专利名称：电力线通信方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电力输送网络的电力线通信方法。具体地说，本发明涉及用于包括通过电力传输线互连的几个变电站的电力输送网络的电力线通信方法。
背景技术：
在高压或中压电力线上的电力线通信(PLC)能够用于在小带宽信道上传送特定的(远程)保护命令，该小带宽例如是位于可用于电力线通信服务的频带低端的2kHz带宽。典型地，以前的PLC设备配备了2kHz的有限带宽来用于传送命令信号，该命令信号用于对(远程)保护命令编码，该PLC设备还配备了保护频率。另一方面，现代PLC设备通常提供4kHz的带宽；其中具有优选位于该可用频带的上半部分中的保护频率。该保护频率可以在上半部分中移动；但是将该保护频率移至下半部分可能就需要改变硬件滤波器，这就是所要避免的。在现有网络中，与从前使用的2kHz频带相邻的频率通常被其它业务占用。结果在这种情况下无法使用现代PLC设备，就好像该网络从零开始设计的。但是，即使在没有历史约束而且为保护应用预留了40-500kHz带宽的PLC网络的新设计中，通常比较有利的是不浪费带宽而是使用4kHz的PLC设备，并将剩余的带宽用于其它用途。
发明内容
因此本发明的目标是提供一种电力线通信方法和电力线通信系统，它们可以为专用远程保护应用以及如果需要还为业务语音信道有效利用频带。具体地说，本发明的目的是提供一种电力线通信方法和电力线通信系统，它们可以减少在电力输送网络中需要的不同频带的数量。
该目的是通过按照权利要求1的电力线通信方法和根据权利要求10的电力线通信系统达到的。此外优选实施方式由从属权利要求给出。
按照本发明，上述目标这样来实现，在包括通过电力传输线互连的几个变电站的电力输送网络中，变电站的通信设备利用频带中的命令信号和位于该频带的第一半频带中的保护信号通过电力传输线与相邻变电站的通信设备通信。所述通信设备对相继线路使用不同命令信号机制(schema)的重复序列，其中每个机制只包括频率位于所述频带的第二半频带中的命令信号。例如，不同机制“a”和“b”作为序列“ab”在两条相继线路之后重复。通过对相继线路使用不同命令信号机制的重复序列以及在每个机制中只使用频率位于预留频带的一半频带中的命令信号，可以减小电力输送网络中为输送编码(远程)保护命令所使用的命令信号所需要的不同频带的数量。具体地说，所提出的电力线通信方法和系统可以提供替换2kHz PLC设备的可行变形，即原有的2kHz PLC设备可以被更为现代的宽带4kHz PLC系统所代替。
在第一实施例中，重复序列中的不同机制包括频率位于所述频带的同一半频带中的命令信号，而且与该重复序列中的不同机制关联的保护信号具有相差一个规定的频率偏移的频率。保持命令信号频率在所述频带的同一半频带中可以节省带宽。此外，通过使保护信号频率相互隔开例如至少480Hz的频率偏移，则可以避免干扰并且可以合理地对保护信号进行滤波。优选的，在第一实施例中，具有不同频率的不同命令信号组用于不同的命令信号机制。
在第二实施例中，重复序列中的不同机制包括频率位于所述频带的交替的半频带中的命令信号，与该重复序列中的不同机制关联的保护信号具有位于没有命令信号的频率的所述频带的相应一半频带中的交替频率。优选的，在第二实施例中，所述保护信号具有在用于命令信号的频率值之间中的频率值。
在另一个实施例中，对于连接到超过两个电力传输线的变电站，采用另外可替换的频带来用于向相邻的一个变电站传送命令和保护信号。
在用于包括通过电力传输线互连的几个变电站的电力输送网络的电力线通信系统中，该系统包括通信设备，其配置为利用频带中的命令信号和位于该频带的第一半频带中的保护信号通过一条电力传输线与相邻变电站的通信设备通信，该通信设备还配置为对相继线路使用不同命令信号机制，每个机制只包括频率位于所述频带的第二半频带中的命令信号。
下面参照附图通过举例详细解释本发明，在附图中图1示出包括通过电力传输线互连的几个变电站的电力输送网络的片段，图2示出频率都在预留频带的同一半频带中的命令信号的两个不同机制的例子，图3示出不同机制的另一个例子，每个机制具有频率在预留频带的不同的半频带中的命令信号。
具体实施例方式
图1是示出包括几个变电站SS1、SS2、SS3、SS4、SS5的电力输送或配送网络10的片段的框图，这些变电站通过电力传输线L1、L12、L14、L2、L23、L3、L4、L45、L5和L6(例如在70kV或更高电压下运转的高压电力线)互连。如图1所示，每个变电站SS1、SS2、SS3、SS4、SS5均包括通信设备1、2、3、4、5。通信设备1、2、3、4、5包括用于在电力线上通信的PLC调制解调器和远程保护模块。例如，PLC调制解调器是用于通过高压线输送语音、数据和保护信号的软件可编程电力线载体系统的ABB的ETL500系列的ETL540或另一成员。例如，所述远程保护模块是ABB针对ETL500系列的ETL540或另一成员设计的NSD550插入卡。NSD550插入卡配置为用两个不同的操作模式传送多达4个(远程保护)命令，即两个许可命令和两个直接跳闸(direct trip)命令，或者是3个许可命令和一个直接跳闸命令。
