專利名稱：：用于電力計(jì)量的系統(tǒng)和方法用于電力計(jì)量的系統(tǒng)和方法相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求2005年11月23日提交的第60/739，375號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)和2006年6月15日提交的第60/813,901號(hào)美國臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，以上申請(qǐng)的全部內(nèi)容都通過引用并入本文。
背景技術(shù)：
：目前存在用于在變電力公司的數(shù)據(jù)集中器和低壓服務(wù)區(qū)域中安裝于電力線下游的計(jì)量表之間提供PLC(電力線載波)通信的AMR(自動(dòng)讀表)PLC系統(tǒng)。然而，大多數(shù)當(dāng)前系統(tǒng)都具有缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)包括單點(diǎn)存取、有限的容量、低的數(shù)據(jù)率、對(duì)配電變壓器分流的輔助設(shè)備、以及缺乏可擴(kuò)展性(scalability),其中，缺乏可擴(kuò)展性是最主要的缺點(diǎn)。為了提供整體的通信可靠性，需要非常低的數(shù)據(jù)率，而這會(huì)直接轉(zhuǎn)化為對(duì)可擴(kuò)展性的限制。例如，現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)為了通過配電變壓器而使用與音頻范圍一樣低的發(fā)送和接收頻率。這些頻率中的一些是線路頻率的整數(shù)倍("X"^e,其中"不超過100),而其中的另一些頻率是線路頻率的簡(jiǎn)分?jǐn)?shù)(,'"2"，其中">1)。使用后一種技術(shù)的現(xiàn)有技術(shù)允許將能耗信號(hào)以低于電源信號(hào)本身頻率的頻率疊加到電源信號(hào)上。這就限制了系統(tǒng)可傳送的數(shù)據(jù)率。對(duì)可擴(kuò)展性的限制主要是由可同時(shí)通信的有限數(shù)量的計(jì)量表以及當(dāng)服務(wù)區(qū)域發(fā)生變化時(shí)需要的人工編程引起的?？偟膩碚f，當(dāng)前系統(tǒng)的缺點(diǎn)包括缺乏可靠性、靈活性和可擴(kuò)展性。PLC系統(tǒng)可以使用電連通性來對(duì)網(wǎng)絡(luò)干擾進(jìn)行分析。與依靠無線覆蓋的系統(tǒng)相比，使用PLC系統(tǒng)能對(duì)供電進(jìn)行更直接的驗(yàn)證。各種現(xiàn)有技術(shù)中的PLC已經(jīng)使用了輪詢機(jī)制來檢測(cè)斷電，而其他的系統(tǒng)則維持計(jì)量表和數(shù)據(jù)收集器持續(xù)通信。同時(shí)，一些現(xiàn)有的系統(tǒng)通過電池備用系統(tǒng)來報(bào)告斷電事件，該電池備用系統(tǒng)對(duì)能量的減少進(jìn)行檢測(cè)并激活對(duì)能量減少信息進(jìn)行中繼的調(diào)制解調(diào)器。這種系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是，當(dāng)多個(gè)計(jì)量表同時(shí)失去能量時(shí)，同時(shí)發(fā)出的"lastgasp(即將斷電)"消息可產(chǎn)生相當(dāng)大的沖突和噪聲。類似SCADA的系統(tǒng)使用變電力公司處的收發(fā)機(jī)和各種基礎(chǔ)設(shè)備點(diǎn)(如配電變壓器和變電力公司饋電線)來檢測(cè)電力傳輸網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。這些收發(fā)機(jī)持續(xù)監(jiān)控這些設(shè)備的操作，并在遇到錯(cuò)誤時(shí)中繼信息。需要的是這樣的AMR系統(tǒng)，其需要最小的人為干預(yù)，并且在安裝的計(jì)量表數(shù)量增加時(shí)是可擴(kuò)展的，計(jì)量表數(shù)量的增加可由于適當(dāng)?shù)膹?qiáng)制性程序引起或者由于高能耗和消除未計(jì)量服務(wù)的需要引起。因?yàn)殡娏九p少運(yùn)行費(fèi)用，因此，非常希望具有這樣一種系統(tǒng)，其可經(jīng)濟(jì)地計(jì)量，并可克服前面所提到的某些或全部問題?？蓴U(kuò)展性問題還暗示了，需要這樣一種自動(dòng)系統(tǒng)，其中，電力公司可跨越提供單點(diǎn)控制的整個(gè)服務(wù)區(qū)域(包括多個(gè)發(fā)電力公司)或者其中的變電力公司(包括多個(gè)變電力公司)而安裝，所述單點(diǎn)控制提供安裝的計(jì)量表的數(shù)據(jù)和狀態(tài)。另外，通過去除在每個(gè)變壓器處所需的用于PLC信令的任何輔助設(shè)備來降低大型系統(tǒng)(例如，多于500個(gè)計(jì)量表)的每個(gè)計(jì)量點(diǎn)的費(fèi)用的任何技術(shù)處理都是電力公司所歡迎的。本發(fā)明的目的是提供一種避免現(xiàn)有系統(tǒng)的上述缺陷的雙向PLCAMR系統(tǒng)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明包括一種雙向通信系統(tǒng)，其不需要配電變壓器上具有任何的特殊設(shè)備，就可用于在中壓配電線(4-33KV)上讀取間隔計(jì)量數(shù)據(jù)，并使配電變壓器橫跨至低壓線(120-600V)，而同時(shí)在而保持可靠和劃算的AMR解決方案。