM模拟信号，由前端信号放大芯片(2)进行高频模拟信号放大以及信号滤波后，发送到载波信号耦合部件上，最后经载波信号耦合部件耦合到电源接口(4)连接的电力线上，传输至智能变电站间隔层系统嵌入式宽带电力载波系统中； 智能变电站间隔层设备嵌入式宽带电力载波系统从电力线接收过来的OFDM模拟信号经电源接口(4)传输至载波信号耦合部件，再依次传输至前端信号放大芯片(2)，前端信号放大芯片(2)对其进行相关的操作后传输至宽带载波芯片(I )，宽带载波芯片(I)对数据进行OFDM解调处理并转变为数字信号后传输给以太网部件(7)，以太网部件(7)最终将信号通过以太网数据接口(8)送至间隔层设备；同理，间隔层设备通过嵌入式宽带载波系统对信号进行调制/解调后与站控层设备进行通信；同时，同时，宽带载波芯片(I)与闪存(6)相连；宽带载波芯片(I)与JTAG接口(9)相连；宽带载波芯片(I)与重置系统部件(10)相连；宽带载波芯片(I)与LED指示灯(11)相连。
8.根据权利要求6所述的适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统，其特征是:所述的闪存(6)的型号选用64Mbit。
9.适用于智能变电站通信的宽带电力载波系统的组网方法，其特征是:在过程层设备侦U、间隔层设备侧、站控层设备侧分别加置嵌入式宽带电力载波系统，过程层一次设备采集数据经嵌入式宽带电力载波系统调制为OFDM模拟信号注入电力线传输至间隔层嵌入式宽带电力载波系统，经间隔层嵌入式宽带电力载波系统解调为数字信号后传送汇集至间隔层设备；同理，间隔层 设备所汇集信号经宽带电力载波系统调制/解调后传送至站控层设备。
【文档编号】H04B3/54GK103634029SQ201310624408
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】高强, 耿宝红, 韩月, 原峰, 代继成, 李在林, 潘丰厚, 郭占男, 张建楠, 蔡斌, 刘齐, 李平, 王茂军, 钟丹田, 程大伟, 张光明, 刘文强, 王龙飞 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 辽宁东科电力有限公司, 大连易联科信息技术有限公司
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