如图1所示，线保护命令的不同机制a、b、c通过电力传输线L1、L12、L14、L2、L23、L3、L4、L45、L5、L6在各个划界的变电站SS1、SS2、SS3、SS4、SS5之间传送。附图标记a、b、c代表如图2和图3示出的命令信号机制。命令信号机制a、b、c指明要采用哪些命令信号(类型和频率)。如图1所示，通信设备1、2、3、4、5配置为对相继线路采用不同的命令信号机制a、b、c；具体地说，通信设备1、2、3、4、5配置为对相继线路采用不同命令信号机制a、b的重复序列(“ab”)。例如沿着传输线L1、L14、L45、L6，命令信号机制a、b每隔一条传输线就重复一次。
图2和图3示出不同命令信号机制a1、b1、a2、b2的例子。箭头A、B、C、D示意性代表用于NSD550插入卡的命令A至D的命令信号(单一音调或交替编码的音调)。为了简化参考起见，在图2和图3中仅示出单音调的信号(每个命令信号一种频率)；但是也可以使用其它命令信号类型，如双音调等等。箭头G代表保护信号，例如PLC调制解调器的导频信号如ETL500电力线载体系统的导频信号，或通过远程保护模块提供的专用保护信号。命令信号机制a和b(或a1、b1、a2、b2)分别共享相同的PLC频带F，如100k-104kHz；命令信号机制c使用不同的频带。应当注意仅示出传输(Tx)频带；用于在反方向通信的接收(Rx)频带与频带F是分离的，并且与该频带F相邻或不相邻。
图2示出针对两个命令的两个不同命令信号机制a1、b1的例子。为了实施这些机制，在图1中，通信设备1、2、3、4、5配置为分别对机制a或b使用命令信号机制a1、b1。因此，在与命令信号机制a(即a1)关联的电力线L14、L2、L4、L45、L6上使用命令A和D(或在其它实施例中是A和C)；而在与命令信号机制b(即b1)关联的电力线L1、L23、L45上使用命令B和C(或在其它实施例中是B和D)。如图2所示，与命令信号机制a1关联的保护频率G和与命令信号机制b1关联的保护频率G之间相差频率偏移F0。优选地，为了避免干扰，与命令信号机制a1和b1关联的保护频率G偏移例如480Hz。此外，在与命令信号机制c关联的电力线L12、L3、L5上应当用不同的PLC频带来防止干扰。尽管不需要，但为了更为保守的规划，重复序列可以包括3个或更多的不同机制，从而与传统规划相比导致在少于每隔一个的相继线路上重复的特定机制(a)，但在该网格中仍然节省了带宽。
图3示出针对4个命令的两个不同命令信号机制a2、b2的例子。命令信号机制a2和b2还共享相同的PLC频带F，如100kHz-104kHz；而对命令信号机制c使用不同的频带。为了实施这些机制，在图1中，通信设备1、2、3、4、5配置为分别对机制a或b使用命令信号机制a2、b2。因此在与命令信号机制a(即a2)关联的电力线L14、L2、L4、L45、L6上，命令A、B、C、D位于频带F的下半部分F1，保护信号G位于频带F的上半部分F2中。另一方面，在与命令信号机制b(即b2)关联的电力线L12、L3、L5上，命令A、B、C、D位于频带F的上半部分F2中，与命令信号机制b2关联的保护信号G位于频带F的下半部分F1中。为了将机制a2转换为b2或将机制b2转换为a2，优选地频带F从正常位置(直立)颠倒或翻转到倒置位置，如图3通过命令信号机制b2的倒转三角形示意性表示的。例如在ETL500边带电力线载体系统中，为正常和倒置位置的这种镜像提供特殊的特征。因此在与命令信号机制a(即a2)关联的电力线L14、L2、L4、L45、L6上，频带F设置为正常位置；而在与命令信号机制b(即b2)关联的电力线L12、L3、L5上，频带F设置为倒置位置。如图3所示，保护信号G的频率被选择成位于用于命令信号A、B、C、D的频率值之间。本质上，为了避免干扰，将保护信号G的频率设置在具有相邻频率值的两个命令信号A、B、C、D的中间。而且，尽管不需要，但为了更为保守的规划还是在重复频率之前跳过另外的一条传输线，与传统规划相比仍然节省了带宽。
权利要求
