专利名称：自适应电力负荷控制的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种对广阔分散目标实现集中控制的远动通道技术和装置，其典型用途是电力负荷集中监控，也适用于诸如环保监测、煤气调度、供水控制及各种灾害报警等类似的集中监控系统。
下面结合其典型用途对本发明加以说明。
复用电话网，特别是复用市内电话网作为电力负荷集中控制的远动通道，与复用电力网的工频、音频、载波等远动通道以及无线电远动通道相比，特别简单可靠，具有明显的技术、经济优越性。国外公开了复用电话网作为电表以及水表、气表读数遥测通道的方法和装置(如文献US-3553376和文献US-3922492)，也公开了复用电话网作为电力负荷遥监以及遥控通道的方法和装置(如文献EP-13982)。但现行各种方法均属全复用，即不仅复用了电话网中的电话配线网(用户线路)，而且复用了其中的电话交换机。这样，用电监控中心与各个用电单位之间，必须通过1对1拨号呼叫逐个形成临时远动通道。拨号呼叫所费时间和远动通道网的按时分制工作，两者大大限制了远动信息的传输速率，致使远动通道网的时效性差。
为了经济目的而限制电网高峰负荷，或者为了应付故障而压低电网正常负荷，都需要对某一群用户进行实时遥控操作。对于这种群控应用场合，复用电话网现行方法其时效性差这个缺点显得十分突出。而上述音频、无线等各种远动通道却都具有适用于实时群控的优点。这正是现行的复用电话网远动通道虽然具有简单可靠的优点，但在推广应用上却未能胜过音频、无线等类型的一个主要原因。
本发明的目的在于寻求一种复用电话网的新方法，以便能够克服上述的时效性差这一主要缺点，充分发挥复用电话网远动通道简单可靠的优势和电话配线网的强大潜力。
为此，对电话网的复用，本发明设想采取局部复用方式，即仅复用其中电话配线网(用户线路)部分，而不复用其中电话交换机部分。在电话局内，监控中心电话用户线路端和各个用电单位电话用户线路端之间，另行附加专门远动桥路，以便远动信号能绕过电话交换机而实现独立传输。为保证远动信号沿电话配线网传输的可靠性与有效性，远动信号和话音信号、自动交换信号以及某些场合下存在的用户环路载波信号等其它业务信号之间应采取某种划分方式，在电话用户线路两端，必要时还应增设线路加工器以减小电话机和电话交换机对远动信号的旁路作用。
基于这种方法组成的复用电话配线网的星形直达载波远动通道网，其主要优点如下(1)设备简单。与复用电力网的工频、音频及载波等类型远动通道相比，其发送功率甚低故发送设备简单，所复用线路固有工作电压甚低故结合加工设备简单。中心站也不需要无线类型那样昂贵的天线设施。
(2)传输可靠。与复用电力网的工频、音频、载波等通道和无线通道相比，电话配线网传输稳定可靠，噪声干扰小，保密性较强。对大中城市的应用，这个优点更为突出。
(3)时效性强。因摆脱了局内电话交换机的约束，传输速率不再受拨号呼叫、时分接续等条件限制，故其时效性将不亚于音频、无线等各种远动通道网。
本发明构思的实现方案说明如下(1)概述复用电话配线网的星形直达载波远动通道网，其原理框图如附
图1所示。监控中心终端设备输出的原始遥控数据，经中心载波装置变换为已调波后经中心端线路结合器、电话用户线路、局端结合器而送至局内附加的远动转接装置。该转接装置对已调波进行滤波、放大后分别送往有关用电单位。对于每个用电单位，已调波系经属于该单位的局端结合器、电话用户线路和用户端结合器而送至该单位的用户载波装置。该载波装置对已调波进行滤波、放大、解调后将遥控数据送给用户终端设备。某个用电单位的用户终端设备输出的待遥监数据，经用户载波装置变换为已调波，并经用户端结合器、电话用户线路和局端结合器而送至局内远动转接装置。转接装置对已调波进行滤波、放大后经监控中心的局端结合器、电话用户线路和中心端结合器而送至中心载波装置。它对已调波进行滤波、放大、解调后将遥监数据送给中心终端设备。远动载波频率和其它业务信号频率的不同以及结合加工设备与收发滤波器的设置，保证了远动信号通路与其它业务信号通路之间互不影响(串扰与旁路)。
