一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高速电力线载波通信的范畴，专用于H-PLC设备在长距离通信下的差 动禪合方式通信技术，同时也适用于在1-40MHZ电力线载波通信链路的远距离传输技术领 域。
【背景技术】
[0002] H-PLC高速电力线载波通信，是一种通过10-35kV中压电力线路进行高速数据通 信的技术，它利用现有电网作为信号的传递介质，使电网在传输电力的同时可W进行数据 通讯。H-PLC系统包含头端、中继、末端S部分，IOkV的骨干光纤网路转成网线输入到头端 输入接口，头端输出接口与中压禪合器之间使用同轴线缆连接注入信号，用中压禪合器在 35kV变电站的IOkV输出端电缆进行禪合信号注入，IOkV电缆传输至各节点处，使用中继器 和中压禪合器（同上方法）进行向下放大信号传输或者向分支输出电缆注入信号，同时为 本地提供网路接口，配电网终端变电器或者台站使用电力载波通信产品终端设备提取网路 信号，构成一个从35kV变电站到380V终端变压器的通信信道。该技术拥有高达200Mbps 的带宽，支持各种IP协议的透明传输，能够作为电力通信的主干网络，进行各种实时监控 数据、各种调度指令、甚至视频数据的高速传输。电力线载波技术即插即用，大大提高了生 产、工作和生活效率，在很大程度上节约了布线施工成本，而且其稳定、可靠、丰富的资源系 统也易于获取。上述种种特点及优势使其相比较其它通讯方式更胜一筹。
[0003] H-PLC中压载波通信过程中，当遇到通信距离过长（1. 5公里W上），或是线路附近 有高压电缆近距离横跨、大功率无线基站、雷达站等存在强电磁干扰情况下时宜采用本发 明的差动禪合方式进行通信。
[0004] 差动禪合方式数据传输与传统禪合方式的不同之处在于，单端禪合方式采用的是IOkV输电线路的相地禪合，即禪合器的正极接IOkV相线，负极接大地，将大地作为信号 电压基准点，传统禪合方式只需要一个禪合器完成载波信号的传输，在短距离通信（1公里 左右）或线路干扰小时可获得较好的通信效果，有效节约了H-PLC网络建构的成本，但是如 果通信距离较长（1. 5公里W上）或是线路存在较强干扰的情况下就应该采用本方法的差 动禪合方式进行载波通信。差动禪合方式是使用两个禪合器将H-PLC终端的-+极差动信 号直接禪合到不同的IOkV相线上，并在两根IOkV相线上都传输信号，运两个载波信号的振 幅相等，相位相反。由于差动禪合的载波信号并不参照它们自身W外的任何信号，并且可W 更加严格地控制信号交叉点的时序，所W同常规的单端禪合信号相比通常可W工作在更高 的速度。由于差动禪合方式的工作取决于两个IOkV相线上信号之间的差值，同周围的噪声 相比，得到的信号就是任何一个单端信号的两倍大小。所W，在其它所有情况都一样的条件 下，差动禪合方式总是具有更高的信噪比因而提供更高的通信性能。差动禪合的第一个好 处是，能够很容易地识别微弱的信号。在一个大地做基准，单端禪合方案的系统里，载波信 号的精确值依赖系统内'地'的一致性。信号源和信号接收器距离越远，它们局部地的电 压值之间有差异的可能性就越大，从差动禪合恢复的信号值在很大程度上与'地'的精确 值无关，而在某一范围内。差动禪合方式的第二个主要好处是，它对外部电磁干扰（EMI)是 高度免疫的，一个干扰源几乎相同程度地影响差分信号对的每一端。既然电压差异决定信 号值，运样将忽视在两个导体上出现的任何同样干扰，除了对干扰不大灵敏外，差分信号比 单端信号生成的EMI还要少，差动禪合使H-PLC处理和传播双极信号有一个高逼真度，而无 须依赖接地电阻的稳定性。
