电力载波通讯方法与流程

本发明涉及电力载波通信技术领域，具体涉及一种电力载波通讯方法。

背景技术：

在通信技术上，载波(carrierwave,carriersignal或carrier)是由振荡器产生并在通讯信道上传输的电波，被调制后用来传送语音或其它信息。载波频率通常比输入信号的频率高，属于高频信号，输入信号调制到一个高频载波上，就好像搭乘了一列高铁或一架飞机一样，然后再被发射和接收。载波是传送信息(话音和数据)的物理基础和承载工具。未受调制的周期性振荡信号称为载波，载波可以是正弦波，也可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)，载波受调制后称为已调信号，它含有调制信号的全波特征。一般要求正弦载波的频率远远高于调制信号的带宽，否则会发生混叠，使传输信号失真。

电力载波技术(plc，powerlinecommunication)是指利用电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。由于电力载波技术可以利用现有的电力线路，其铺设成本极低。电力系统中需要传输的信号包括计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号，其中计量装置通讯信号对数据传输准确性要求极高，需要避免非计量装置通讯信号干扰计量装置通讯信号。

技术实现要素：

本发明的发明目的是提供一种电力载波通讯方法，以降低工频交流电、计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号之间的相互干扰。

为解决上述技术问题，可以根据需要选用如下技术方案：

一种电力载波通讯方法，包括：使加载于电力线上的计量装置通讯信号的电压和加载于所述电力线上的非计量装置通讯信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量装置通讯信号与同等时长的任一种或多种非计量装置通讯信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量装置通讯信号与其同等时长的任一种或多种计量装置通讯信号不能完全中和，所述计量装置通讯信号的周期及所述非计量装置通讯信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率。

优选的，记电力线的供电频率为fg，调制用于电力线载波的计量装置通讯信号并加载于电力线上，所述计量装置通讯信号包括第一极性高电平信号和第一极性低电平信号；所述第一极性高电平信号的电压区间为所述第一极性低电平信号的电压区间为电压区间能够显著区分于电压区间使用滤波器从电力线上取得由所述第一极性高电平信号和所述第一极性低电平信号构成的所述计量装置通讯信号。

优选的，所述第一极性高电平信号使用频率区间为的周期信号，所述第一极性低电平信号使用频率区间为的周期信号，且记集合所述滤波器用于从电力线上取得频率属于集合f⁺的所述第一极性高电平信号和所述第一极性低电平信号构成的所述计量装置通讯信号。

优选的，记电力线的供电频率为fg，调制用于电力线载波的非计量装置通讯信号并加载于电力线上，所述非计量装置通讯信号包括第二极性高电平信号和第二极性低电平信号；所述第二极性高电平信号的电压区间为所述第二极性低电平信号的电压区间为电压区间能够显著区分于电压区间使用滤波器从电力线上取得由所述第二极性高电平信号和所述第二极性低电平信号构成的所述非计量装置通讯信号。

优选的，所述第二极性高电平信号使用频率区间为的周期信号，所述第二极性低电平信号使用频率区间为的周期信号，且记集合所述滤波器用于从电力线上取得频率属于集合f^-的所述第二极性高电平信号和所述第二极性低电平信号构成的所述非计量装置通讯信号。

优选的，所述计量装置通讯信号包括第一极性正弦波信号，所述第一极性正弦波信号包括第一极性高电平信号和第一极性低电平信号，所述第一极性高电平信号为第一极性高振幅信号在n个周期内的积分，所述第一极性低电平信号为第一极性低振幅信号在n个周期内的积分，n为偶数，且n≥2；所述非计量装置通讯信号采用第二极性正弦波信号，所述第二极性正弦波信号包括第二极性高电平信号和第二极性低电平信号，所述第二极性高电平信号为第二极性高振幅信号在m个周期内的积分，所述第二极性低电平信号为第二极性低振幅信号在m个周期内的积分，m为偶数，且m≥2。

优选的，所述计量装置通讯信号的频率显著区别于所述非计量装置通讯信号的频率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明通过使计量装置通讯信号及非计量装置通讯信号的频率均显著区别于电力线上的工频频率，可以通过滤波器从电力线上取出计量装置通讯信号及非计量装置通讯信号；通过区别加载在电力线上的计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号的极性，在计量装置通讯信号的电流与非计量装置通讯信号的电流不能完全中和的条件下，可以明显的区分出计量通讯信号和非计量装置通讯信号。如此，本发明的电力载波通讯方法可以降低工频交流电、计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号之间的相互干扰，有助于从电力线上分离得到计量装置通讯信号、非计量装置通讯信号。