(2)关于线路结合与加工设备。结合器用于载波装置、远动转接装置等与电话用户线路之间的接口，其作用是允许远动已调波通过而尽可能阻止其它业务信号通过，并对这些信号呈高阻抗。而加工器作用相反，它允许其它业务信号通过而阻止远动已调波通过，并对后者呈高阻抗。参照用户环路载波通信，结合器可以是高通线路滤波器，加工器可以是低通线器滤波器。参照电力线载波通信，结合器可以是带通滤波器，加工器可以是阻波器。可视具体应用情况加以选择。它们均属简单滤波器，易于实现。
(3)关于载波装置。其发信支路主要由调制器、载频发生器、放大器和滤波器等基本环节组成，收信支路主要由滤波器、放大器和解调器等基本环节组成，两者的具体电路结构取决于调制方式、多路划分方式及双向划分方式等的具体选择。载波通信技术和设备已获广泛应用，相当成熟，本装置一般属于简易型，易于实现。
(4)关于远动转接装置。对于多路频分制，其下行支路的主要作用是将来自监控中心的已调波进行滤波、放大与分发(即将一条通路上的已调波分发到多条通路上)，其上行支路的主要作用是将来自各个用电单位的已调波进行采集、滤波与放大。所谓采集，系指将多条通路上的已调波都纳入到一条通路上。而对于多路时分制，一种方法是转接装置下行支路对已调波进行滤波、放大和选择性分配。所谓选择性分配，系指转接装置根据监控中心送来的地址信息，通过交换网络将已调波送到指定的某条或某若干条通路上。这里，利用了局端用户线路呈空分状态的特点以简化用户终端设备。为这类目的，可在转接装置中设置程控远动交换机。由此可见，转接装置的具体电路结构主要取决于多路划分方式。多路划分的技术与装置已获广泛应用，相当成熟，本装置一般属简易型，易于实现。
众所周知，电力负荷集中控制系统的基本特点之一是“广分散”，即被监控对象(用电单位)为数众多且广阔分散，相应的远动通道数量庞大且广泛分布。因此，如若远动通道设备和用电单位终端设备不能做到低成本、高可靠、易于安装维护，致使总投资过大、安装维护困难，则该控制系统将难以获得广泛推广使用。成败的关键在于远动通道类型的合理选择，效益大小和见效快慢的关键仍在于远动通道类型的合理选择。由以上所述的主要优点和实现方案不难看出，本发明所提供的复用电话配线网的远动通道网，与国内正在应用试点的复用电力网的工频、音频和载波等类型远动通道网以及无线远动通道网相比，容易达到低成本、高可靠、易于安装维护等项电力负荷集中控制系统的基本设计要求，因而可望获得显著的社会经济效益。现仅结合我国国情，举例说明如下(1)本发明可算作一种短平快项目，能及时满足我国目前计划用电管理对技术手段的紧迫要求，使能在电力紧张局势下切实作到电力计划分配、定量包干，避免采取分区轮流停电、拉路限电等不合理的限电措施。这方面的社会经济效益是众所易见的。
(2)本发明的推广应用将使公共电话网增加一项具有重要社会经济意义的业务，使基建投资大而利用率低的电话配线网发挥其显著优势与强大潜力，使公共电话通信事业与公共用电管理事业之间发生内在联系而互相促进。上述的工频、音频、载波和无线等类型远动通道网均属电力部门专业通信网，基建投资偏大而利用率甚低。若能从全局出发，将这部分可观的投资转接到电话配线网及其远动通道网的综合发展上，则不仅有利于电力负荷集中控制系统的迅速推广应用，还有利于公用电话网的加速发展，实为一举两得的最佳选择，其社会经济效益也是显而易见的。
下面仅举出几个实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1一种简易型复用电话配线网星形直达载波远动通道网，说明其特征的部分原理框图如附图2所示。其特征在于(1)下行支路采用一种多路同频同时码分制。即中心载波装置发信支路系单路载波，远动转接装置下行支路中各分路滤波器和各用户载波装置中收信滤波器均系传通该单路载波支路所发已调波，从而监控中心所发遥控数据同时送达各个用户终端设备，而由遥控数据中所含遥控地址码选择控制有关用户终端设备接收遥控操作码。地址码分为对单个用户和对一组用户两种。单独地址码主要用于对用电单位分户地进行定值遥调、召唤遥信、召唤遥测以及遥控跳/合闸。公共地址码用于对用电单位进行群控(如对某组用户遥控跳闸限电)。
