专利名称：在高和中电压线上进行信号耦合的装置和方法
技术领域：
本发明涉及按照独立权利要求的在高和中电压线上进行信号耦合的装置和方法。
所述的通过高和中电压线进行数据传输的电力线载体(PLC)系统是众所周知的。一般在此一个通信信号，其例如含有控制数据或者语音被调制到一个载体，并且调制的载体信号被耦合到一个或者多个导线。
在传统的系统中此耦合通过耦合电容实现，此电容使信号源和导线进行直流分开。对于高和中电压线来说，其电势可以为36kV或者380kV，需要一个具有特别大的尺寸的复杂的耦合电路。
以此本发明的任务是提供开头所述类型的系统，其中此问题至少部分的被避免。
此任务通过独立权利要求的内容进行解决。
耦合装置使该信号作为沿着该导线的两个节点之间的电压信号被耦合，相对于已知的解决方案不再需要相对于大地参考的信号。以使该耦合装置能够大量的应用在高和中电压电势上。
该耦合装置优选的含有用于控制信号的接收器，该信号转换成要耦合的电压信号。该控制信号能够例如作为无线电信号、微波信号或者光信号进行传输。该耦合装置也能够从控制信号中至少部分的得到用于电压信号的能量。然而还考虑到该耦合装置含有从高和中电压线的电压降中得到能量的装置。
优选的该控制信号作为微波信号进行传输，其中该耦合装置借助于无源元件转换成要耦合的电压信号并且馈入到该导线中。
本发明的其他的优点和实施例从从属权利要求中得到并且下面借助于附图进行详细地描述。
图1示出了本发明的耦合的方框图，图2示出了该耦合装置的一个可能的实施例的电路图，图3示出了该耦合装置的一个可能的替换实施例的方框图。
图1示出了高和中电压线1的一端，其上设置了一个耦合装置2。耦合装置2的任务是将具有例如50kHz(中压导线)或者300kHz(高压导线)的载体频率fPLC的PLC信号耦合到导线1。此信号沿着导线1扩散，并且在其他的地点由合适的接收器(未示出)输出。
该耦合装置2通过一个耦合线4a，4b电连接到具有导线1的两个节点5a，5b。节点5a，5b的距离L在此至少是载体频率fPLC的波长的1/10，也就是说至少对于fPLC＝50kHz时为约600M，对于fPLC＝300kHz时为约100M。以此方式对于耦合装置2能够在节点5a，5b之间在载体频率fPLC上产生信号电压或者电压信号Us，其能够作为波信号沿着导线1进行传输。优选的，该距离L不大于载体频率fPLC的大约半波长，因为较大的距离一般没有优点。
耦合装置2设置有一个检测器或者一个天线6，其接收发射器7或者信号源8的控制信号。为了传输控制信号而应用了无线信号、微波信号或者光信号。
图2示出了耦合装置的一个实施例，该耦合装置是用于传输具有例如1-10GHz的频率fs的微波信号。该微波的应用具有不同的优点。具有其他的信号的干扰比较少并且带宽比较高。另外微波能够进行调整并且具有较少的损耗地从发射器7传输到天线6。这也允许了利用微波连接同时进行能量传输，以致该耦合装置不再必需自己的电流源。
为了使图2的实施例工作，具有要传输的载体频率fPLC的PLC信号的频率fs的微波信号进行幅值调制并且作为控制信号从发射器7发射到天线6。在那里控制信号以已知的方式通过二极管D1和滤波装置C1、L和C2进行整流和调制，以使在变压器T上存在一个与PLC信号成比例的载体频率fPLC的电压。从变压器T该信号通过耦合线4a、4b传输到导线1的节点5a、5b。电容C3在高和中电压线的高网络电流(50/60Hz)之前保护该耦合装置。
按照图2的电路是用于对微波信号进行解调，其通过调制系数m＜1进行幅值调制。对于较强的幅值调制、相位调制或者其他的调制信号需要相应的匹配电路和可能的非调制微波信号的附加传输。因为图2的电路从其结构上来说是非常简单的，以调制系数m＜1进行的幅值调制是非常有利的。
在图2的实施例中用于馈入电压信号的能量从微波信号的能量中得出，该耦合装置不再需要自己的电流源。
