[发明专利]中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置

说明书

一.技术领域

本发明涉及电力通信工程领域，尤其是一种中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，特别适于电力通信部门应用。

二.背景技术

电力线载波通讯是利用电力线用于信号的传输，即将载有信息的高频信号调制加载于电流上，通过电力线来传输，接收端又通过耦合、解调等方式将有用信号从电流中分离出来送给终端用户，该通信方式具有部署简便、免布线等优点，自诞生以来一直是通讯技术研究的热点领域。随着科学技术水平的发展，电力线通信的调制技术由最初的传统模拟调制技术，发展到扩频技术，再到正交频分多路复用技术，通讯速率从窄带载波的每秒几十到几百比特，发展到每秒200兆比特以上的宽带载波，电力线通信的信号传输可靠性也获得大幅提升。电力线宽带载波采用基于正交频分多路复用的多载波调制技术，在较宽的频率范围内实现数字载波信号的传输，具有远超过窄带载波的通信速率。电力线宽带载波采用以太网接口和传输控制/网间网协议，具有完善的链路层和网络层数据保护与验证，可靠性大大超过电力线窄带载波使用的各种轻量级的结点组织和中继算法可比。电力线宽带载波通信速率高，可在极短的时间内完成数据传输并大大降低遭受突发干扰的影响，即使一次通信失败，也可迅速进行重发，确保数据可靠。同时电力线宽带载波芯片大都基于高性能32位核心处理器和高速数字信号处理技术制造，在技术等级和性能上都比窄带载波具有优势。例如一种载波中心频率为270千赫的窄带载波使用具有63位伪随机码的直序扩频方式，可实现每秒9600位的数据通信；而一种电力线宽带载波方式使用具有1536个子载波的正交频分复用方式，载波频率为2到30兆赫，其频带利用率很高，可以达到最高每秒200兆位的物理层调制速率，相应的传输控制层网络通信速率为每秒75兆位。

为实现电力线宽带载波通信信号在电力线上的加载和提取，需要使用耦合器作为中间介质，主要的形式包括电容耦合器和电感耦合器。在低压电力线路上，因为停电方便，安装操作简单，电容耦合器和电感耦合器都得到了大量应用。在裸线或仅具有简单绝缘的中压电力线路上，国外的现有技术是采用电容耦合模式来传输信号，但该模式存在安装维护难度大、成本高等问题，难以大面积推广；电感耦合器由于存在以下问题而未在国内外使用：1.中压宽带通信网络在中压架空电力线路上的电感耦合器耐高压问题；2.中压架空线路上感抗大，信号传输衰减大的问题；3.安装不方便，无法在带电作业不停电条件下将架空线耦合装置安装在中压架空电力线上。

为此研发一种能将电感耦合器安装在已有的中压架空电力线上实现电力线宽带载波通信的信号耦合装置就显得意义十分重大。

三.发明内容

本发明的目的在于提供一种中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，组建基于中压架空电力线的宽带通信网络，它既能解决现有技术存在的问题，还能解决中压电感耦合器在电力线路负荷电流过大时的磁饱和问题。

为实现本发明的目的采用如下方式进行：

本发明中压架空电力线宽带通信的电感耦合装置，是在中压架空电力线上设一架空线耦合装置和一电感耦合器；所述架空线耦合装置是由高压线圈、高压信号连接器、低压线圈、低压信号连接器组成的信号交换装置，可实现高低压两端信号的交换；所述电感耦合器是由主体左半圆、主体右半圆、卡箍、扣件和限位突起组成的磁介质器件，能将架空线耦合装置传输的信号与中压架空电力线进行耦合。

所述高压线圈采用绝缘电缆外套高压冷缩套管，可进一步增强其绝缘强度。

所述低压线圈采用高频信号电缆，低压线圈两端与低压信号连接器连接，可实现与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接。

所述高压线圈和低压线圈都以相同方向穿绕电感耦合器1～5圈，低压信号连接器与高压线圈组成不同变比的高压变压器形式，从而提高信号耦合性能。

所述高压信号连接器，可在带电条件下将架空线耦合装置安装在中压架空电力线上，实现不停电作业。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.因为只需在中压架空电力线上设一架空线耦合装置和一电感耦合器，所以结构简单、性价比高。

2.因为架空线耦合装置的高压线圈是采用绝缘电缆并外套高压冷缩套管，所以能将架空线耦合装置传输的信号与中压架空电力线进行耦合、绝缘强度高、电感耦合器耐高压。

3.由于低压线圈采用高频信号电缆，低压线圈两端与低压信号连接器连接，所以可实现与中压电力线宽带网络通信设备的信号连接。

4.由于电力线宽带载波采用基于正交频分多路复用的多载波调制技术，所以带宽高、感抗小、信号传输衰减小。