(2)上行支路采用一种多路同频时分制。即各个用户载波装置发信支路为同频单路载波，各自所发已调波通过远动转接装置上行支路中同频分路滤波器而为中心载波装置中同一个单路载波支路所接收，而各个用户终端设备发送遥监数据的时间彼此分开。由监控中心发送召唤遥测、遥信命令启动用户终端设备的发送，从而达到监控中心对已调波的分时接收。这种被动方式有可能节省遥监数据中所含地址码而简化用户终端设备。为使监控中心及时发现异常情况，用户终端设备也可主动发送某些告警信号，这时应含地址码。两个用户同时发送告警的概率很小，故一般不致丢失信息。为防止告警信息丢失，可设重复发送环节，各用户重发时间间隔长短设置不一。也可在用户终端设备中设置遥监数据定时自发环节，发送时间予置时各用户错开。
(3)上行支路与下行支路之间采用频分制，即使用不同的载波频率，双向双工工作。其主要优点之一是监控中心对某个用户进行遥控操作时，可同时获得反馈信息而提高操作可靠性;监控中心对某组用户进行群控时，可同时选择其中某个用户进行抽样性遥监。
由此实施例可见，利用本发明容易获得功能完善的远动通道网，不仅能传输各种遥控-单控、群控、遥调等信息，而且能传输遥监-遥信、遥测等信息。而我国目前应用试点的电力线工频、音频远动通道网，仅能传输遥控信息而不能传输遥监(反馈)信息;无线电和电力线载波等远动通道网，分为单向和双向两种，而能传输遥监信息的双向通道网其用电单位端通道设备复杂、昂贵，使总投资过大而难以普及。
实施例2考虑到部门业务范围的划分，为便于电话局内附加设备的维护管理，必要时可采用一种载波-音频结合的传输体制以简化远动转接装置。其特征在于(1)复用电话配线网的星形直达载波远动通道网是单向的，即仅具有传输遥控信息的下行通路，主要用以满足电力负荷集中控制中实时性强的群控需要。
(2)另外，再由复用电话网的现行方法，即通过拨号呼叫实现用户线路间接续的方法获得一个音频远动通道网。它主要用于传输遥监信息。为尽量减化载波遥控通道网，遥调信息传输也可利用该音频通道网，并因此能及时获得遥调反馈信息。
(3)利用本实施例的载波遥控通道网，通过相应的信号发送接收环节向有关用电单位发送电话等待、挂机等指令信号，以提高本实施例的音频远动通道网时效性，使复用电话网现行方法的主要缺点有所克服。
实施例3考虑到原有电话配线网中小部分用户线路加感，有的用户线路开设环路载波，为兼顾这两种线路情况，本发明提出一种频分双网体制。即将用电单位用户线路分为A、B两类，加感线路属A类，开设环路载波的线路属B类，未加感未开环路载波的线路可按线路其它情况和电力负荷管理方便而分别归入A类和B类，并复用监控中心用户线路与A类用户线路组成星形直达载波远动通道网A，复用监控中心用户线路与B类用户线路组成星形直达载波远动通道B，说明其特征的部分原理框图，如附图3所示。该频分双网体制的特征在于(1)鉴于加感线路的低通特性，对通道网A主要从载波收信灵敏度要求和与话音通路划分要求两方面折衷考虑，适当选择较低的载波频率。
(2)对通道网B，在用户环路载波最高使用频率以上适当选择载波频率。
(3)通道网A和B是两个频分独立通道网，故可并行工作。例如，对属于不同通道网的两个用电单位，可同时进行定值遥调;若两网均含上行支路，还可同时进行遥监。这等效于信息分发与采集速率的提高，最佳分类时可提高一倍。
必须指出，以上所述监控中心用户线路系指未加感未开设环路载波线路，这样才能同时满足通道网A和B的载波频率传输衰耗要求。这一般可以做到。个别特殊情况下可用在远动转接装置中增设变频器，或采用其它类型等效传输通路的办法解决。附带指出，电力线工频、音频和载波等类型远动通道网，也都需要解决监控中心与各有关变电所之间的远动通道问题。
实施例4在本发明的电话配线网星形直达载波远动通道网中，采用一种窄频带数据传输体制，其特征是(1)载波装置发信支路输出的已调波占用频谱相当窄，采用压控晶体振荡器和连续移频键控调制时对较高频率也可做到仅占用几十赫、甚至几赫的有效带宽。
(2)载波装置和远动转接装置中的收信滤波器采用相应的窄带滤波器或在远动系统中已推广应用的锁相环窄带跟踪滤波器(必要时需用变频器将已调波变换为音频)。
(3)结合加工设备也相应地采用窄带型。