【发明内容】
阳〇化]本发明的目的，在于提供一种用于高速电力载波系统的差动禪合通信方法。
[0006] 本发明的目的是运样是实现的：
[0007] 一种用于高速电力线载波系统的差动禪合通信方法，本发明特征是，利用H-PLC 差动禪合通信方式使两个中压禪合器将H-PLC终端的-+极差动信号通过差动禪合连接器 进行信号线缆连接和阻抗匹配之后直接禪合到不同相的电力线上，差动禪合通信方式在两 根不同相的电力线上都传输信号，运两个载波信号的振幅相等，相位相反。
[0008] 本发明的目的在于利用H-PLC差动禪合通信方式使两个中压禪合器将H-PLC终端 的-+极差动信号直接禪合到不同的IOkV相线上，由于差动禪合的载波信号并不参照它们 自身W外的任何信号，所W和常规的单相禪合相比可W获得更高的通信速率和传输距离， 从而有效延长了通信距离和抗干扰能力，对减少H-PLC网络的纯中继数量有极大帮助，有 效减少了H-PLC网络的构建成本。
[0009] 本发明使用两个禪合器将H-PLC终端的-+极差动信号直接禪合到不同相的电力 线上例如IOkV相线上，并在两根IOkV相线上都传输信号，运两个载波信号的振幅相等，相 位相反。由于差动禪合方式的工作取决于两个IOkV相线上信号之间的差值，同周围的噪声 相比，得到的信号就是任何一个单端信号的两倍大小。所W，在其它所有情况都一样的条件 下，差动禪合方式具有更高的信噪比因而提供更高的通信性能。
[0010] 本发明的有益效果是，在高速电力线载波化-HX)通信系统中加入本发明的载波 信号差动禪合通信方法，可W在IOkV线路下延长H-PLC终端的通信距离并提升抗干扰能 力，对H-PLC网络远距离通信过程中数据传输的稳定性和抗干扰能力起到重要作用。
[0011] 本发明的差动禪合通信方法比传统方法具有更高的信噪比，能提供更好的通信性 能，因而减少了IOkV线路中H-PLC纯中继的安装数量，降低了高速电力线载波通信网络的 建设成本。
[0012] 下面结合附图及实例进一步阐述本
【发明内容】
。
【附图说明】
[0013] 图1为传统单相禪合通信方法的连接方式示意图；
[0014] 图2为本发明差动禪合通信方法的连接方式示意图；
[0015] 图3为本发明差动禪合通信方法的原理及其应用示意图；
[0016] 图4为采用单相线禪合的H-PLC终端通信速率和SNR图形； 阳017] 图5为采用双相线差动禪合的H-PLC终端通信速率和SNR图形。
【具体实施方式】
[0018] 见图1，图2, 一种用于高速电力线载波系统的差动禪合通信方法，本发明特征是， 利用H-PLC差动禪合通信方式使两个中压禪合器将H-PLC终端的-+极差动信号通过差动 禪合连接器进行信号线缆连接和阻抗匹配之后直接禪合到不同相的电力线上，差动禪合通 信方式在两根不同相的电力线上都传输信号，运两个载波信号的振幅相等，相位相反。
[0019] 本发明根据差分信号的传输原理，将两个IOkV相线作为-+信号的传输线进行载 波信号的传输，用于增强H-PLC网络的抗干扰能力，并增加载波信号的传输距离，提供更高 的通信性能。
[0020] 其实现方法为：
[0021] 1)分别在两个IOkV相线上分别各安装一个禪合器，组成差动式双禪合。
[0022] 2)从H-PLC终端送出的差分信号通过一根RG-59同轴电缆将载波信号传递到差动 禪合连接器上，
[002引 3)经过差动禪合连接器进行阻抗匹配W后分别从两根RG-59同轴电缆送出，在禪 合器端将-+的载波信号分别禪合至不同的IOkV相线上。
