抑制用电信息采集系统干扰信号的方法及其系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种抑制用电信息采集系统干扰信号的方法 及其系统。
【背景技术】
[0002] 用电信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的基础， 是建设统一坚强智能电网的重要组成部分。用电信息采集系统从物理上可根据部署位置分 为主站、通信信道、采集设备三部分。通信信道是连接终端设备与采集系统主站的桥梁和纽 带，目前低压抄表集中器所采用的通信信道主要为电力线载波。电力线载波通信是指利用 现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，这种通信方式不需要 重新架设网络，只要有电力线，就能进行数据传递。但是，变压器、变频电机、电梯以及电力 电子设备等会产生高频谐波，对电力线载波通信产生干扰，影响用电信息的采集成功率。
[0003] 为了抑制高频谐波，现有技术中，在电源和负载间加装旁路电容器，电容器的两极 分别接相线和中性线，相线中的高频谐波通过电容器流向中性线进入大地，从而降低对用 电信息采集系统电力线载波通信信号的干扰。
[0004] 然而，在电源和负载间加装电容器时，由于不同用电设备产生的谐波频段范围不 同，需要重复加装容值不同的电容器，然后检验加装电容器后电力线载波通信信号是否还 会被干扰，如果通信信号正常，则证明相应容值的电容器符合要求。这一过程较为繁琐，随 机性较强，需要在现场准备容值不同的多种电容器，使工作效率降低，影响提高用电信息采 集成功率的工作进程。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种抑制用电信息采集系统干扰信号的方法及其系统，以解决现有技 术中的一项或多项缺失。
[0006] 本发明提供一种抑制用电信息采集系统干扰信号的方法，所述方法包括：获取谐 波干扰信号对电力线载波通信的干扰频段，根据一设定阶数及所述干扰频段，生成巴特沃 思型低通滤波器的系统函数；根据所述系统函数、产生所述谐波干扰信号的用电设备及所 述用电设备与电网连接的电路，生成所述巴特沃思型低通滤波器的输入端阻抗；根据考尔 梯形电路及所述输入端阻抗实现所述巴特沃思型低通滤波器；将所述巴特沃思型低通滤波 器设置于所述用电设备与电网之间，以抑制所述用电设备中高频谐波对电力线载波通信信 号产生的干扰。
[0007] -个实施例中，获取谐波干扰信号对电力线载波通信的干扰频段，根据一设定阶 数及所述干扰频段，生成巴特沃思型低通滤波器的系统函数，包括：根据所述干扰频段设定 所述巴特沃思型低通滤波器的截止角频率；根据所述截止角频率生成所述系统函数的模方 函数；对所述系统函数的模方函数进行复数延拓，并计算得到复数延拓后的所述模方函数 的极点；根据分布在复平面左半平面的所述模方函数的极点，计算得到所述巴特沃思型低 通滤波器的系统函数。
[0008]-个实施例中，根据所述系统函数、产生所述谐波干扰信号的用电设备及所述用 电设备与电网连接的电路，生成所述巴特沃思型低通滤波器的输入端阻抗，包括：根据产生 所述谐波干扰信号的用电设备及所述用电设备与电网连接的电路，设定谐波干扰信号源的 内阻值及负载电阻值；根据所述系统函数、所述内阻值及所述负载电阻值，计算得到所述巴 特沃思型低通滤波器的输入端的电压反射系数模方的零点和极点；根据所述零点和在左半 部分复平面上的所述电压反射系数模方的极点，构建得到巴特沃思型低通滤波器的输入端 的电压反射系数；根据所述电压反射系数和所述内阻值，计算得到巴特沃思型低通滤波器 的输入端的输入阻抗。