本窄频带远动通道网的主要优点是(1)容许选用相当高的远动载波频率而不致因线路衰耗增加使收信信噪比降低。
(2)容许在话音通路最高频率(3400赫)和用户环路载波最低频率间选用远动载波频率，而能用不复杂的结合加工设备保证远动通路与这两种通路间互不影响(串扰与旁路)。
(3)容许在用户环路载波占用频谱的空隙内适当安插远动载波频率，而能保证远动载波通路与环路载波通路间互不影响(串扰与旁路)。
由此可见，本窄带远动通道网对电话配线网的适应能力很强，特别适用于单向遥控通道网，以及双向单工远动通道网。
实施例5为充分复用电话用户线路，特以电话局内公用电源供给的用户线路上的直流电源电压作为远动载波，即将远动载波使用频率选择为零。对于这个特例，载波装置(用户载波装置和监控中心至电话局通道系复用电话用户线路时的监控中心载波装置)和远动转接装置中的调制器将仅由用户线路及其终端并接的一个串有控制开关(如继电器常开接点)的电阻所组成。原始远动数据控制该开关的继续而在用户线路上产生远动直流脉冲-已调波。载波装置和远动转接装置中的解调器是一个远动直流脉冲鉴别器，它通过一个高输入阻抗放大器而并接到用户线路上。适当选择远动直流脉冲特征(脉冲幅度特征，必要时辅以脉冲宽度特征等)，并配以终端设备中相应的编码译码器，不难做到防止取机、挂机脉冲和拨号脉冲等其它各种业务信号的干扰。
本简易型复用电话配线网星形直达载波远动通道网与上述诸实施例相比，具有以下显著优点(1)装置最简单。省掉了线路加工器，简化了线路结合器，简化了载波装置和远动转接装置中的收发信支路。
(2)入网最简便。结合加工设备简单故易于入网安装;对用户线路呈高阻抗且远动信号工作在甚低频(直流脉冲)故易于满足邮电部调制解调器入网要求。
(3)传输最可靠。因装置最为简单并以大幅度直流脉冲信号形式工作，故远动信息传输最为可靠。
因此，本简易型投资省见效快，宜优先采用。
其美中不足是实线电话工作时该线路上远动不能同时工作。因此，对于遥控发送，在远动转接装置中设有记发器，它将来自监控中心的遥控信息用寄存器先行存储，通过线路忙闲判别环节判定线路空闲(即其上直流电压等于公用电源电压)后再将遥控信息转发给用户端。必要时还可增设特种催挂音收发环节及拒挂次数累计环节，以至由催挂音控制的用以切断用户话机外线的开关，强制电话用户挂机等待接收遥控命令。可在远动转接装置中专设程控远动交换机，使监控中心对众多用户的信息分发与采集先经过智能性中间处理，既便于实现上述的遥控信息记发，又便于在电话局内按空分制进行遥监信息采集。
权利要求
1.一种对广阔分散目标实现集中监控的方法和装置，其典型用途是电力负荷集中监控，也适用于环保、供气、供水及各种灾害报警等监控系统，主要由监控中心终端设备、用户终端设备和复用电话网中电话配线网和局内电话交换机的远动通道网设备等基本部分组成，对众多分散用户能通过拨号呼叫逐户进行信息分发与采集，其特征在于远动通道网系仅复用电话网中电话配线网(用户线路)部分而不复用其中电话交换机部分，在电话局内另设专门远动桥路使远动信息绕过电话交换机独立传输，由这种复用方法组成的星形直达载波远动通道网一般主要包括监控中心电话用户线路或其它等效通路、各用户电话用户线路、每对电话用户线路两端的结合加工设备和监控中心载波装置、电话局远动转接装置、用户载波装置等基本部分，其中远动转接装置可以是一个简单的载波转发装置，也可以是一个具有程控远动交换机及其辅助设备的智能转发装置，通过该载波远动通道网，监控中心终端设备送出的原始遥控数据能实时分发到各个有关用户终端设备，各个用户终端设备送出的原始遥监(遥测、遥信)数据能为监控中心终端设备所实时采集，适当选择运动载波使用频率、通路划分方式和调制方式，并配置相应的线路结合加工设备与收发信滤波器，可保证远动通路与电话网中其它业务通路之间互不影响(串扰与旁路)。
2.权利要求1所述的方法和装置，其特征在于以电话局内公用电源供给用户线路的直流电源电压作为远动载波，从而使装置大为简化，载波装置和远动转接装置中的调制器由用户线路及其终端并接的一个串有控制开关(如继电器常开接点)的电阻所组成，解调器是一个远动直流脉冲鉴别器，它通过一个高输入阻抗放大器而并接到用户线路上，线路忙闲判别器判定线路空闲后启动载波装置或远动转接装置发送，远动转接装置中设有遥控、遥监信息寄存器。