用于信號(hào)發(fā)送、計(jì)量表讀取、負(fù)載控制和其它通信目的的電力線的使用都已描述過(見Swarztmuber的第6，947，854號(hào)美國專利，其內(nèi)容通過引用并入本文)。在具有多個(gè)計(jì)量表的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和對(duì)這些計(jì)量表進(jìn)行存取的轉(zhuǎn)發(fā)器中，Swarztrauber描述的技術(shù)提出了一種PLC通信系統(tǒng)，其包含了將計(jì)量表編程至特殊的通道(覆蓋13-35kHz的兩個(gè)頻,殳中的任何一個(gè)頻IS:中16個(gè)通道中的一個(gè)通道)。通過利用全部計(jì)量表都可以識(shí)別的"基本通道"，轉(zhuǎn)發(fā)器可遠(yuǎn)程地安排每個(gè)計(jì)量表的通道，4以將每個(gè)計(jì)量表導(dǎo)向其適當(dāng)?shù)?閑置，，通道，該通道和其它通道之間由足夠大的頻差隔開，以允許每個(gè)計(jì)量表的每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器能夠同時(shí)通信。然而，隨著系統(tǒng)尺寸的增加，在前述程序之后，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器需要至少兩個(gè)唯一的頻率，以避免由安裝的其它設(shè)備在電力線上的RF通信而造成干擾。另外，系統(tǒng)維護(hù)轉(zhuǎn)發(fā)器處的交叉引用表，該列表列出了轉(zhuǎn)發(fā)器負(fù)責(zé)的計(jì)量表。在具有多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器和多個(gè)多相設(shè)備的環(huán)境中，PLC信號(hào)的交叉耦合能導(dǎo)致整體吞吐量的降低。
發(fā)明內(nèi)容所以，本發(fā)明的目的是提出一種改進(jìn)的方法，以解決前面提到的可擴(kuò)展性問題，并對(duì)現(xiàn)有的PLC方法提供相當(dāng)大的改進(jìn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是對(duì)現(xiàn)有的用于在高線路噪音環(huán)境中實(shí)現(xiàn)PLC的方法提供改進(jìn)，從而產(chǎn)生高SNR(信噪比)，本發(fā)明的目的還在于消除對(duì)兩個(gè)唯一頻率的需要，從而避免來自4吏用PLC通信設(shè)備或隨機(jī)噪聲的干擾。本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種設(shè)備，其使用微處理器通過電力線載波接收消息，以利用FFT(快速傅立葉變換)算法來解碼FSK(頻移鍵控)或者PSK(相移鍵控)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出了一種方法，其用于獲得從與計(jì)量表進(jìn)行的PLC通信中接收到的可靠數(shù)據(jù)和事件信息，做出邏輯演繹，執(zhí)行服務(wù)區(qū)域的統(tǒng)計(jì)分析，以及向電力公司提供輔助服務(wù)。這可包括但不局限于全面的計(jì)量表區(qū)域圖。當(dāng)計(jì)量表區(qū)域發(fā)生改變時(shí)，系統(tǒng)對(duì)該圖自動(dòng)地動(dòng)態(tài)更新。該動(dòng)態(tài)方案由計(jì)量表對(duì)來自多個(gè)ST(掃描轉(zhuǎn)發(fā)器)的多個(gè)PLC信號(hào)同時(shí)解碼的能力唯一地確定。因此，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明提出了對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)，使用FFT作為同時(shí)解碼多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器通信的基礎(chǔ)。為了作為背景的目的，下列文獻(xiàn)的全部內(nèi)容都通過引用并入本文Swarztrauber等人2005年8月4日提交的第11/198,795號(hào)美國專利申請(qǐng)和前面討論的第6,947,854號(hào)美國專利申請(qǐng)。通過對(duì)示例性選擇的某些實(shí)施方式進(jìn)^f亍的詳細(xì)iJL明和附圖，上述目的和性質(zhì)將被更好地理解。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，多種實(shí)施方式變體都是可能的，而不會(huì)偏離本發(fā)明的范圍。典型的裝置包括多于一個(gè)的ST，這些ST位于遠(yuǎn)端的每個(gè)變電力公司處，并通過中壓線向電力公司服務(wù)區(qū)域的一部分饋電，中壓線終止于配電變壓器，而低壓線從該配電變壓器出發(fā)。雖然計(jì)量表一般是安裝在用戶端的，但是電力公司可在每個(gè)配電變壓器的輸出處安裝計(jì)量表，從而增加了服務(wù)區(qū)域的計(jì)量表群。典型地，多于一個(gè)計(jì)量表位于低壓服務(wù)區(qū)域并與ST通信。系統(tǒng)中所有的ST都優(yōu)選地連接遠(yuǎn)程服務(wù)器，該遠(yuǎn)程服務(wù)器具有LAN或WAN配置中的高速數(shù)據(jù)鏈路并且不斷地與所有的ST通信。遠(yuǎn)程服務(wù)器可親自對(duì)從電力公司線路頻率得到的時(shí)鐘進(jìn)行操作。這可以通過使用RTC電路來實(shí)現(xiàn)，該電路使用60Hz線路頻率作為基準(zhǔn)(例如，多功能的CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘，IntersilCDP68HC68T1)。