[发明专利]一种低压电力线通信的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及低压电力线数据传输、低压电力线通信。

背景技术

用电力线传输数据，一般使用高频载波，窄带通信载波频率为5KHz—500KHz，宽带通信常用2MHz以上的载波频率。载波频率越高，信号在电力线上的衰减越大，通讯距离越近，而且易受电力线上的噪声干扰。尤其在载波抄表、远程控制等应用上，现有的窄带和宽带载波通信距离都不能覆盖整个变压器台区，需要通过中继的方式通信，因此很难做到可靠的实时通信和控制；而且不同变压器台区之间的载波信号，由于走线临近而容易互相串扰，接收端难以区别。

发明内容

本发明目的是解决目前电力线通信存在的问题，提供一种远距离高可靠的通信方法。本发明是一种在整个变压器台区内能够可靠通信的方法，实现点对点直接通信，达到实时通信和控制的要求。不使用高频载波，因此不存在信号串扰的问题。

本发明的技术方案如下：

一种低压电力线通信的实现方法，通过时间基准电路提供时间基准信号，送给控制电路，控制电路控制负载的接入和断开，其特征在于：接入和断开负载使得电力线电压的波形趋势发生改变；

所述的时间基准电路是过零检测电路；

所述的时间基准电路是能够给出与过零点有确定时间关系信号的电路；

所述的控制电路计算出工频电压过零点时间t0，并在t0附近对负载进行接入和断开控制；

所述的电力线电压的波形趋势发生改变，是控制电路计算出电压过零点时间t0，在t0时间之前t0-tb时开始接入负载，到t0时断开，这段时间内由于火线和零线间接入负载，使得电压趋势改变，零火线电压快速接近于零；

所述的电力线电压的波形趋势发生改变，是控制电路计算出电压过零点时间t0，在t0时间开始接入负载，到t0时间之后t0+ta时断开，这段时间内由于火线和零线间接入负载，使得电压趋势改变，零火线电压缓慢上升；

所述的电力线电压的波形趋势发生改变，是控制电路计算出电压过零点时间t0，在t0时间之前t0-tb时到t0时间之后t0+ta时中间任意时间段接入和断开负载，这段时间内由于火线和零线间接入负载，使得零火线电压在过零前快速接近于零，过零后缓慢上升；

所述的负载是无源的阻性、容性、感性或者组合负载；

所述的负载是电子开关、电子阻抗、电压源、电流源、功率源等电子负载。

在接收端，对电力线电压的波形趋势进行检测，并与未发送信号时电力线波形趋势进行特征对比，即可判断有没有信息在电缆线上传输。

本发明的积极效果

与现有载波通信技术相比，本发明可以大幅度提高电力线数据传输的可靠性，实现变压器台区内可靠的点对点通信，不必通过中继的方式通信，达到实时通信和实时控制的要求。并且本发明的通信实现方法，不会对相邻台区的电力线造成串扰，避免了台区串扰的问题。

附图说明

下面结合附图和实施实例对本发明做进一步说明。

图1是本发明实施的系统框图

图2是本发明实施实例的系统框图

图3是没有信号发送时的电力线电压波形趋势

图4是在t0-tb时接入MOS开关到t0时断开的电力线电压波形趋势

图5是在t0时接入MOS开关到t0+ta时断开的电力线电压波形趋势

图6是在t0-tb时接入MOS开关到t0+ta时断开的电力线电压波形趋势

具体实施方法

下面以在国内220V50Hz低压电力线为应用对象，结合实例进一步说明本发明的实现方法，但不以任何方式限制本发明的范围。

本发明实施的电路框图如图2所示。过零检测模块用于检测零线和火线间电压为零的时刻，产生过零信号作为时间基准，控制电路用MCU实现，可控制的MOS开关作为负载。

由于电力线的电压周期为固定值20ms，每一次过零间隔为10ms，因此MCU可以根据过零检测电路提供的过零信号准确计算出下一个过零时刻t0，也可以计算出t0时间之前的t0-tb和t0时间之后的t0+ta，用于控制MOS开关的接入和断开。

MCU在接收到电力线上没有调制时的过零信号，计数器清零，开始计时。10ms为下一个过零时间点，记为t0，如图3所示；

假设tb为200us，ta为100us，那么t0-tb=9.8ms，t0+ta=10.1ms。有数据需要发送时，MCU在9.8ms时将MOS开关接入电路，负载的接入使得零线和火线间的电压快速接近于零，到10ms时将MOS开关断开，电力线负载恢复正常，电力线上的电压波形趋势如图4所示；