[0024] 见图3,该图示出了差动禪合通信方式的原理及其应用示意。图中示意了如何应 用本发明。具体来说，利用差分信号传输原理在IOkV线路的A相和C相分别传输H-PLC信 号的+和-，使得IOkV线路的A相和C相都有幅度完全相等但是相位却完全相反的载波信 号，运两个信号就是差动禪合信号。由于不W大地作为基准电压的参考，因此差动禪合将不 受到IOkV接地电阻的影响，并且IOkV线路中的各相线几乎是等长的，所W该方法除了具有 更严格的时序控制W外，在发送器和接收器距离相隔较远的情况下也能获得精确的信号。 [00巧]可见，采用运种通过差动禪合连接器与中压禪合器结合的方式不会改变H-PLC网 络中带通滤波器和信号分配器的安装方式，并且可W根据现场情况的不同将带通滤波器和 信号分配器安装在连接器的前端或后段，具有极强的适应性和灵活性。
[0026] ①IOkVA相引流线；②IOkVC相引流线；③A相高压隔离电容；④C相高压隔离 电容；⑥A相信号禪合器；⑧C相信号禪合器；⑦两个禪合器的安全接地端共同使用一个保 护接地电极；⑨A相禪合器信号线，使用RG-59四屏蔽同轴电缆；⑨A相禪合器信号线，使用 RG-59四屏蔽同轴电缆；⑩差动禪合连接器，为H-PLC终端提供禪合器的信号线连接W及阻 抗匹配功能；⑩连接至H-PLC终端的信号线，使用RG-59四屏蔽同轴电缆；⑩H-PLC终端， 可W是肥（头端）、REP(中继）、CPE(末端）的任意一种。
[0027] 将单相禪合方式与差动禪合方式在1. 8公里长度的IOkV架空线路上接入进行比 较。
[00巧]见图4,图5,由该两幅对比图中可W看出义用差动禪合W后H-PLC网络的通f目速 率从之前的Tx18Mbit/s、Rx4Mbit/s增加到Tx38Mbit/s、Rx29Mbit/s，速度有非常大的 提升，另外SNR图形也可W看出在4-34MHZ整个频段上信噪比提升的空间也非常大，特别是 低频段的提升有效的延长了载波信号的传输距离。
【主权项】
1. 一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信方法，其特征是，利用Η-PLC差动耦 合通信方式使两个中压耦合器将Η-PLC终端的-+极差动信号通过差动耦合连接器进行信 号线缆连接和阻抗匹配之后直接耦合到不同相的电力线上，差动耦合通信方式在两根不同 相的电力线上都传输信号，这两个载波信号的振幅相等，相位相反。
【专利摘要】一种用于高速电力线载波系统的差动耦合通信方法，利用H-PLC差动耦合通信方式使两个中压耦合器将H-PLC终端的-+极差动信号通过差动耦合连接器进行信号线缆连接和阻抗匹配之后直接耦合到不同相的电力线上，差动耦合通信方式在两根不同相的电力线上都传输信号，这两个载波信号的振幅相等，相位相反。本发明在H-PLC中压载波通信过程中具有能够有效地提升信号质量，使得在3公里范围内的10kV线路上仍有足够强度的载波信号的显著优点；并具有抗强电磁电场干扰源能力和增强载波信号的抗干扰能力，提升H-PLC网络的通信质量。同时具有更高的信噪比，能提供更好的通信性能，因而减少了10kV线路中H-PLC纯中继的安装数量，降低了高速电力线载波通信网络的建设成本。
【IPC分类】H04B3/54, H04B3/56
【公开号】CN105322982
【申请号】CN201510643848
【发明人】李波, 林聪 , 曹敏, 胡万层, 刘清蝉, 雷正明
【申请人】云南电网有限责任公司电力科学研究院, 云南华仁电气设备技术有限公司
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2015年10月8日