2.通过显著区分第一极性高电平信号的电压区间、第一极性低电平信号的电压区间，可以通过解码获得计量装置通讯信号携带的信息。

3.通过显著区分第二极性高电平信号的电压区间、第二极性低电平信号的电压区间，可以通过解码获得非计量装置通讯信号携带的信息。

4.在偶数个周期内，单极性正弦波式信号的积分为逐渐增大的曲线；在偶数个周期内，在偶数个周期内，单极性正弦波式高振幅信号的积分与单极性正弦小组式低振幅信号的积分区别逐渐拉大，有助于区分单极性高电平及单极性低电平；在偶数个周期内，对于频率在滤波器滤通频率内的瞬时波动，其积分一般为正弦曲线，也就是说，其积分数值基本上为0，从而排除瞬时波动对信号的干扰。

附图说明

图1为一种应用本发明电力载波通讯方法通讯的电力载波编码模块和电力载波解码模块的示意图。

图2为一种应用本发明的电力载波通讯方法发送的计量载波通讯信号及发送的非计量载波通讯信号的构造图。

具体实施方式

下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。

在本发明中，显著区别指使用电子设备或电子元器件可以分离相关信号。比如，滤波器可以分离不同频率的波；振幅的不同可以通过积分的方式分离，也可以通过傅立叶变换及傅立叶逆变换配合的方式分离。

本发明的一种电力载波通讯方法，包括：使加载于电力线上的计量装置通讯信号的电压和加载于所述电力线上的非计量装置通讯信号的电压分别位于基准电压的两侧，1个信息元周期内的计量装置通讯信号与同等时长的任一种或多种非计量装置通讯信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量装置通讯信号与其同等时长的任一种或多种计量装置通讯信号不能完全中和，所述计量装置通讯信号的周期及所述非计量装置通讯信号的周期均显著区别于其所加载在电力线上的工频频率。其中，使加载于电力线上的计量装置通讯信号的电压区别于加载于电力线上的非计量装置通讯信号的电压，这样就可以通过电压的不同区分计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号；1个信息元周期内的计量装置通讯信号与同等时长的任一种或多种非计量装置通讯信号不能完全中和，1个信息元周期内的非计量装置通讯信号与其同等时长的任一种或多种计量装置通讯信号不能完全中和，这样就能免计量装置通讯信号的电流与非计量装置通讯信号的电流完全中和时仅能从理论上区分计量装置通讯信号和非计量装置通讯信号，但实际中其对电力线并无影响的问题；计量装置通讯信号及非计量装置通讯信号的频率均显著区别于电力线上的工频频率，这样就能够从电力线上取出计量装置通讯信号及非计量装置通讯信号。

优选的，记电力线的供电频率为fg，调制用于电力线载波的计量装置通讯信号并加载于电力线上，计量装置通讯信号包括第一极性高电平信号和第一极性低电平信号；第一极性高电平信号的电压区间为第一极性低电平信号的电压区间为电压区间能够显著区分于电压区间使用滤波器从电力线上取得由第一极性高电平信号和第一极性低电平信号构成的计量装置通讯信号。其中，电极有两个极性，分别是正极性、负极性。第一极性是为了区别于后述的第二极性，若第一极性为正极性，则第二极性为负极性；若第一极性为负极性，则第二极性为正极性。其中，电压区间能够显著区分于电压区间此处的显著区分指，在同一位信号对应的周期内，可以通过波幅实现显著区分；或者，在同一位信号对应的周期内，可以通过相同周期内积分方式实现显著区分。当然，在其它可行的实施方式中，第一极性高电平信号和第一极性低电平信号也可以通过频率、相位等方式实现显著区分。

进一步优选的，第一极性高电平信号使用频率区间为的周期信号，第一极性低电平信号使用频率区间为的周期信号，且记集合滤波器用于从电力线上取得频率属于集合f⁺的第一极性高电平信号和第一极性低电平信号构成的计量装置通讯信号。其中，当时，采用一个能够取出集合f⁺内频率的滤波器就可以从电力线上取出计量装置通讯信号。理论上，第一极性高电平信号可以精确至一个频率点，但实际上，其频率通常位于一个区间内。最好的，频率区间为与频率区间存在较宽的重合区间。