还考虑到耦合装置2以其他的方式进行工作的能量。例如能够应用分开的微波信号，其传输到耦合装置，在那进行整流并且存储在一个蓄电池中。
在图3中示出了一个替换的可能性。在此在节点5a和5b之间利用了电压降，其通过由导线1传导的电流产生。
在图3的实施例中导线1传输的是交流电，也就是说含有例如50Hz频率的电压降。为了不再使由耦合装置产生的电压信号变小，在两个耦合线部分4a、4b之间的电压首先通过低通滤波器L2进行传导，并且然后以一个二极管D2进行整流。如此产生的电压能够在具有蓄电池10的电流源中进行中间存储，并且为了驱动电子设备11应用了耦合装置。
如果该电子设备驱动了具有自己的电流源的耦合装置，其也能够用于复杂的信号处理任务。如此考虑了该PLC信号在耦合装置中例如进行了重新调制或者含有错误修正信号。因为该耦合装置位于高压或者中压水平，例如优选在图2中示出了一个尽可能简单的结构，以此尽可能的没有维护的工作是可能的。
如上所述的，该控制信号不再只借助于微波信号，而是借助于无线信号(例如从10kHz开始的频宽内)进行传输。在此情况下耦合装置含有自己的无线接收器。用于驱动无线接收器和用于在节点5a和5b之间产生电压信号的能量在此情况下能够例如从按照图3的电路或者从一个电池中提供。
该控制信号也能够作为光信号进行传输，优选的位于900和1300nm之间的红外范围内。该传输能够通过空气或者借助于光纤进行。在此情况下此接收器必需具有一个自己的电流源。
权利要求
1.具有用于通信信号的一个耦合装置的高和中电压线，其特征在于，该耦合装置(2)大部分位于高和中电压电势上，在至少两个相距的节点(5a，5b)上与高和中电压线(1)进行连接，并且如此构成以在两个节点(5a，5b)之间产生电压信号(Us)。
2.如权利要求1的高和中电压线，其特征在于，在两个节点(5a，5b)之间的距离(L)至少相应于电压信号(Us)的载体频率(fPLC)的波长的1/10。
3.如上述权利要求之一的高和中电压线，其特征在于，该耦合装置(2)含有一个用于控制信号的接收器和用于将控制信号变换成电压信号(Us)的装置。
4.如权利要求3的高和中电压线，其特征在于，耦合装置(2)如此构成以从控制信号的能量中产生用于电压信号(Us)的能量。
5.如权利要求3或者4的高和中电压线，其特征在于，该接收器是一个微波接收器。
6.如权利要求3或者4的高和中电压线，其特征在于，该接收器是一个光接收器或者一个微波接收器。
7.如上述权利要求之一的高和中电压线，其特征在于，该耦合装置(2)含有通过两个节点(5a，5b)从高和中电压线(1)的电压降产生能量的装置(L2、D2、10)。
8.如上述权利要求之一用于高和中电压线的耦合装置。
9.用于将信号耦合到高和中电压线上的方法，其特征在于，通过至少两个相距的节点(5a，5b)沿着高和中电压线施加一个电压信号(Us)。
10.如权利要求9的方法，其特征在于，该电压信号(Us)通过高频信号的解调产生。
11.如权利要求10的方法，其特征在于，该高频信号相应于电压信号(Us)进行幅值调制。
12.如权利要求9或者10的方法，其特征在于，无绳的控制信号发射到一个存在于高和中电压上的耦合装置(2)，其中该耦合装置(2)产生电压信号(Us)。
全文摘要
为了通过高和中电压线(1)传输PLC信号含有一个耦合装置(2),其在两个相距的节点(5a,5b)上与导线(1)相连接。耦合装置(2)在两个节点(5a,5b)之间产生电压信号,其沿着导线(1)进行传输。因为耦合装置(2)位于高和中电压电势上,例如含有一个微波发射器(7),其使该信号传输到耦合装置(2)的天线(6)上。
文档编号H04B3/56GK1241850SQ99106459
公开日2000年1月19日 申请日期1999年5月11日 优先权日1999年5月11日
发明者D·德聪, J·赖纳 申请人:Abb研究有限公司