3.如权利要求1所述的方法和装置，其特征在于载波远动通道网中下行支路采用多路同频同时码分制，即中心载波装置发信支路系单路载波，远动转接装置下行支路中各分路滤波器和各用户载波装置中收信滤波器同时传通该单路载波支路所发已调波，从而监控中心所发遥控数据同时送达各个用户终端设备，而由遥控数据中所含遥控地址码选择控制有关用户终端设备接收遥控操作码。
4.如权利要求1所述的方法和装置，其特征在于远动通道网中上行支路采用一种多路同频时分制，即各个用户载波装置发信支路为同频单路载波，各自所发已调波通过远动转接装置上行支路中同样连接的同频分路滤波器为中心载波装置中唯一单路载波收信支路所接收，而由中心召唤、告警发送、时间予置等方式及相应收发环节控制各个用户终端设备分时发送遥监数据。
5.如权利要求1所述的方法和装置，其特征在于远动通道网中下行支路与上行支路间采用频分制，即两支路设备工作在不同的载波频率上，双向并行工作。
6.如权利要求1所述的方法和装置，其特征在于载波远动通道网是一个单向载波遥控通道网，它与现行的复用电话网音频远动通道网合成一个完善的远动通道网。
7.如权利要求1所述的方法和装置，其特征在于远动通道网系采用已调波窄频带传输体制，即载波装置发信支路输出的已调波占用频谱相当窄，载波装置和远动转接装置中的收信滤波器采用相应的窄带滤波器，结合加工设备也相应地采用窄带型。
8.如权利要求1所述的方法和装置，其特征在于远动通道网系采用一种频分双网体制，即将用电单位用户线路分为A、B两类，加感线路属A类，开设环路载波线路属B类，未加感未开环路载波的线路可随其它意图分归A类和B类，并由监控中心用户线路(或采用等效通路)分别与A类用户线路和B类用户线路组成两个星形直达载波远动通道网A和B，通道网A的设备工作在较低载波频率上，通道网B的设备工作在较高载波频率上，两个通道网并行工作。
9.如权利要求3所述的方法和装置，其特征在于遥控地址码及其相应编译码环节包括对单个用户和对一组用户两种，可实现分户遥控，也可实现分组群控。
10.如权利要求4所述的方法和装置，其特征在于用户终端设备主动发送告警信号的装置中设有重复发送环节，各用户重发时间间隔长短设置不一。
11.如权利要求6所述的方法和装置，其特征在于载波遥控通道网中设有监控中心用以命令用电单位电话挂机和等待的信号发送与接收环节。
12.如权利要求7所述的方法和装置，其特征在于载波装置收信支路中设有锁相环音频窄带跟踪滤波器，环路噪声带宽为几十赫，甚至几赫，其发信支路中设有连续移频键控调制环节。
13.如权利要求7所述的方法和装置，其特征在于远动通道网设备工作在高于用户环路载波最高使用频率的远动载波频率上。
14.如权利要求7所述的方法和装置，其特征在于远动通道网设备工作在位于话音通路最高频率和用户环路载波最低频率间的远动载波频率上。
15.如权利要求7所述的方法和装置，其特征在于远动通道网设备工作在安插于用户环路载频占用频谱空隙内的远动载波频率上。
16.如权利要求2所述的方法和装置，其特征在于远动转接装置中设有专用程控远动交换机。
17.如权利要求2所述的方法和装置，其特征在于远动转接装置中设有特种催挂音发送环节，用户端设有特种催挂音接收环节及拒挂次数累计环节，必要时还附加有切断用户话机外线的开关。
全文摘要
本发明涉及一种对广阔分散目标实现集中监控的方法和装置，其典型用途是电力负荷集中监控。仅复用电话网中电话配线网部分，在电话局内另设专门远动桥路使远动信息绕过局内电话交换机独立传输。由此组成的星形直达载波远动通道网发挥了电话用户电缆线路的优势和潜力，具有设备简单、传输可靠、时效性强等显著优点，与复用电力网工频、音频和载波等类型及无线类型远动通道网相比，算短平快项目，能及时满足我国计划用电管理对技术手段的紧迫要求，也适用于开发环保、供水、供气、报警等类似远动系统。
文档编号H04M11/00GK1045009SQ8910058
公开日1990年8月29日 申请日期1989年2月17日 优先权日1989年2月17日
发明者徐福华 申请人:徐福华