进一步优选的，计量装置通讯信号包括第一极性正弦波信号，第一极性正弦波信号包括第一极性高电平信号和第一极性低电平信号，第一极性高电平信号为第一极性高振幅信号在n个周期内的积分，第一极性低电平信号为第一极性低振幅信号在n个周期内的积分，n为偶数，且n≥2。正弦波信号能够显著区分于电网负载启闭引起的脉冲信号，避免该类型的脉冲信号对计量装置通讯信号的不利影响。一般的，在调制正弦波信号并使一个周期内的正弦波信号形成单极性正弦波信号时，以获得正极性正弦波信号为例，正弦波信号的负极性部分被滤除，这样会形成一个正极性半波加一个空白区段，或者正弦波的负极性部分被整流为正极性部分，这样会形成两个正极性正弦波半波。

优选的，记电力线的供电频率为fg，调制用于电力线载波的非计量装置通讯信号并加载于电力线上，所述非计量装置通讯信号包括第二极性高电平信号和第二极性低电平信号；所述第二极性高电平信号的电压区间为所述第二极性低电平信号的电压区间为电压区间能够显著区分于电压区间使用滤波器从电力线上取得由所述第二极性高电平信号和所述第二极性低电平信号构成的所述非计量装置通讯信号。

进一步优选的，所述第二极性高电平信号使用频率区间为的周期信号，所述第二极性低电平信号使用频率区间为的周期信号，且记集合所述滤波器用于从电力线上取得频率属于集合f^-的所述第二极性高电平信号和所述第二极性低电平信号构成的所述非计量装置通讯信号。

进一步优选的，非计量装置通讯信号采用第二极性正弦波信号，第二极性正弦波信号包括第二极性高电平信号和第二极性低电平信号，第二极性高电平信号为第二极性高振幅信号在m个周期内的积分，第二极性低电平信号为第二极性低振幅信号在m个周期内的积分，m为偶数，且m≥2。

优选的，计量装置通讯信号的频率显著区别于非计量装置通讯信号的频率。在计量装置通讯信号的频率显著区别于非计量装置通讯信号的频率时，可以避免计量装置通讯信号的振幅与非计量装置通讯信号的振幅相近时，计量装置通讯信号的某一位与非计量装置通讯信号的某一位完全中和的情形。

图1示出了一种应用本发明电力载波通讯方法通讯的电力载波编码模块和电力载波解码模块的示意图，图中，电压uin为电力线输入端电压，电压uout为电力线输出端电压，频率f为电力线的工频频率，频率f1为第一载波信号编码器a11的频率，频率f2为第二载波信号编码器a21的频率，电压u0为基准电压，电压为二极管d21的导通压差，电压为二极管d22的导通压差。

图2示出了一种本发明的电力载波通信设备发送计量载波通讯信号及发送的非计量载波通讯信号。图中，计量载波信号的表示第一信息元的信号为正极性双半正弦波，计量载波信号的表示第二信息元的信号为空，表示第一信息元的信号频率与表示第二信息元的信号频率相同。非计量载波信号的表示第三信息元的信号为负极性双半正弦波，非计量载波信号的表示第四信息元的信号为空，表示第三信息元的信号频率与表示第四信息元的信号频率相同。整体上，表示第一信息元的信号的频率和幅度均显著区别于表示第三信息元的信号。

其中，计量装置通讯信号对应于正极性信号，第一极性高振幅信号为正极性双半波正弦信号，第一极性低振幅信号为0电平空白信号。为此，在构造计量装置通讯信号时，需要控制通讯信号的位数，例如设为n+3位。在起始位(也即是第1位)为正极性双半波正弦信号，在结束位(也即是第n+3位)为双极性双半波正弦信号。为避免0电平空白信号或双极性双半波正弦信号被干扰引起的解码错误，还可以在起始位与结束位之间设置校验位，校验位可以是1位，也可以是2位或更多位。

其中，非计量装置通讯信号对应于负极性信号，第二极性高振幅信号为负极性双半波正弦信号，第二极性低振幅信号为0电平空白信号。为此，在构造计量装置通讯信号时，需要控制通讯信号的位数，例如设为m+3位。在起始位(也即是第1位)为正极性双半波正弦信号，在结束位(也即是第m+3位)为双极性双半波正弦信号。为避免0电平空白信号或双极性双半波正弦信号被干扰引起的解码错误，还可以在起始位与结束位之间设置校验位，校验位可以是1位，也可以是2位或更多位。

其中，第一极性高振幅信号的振幅、频率均异于第二极性高振幅信号的振幅、频率。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明的发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。