[0009]-个实施例中，根据考尔梯形电路及所述输入端阻抗实现所述巴特沃思型低通滤 波器，包括：根据所述输入端阻抗及所述考尔梯形电路实现的输入阻抗，对比得到所述巴特 沃思型低通滤波器中的电感参数和电容参数；根据所述电感参数和电容参数实现所述巴特 沃思型低通滤波器。
[0010] 一个实施例中，所述系统函数为：
[0012] 其中，N为所述设定阶数，《。是所述截止角频率，s是复数频率，Sp是在左半部分
[0015]其中，P1(S)是电压反射系数，Pd-s)是电压反射系数的复数共辄，s是复数频 率，札是所述内阻值，R肩所述负载电阻值，H(S)是所述系统函数，H(-s)是所述系统函数 的复数共辄。
[0016]-个实施例中，所述输入端的输入阻抗为：
[0018]其中，s是复数频率，PJs)是电压反射系数，札是所述内阻值。
[0019]-个实施例中，将所述巴特沃思型低通滤波器设置于所述用电设备与电网之间， 包括：在所述用电设备与电网连接的电路中的每个相线和中性线之间均连接所述巴特沃思 型低通滤波器。
[0020] 本发明还提供一种抑制用电信息采集系统干扰信号的系统，所述系统包括：用电 设备、电网、所述用电设备与所述电网连接的电路及至少一个巴特沃思型低通滤波器；其 中，所述用电设备与所述电网连接的电路的三个相线中的至少一个相线和其中性线之间连 接有所述巴特沃思型低通滤波器，以抑制所述用电设备中高频谐波对电力线载波通信信号 产生的干扰。
[0021] -个实施例中，所述巴特沃思型低通滤波器包括根据谐波干扰信号的干扰频段、 产生所述谐波干扰信号的所述用电设备、所述用电设备与所述电网连接的电路、设定阶数 及考尔梯形电路实现的输入端阻抗选取的电感和电容。
[0022] 一个实施例中，所述巴特沃思型低通滤波器包括：第一端钮、第二端钮、第一电感、 第一电容、第二电感、第二电容、第三电感及负载电阻；所述用电设备与所述电网连接的电 路包括相线和中性线；所述第一端钮的一端连接所述相线，另一端依次通过所述第一电感、 第二电感、第三电感及负载电阻连接至所述第二端钮的一端，所述第二端钮的另一端连接 所述中性线；所述第一电容一端连接在所述第一电感与第二电感之间，另一端连接在所述 第二端钮与所述负载电阻之间；所述第二电容一端连接在所述第二电感与第三电感之间， 另一端连接在所述第一电容与所述负载电阻之间；其中，所述第一电感、第一电容、第二电 感、第二电容及第三电感的参数值根据谐波干扰信号的干扰频段、产生所述谐波干扰信号 的所述用电设备、所述用电设备与所述电网连接的电路、设定阶数及考尔梯形电路实现的 输入端阻抗确定；所述负载电阻的参数值根据所述用电设备与所述电网连接的电路确定。
[0023] 本发明的抑制用电信息采集系统干扰信号的方法及其系统，通过用电设备、连接 电路、合理的滤波器阶数及考尔梯形电路，预先生成用于专门抑制电力载波通信中干扰信 号的巴特沃思型低通滤波器，再将实现的巴特沃思型低通滤波器安装于电网和易产生高频 干扰信号的用电设备之间，可以有效抑制用电设备中高频谐波对电力线载波通信产生的干 扰，提高用电信息的采集成功率。本发明直接用电感、电容元件构成的考尔梯形电路实现巴 特沃思型系统函数的滤波功能，巴特沃思型低通滤波器使用了模拟电路，相对于数字滤波 器而言，该滤波器无需对信号进行数字采样及运算，安装调试方便。
【附图说明】
[0024] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
[0025] 图1是本发明实施例的抑制用电信息采集系统干扰信号的系统的结构示意图；
[0026] 图2是本发明一实施例中的巴特沃思型低通滤波器的电路结构示意图；
[0027] 图3是本发明实施例的抑制用电信息采集系统干扰信号的方法的流程示意图；