1.一种用于包括通过电力传输线(L1、L12、L14、L2、L23、L3、L4、L45、L5、L6)互连的几个变电站(SS1、SS2、SS3、SS4、SS5)的电力输送网络(10)的电力线通信方法，该方法包括由变电站(SS1、SS2、SS3、SS4、SS5)的通信设备(1、2、3、4、5)利用频带(F)中的命令信号(A、B、C、D)和位于该频带(F)的第一半频带(F1，F2)中的保护信号(G)通过电力传输线(L1、L12、L14、L2、L23、L 3、L4、L45、L5、L6)与相邻变电站(SS1、SS2、SS3、SS4、SS5)的通信设备通信，其中对相继线路使用不同的命令信号机制(a，b；a1，b1；a2，b2)的重复序列，每个机制只包括频率位于所述频带(F)的第二半频带(F2，F1)中的命令信号(A、B、C、D)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述重复序列中的不同机制(a1，b1)包括频率位于所述频带(F)的同一半频带(F1)中的命令信号(A、B、C、D)，而且其中与该重复序列中的不同机制(a1，b1)关联的保护信号(G)具有相差一个规定的频率偏移(F0)的频率。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述规定的频率偏移(F0)足以利用所述重复序列中的不同机制(a1，b1)来防止保护信号(G)在相继线路上的相互干扰。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述具有不同频率的命令信号(A、B、C、D)的不同子集用于命令信号(A、B、C、D)的不同机制(a1，b1)。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述重复序列中的不同机制(a2，b2)包括频率位于所述频带(F)的交替的半频带(F1，F2)中的命令信号(A、B、C、D)，而且其中与该重复序列中的不同机制(a2，b2)关联的保护信号(G)具有位于没有命令信号(A、B、C、D)的频率的所述频带的半频带(F2，F1)中的交替频率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中不同机制的第一机制(a2)通过倒置包括第二机制(b2)的频带(F)来产生。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述保护信号(G)具有在用于命令信号(A、B、C、D)的频率值之间中的频率值。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中对于连接到超过两个电力传输线(L1、L12、L14、L2、L23、L3、L4、L45、L5、L6)的变电站(SS1、SS2、SS3、SS5)，采用另外可替换的频带来用于向相邻的一个变电站传输命令和保护信号(A、B、C、D、G)。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述命令信号(A、B、C、D)用于对保护命令进行编码。
10.一种用于包括通过电力传输线(L1、L12、L14、L2、L23、L3、L4、L45、L5、L6)互连的几个变电站(SS1、SS2、SS3、SS4、SS5)的电力输送网络的电力线通信系统，该系统包括在变电站(SS1、SS2、SS3、SS4、SS5)中，通信设备(1、2、3、4、5)配置为利用频带(F)中的命令信号(A、B、C、D)和位于该频带(F)的第一半频带(F1，F2)中的保护信号(G)通过电力传输线(L1、L12、L14、L2、L23、L3、L4、L45、L5、L6)与相邻变电站(SS1、SS2、SS3、SS4、SS5)的通信设备(1、2、3、4、5)通信，其特征在于所述通信设备(1、2、3、4、5)配置为对相继线路使用不同的命令信号机制(a，b；a1，b1；a2，b2)的重复序列，每个机制只包括频率位于所述频带(F)的第二半频带(F2，F1)中的命令信号(A、B、C、D)。
全文摘要
在包括由电力传输线互连的几个变电站的电力传输网络中，变电站的通信设备利用频带中的命令信号和位于该频带的第一半频带中的保护信号通过电力传输线与相邻变电站的通信设备通信。对相继线路使用命令信号的不同机制的重复序列，每个机制只包括频率位于该频带的第二半频带中的命令信号。通过对相继线路使用不同机制的重复序列以及在每个机制中只使用频率位于预留频带的一半频带中的命令信号，可以减小在电力输送网络中为传送编码(远程)保护命令所使用的命令信号所需要的不同频带的数量。
文档编号H04B3/54GK101064534SQ20071010196
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月27日
发明者H·斯皮斯 申请人:Abb技术有限公司