使用上面的i殳備，所有的ST都同時(shí)連接，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(例如網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議)進(jìn)行操作，以使其全部共用由服務(wù)器指定的主時(shí)鐘，從而通過將每個(gè)ST鎖定在共同的時(shí)間源來維持同步性。一方面，本發(fā)明使每個(gè)計(jì)量表能同時(shí)對(duì)來自所有頻段上的所有轉(zhuǎn)發(fā)器的通信進(jìn)行接收、調(diào)制和解釋，同時(shí)在各個(gè)頻率上進(jìn)行通信，并消除了對(duì)"基本通道"的需要和對(duì)設(shè)計(jì)"閑置通道"的需要。每個(gè)計(jì)量表可以收聽所有的ST，并對(duì)需要從計(jì)量表處得到數(shù)據(jù)的ST做出響應(yīng)。而且，每個(gè)計(jì)量表能夠?qū)⑴c其可聽到的每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)的信息發(fā)送到請(qǐng)求數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)器。這就能夠?qū)⒂?jì)量表移動(dòng)到每個(gè)計(jì)量表的"最佳"轉(zhuǎn)發(fā)器。在至少一個(gè)方面，本發(fā)明利用安裝的PLCAMR基礎(chǔ)設(shè)施來提供EMS(事件管理系統(tǒng))，該系統(tǒng)提供了一個(gè)更加廣泛、實(shí)用和有效的裝置來報(bào)告事件和跟蹤錯(cuò)誤。因此，在這個(gè)方面，本發(fā)明幫助電力公司和計(jì)量設(shè)備實(shí)現(xiàn)了(1)基于校正算法減少錯(cuò)誤發(fā)送的數(shù)量；(2)自動(dòng)集成AMR基礎(chǔ)設(shè)施以提供動(dòng)態(tài)更新的網(wǎng)絡(luò)圖；(3)綜合功率質(zhì)量信息；(4)使用算法和后端處理來能動(dòng)地驗(yàn)證網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)部分的狀態(tài)；(5)包含負(fù)荷曲線信息，用于實(shí)現(xiàn)能量預(yù)測(cè)；(6)執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)；(7)指示網(wǎng)絡(luò)切換、饋電線變換器以及重合器的狀態(tài)改變；以及(8)將這種改變報(bào)告給電力公司的中央控制中心。例如，收集關(guān)于功率質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)信息可提供網(wǎng)絡(luò)區(qū)域某部分的瞬態(tài)變化的信息。一個(gè)實(shí)施例提供了PLCAMR系統(tǒng)操作的動(dòng)態(tài)映射模式，其可選擇計(jì)量表(隨機(jī)地或者根據(jù)戰(zhàn)略上預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn))并觸發(fā)探測(cè)。一方面，本發(fā)明包括這樣一個(gè)系統(tǒng)，其包括主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源；一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器；以及多個(gè)遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)。其中，所述多個(gè)收發(fā)機(jī)中的全部都連接于公共的交流配電板上；并且，所述多個(gè)收發(fā)機(jī)中的每個(gè)都具有其位置，并可操作以對(duì)在所述位置處占優(yōu)勢(shì)的電力線的電壓波形進(jìn)行監(jiān)控。在不同的實(shí)施方式中(1)該系統(tǒng)可操作以根據(jù)本地電力線波形得到本地?cái)?shù)據(jù)時(shí)鐘，本地?cái)?shù)據(jù)時(shí)鐘的頻率是電力線頻率的p/q倍，其中p和q都是大于或等于1的正整數(shù)；(2)主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源可操作以將與其自身本地時(shí)鐘的相位和頻率相關(guān)的信息傳送到所述轉(zhuǎn)發(fā)器；主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源的本地?cái)?shù)據(jù)時(shí)鐘被稱作主數(shù)據(jù)時(shí)鐘；(3)所述轉(zhuǎn)發(fā)器和所述遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)中的每個(gè)都可操作以在電力線上注入和接收信號(hào)；(4)所述轉(zhuǎn)發(fā)器可操作以(a)根據(jù)從主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源接收到的相位和頻率及其本地時(shí)鐘信息，重構(gòu)主數(shù)據(jù)時(shí)鐘；并且(b)利用重構(gòu)的主數(shù)據(jù)時(shí)鐘將輸入到電力線上的數(shù)據(jù)位對(duì)準(zhǔn)；(5)所述電力線收發(fā)機(jī)可操作以(a)從至少一個(gè)但不必是所有的轉(zhuǎn)發(fā)器處接收信號(hào)；和/或(b)通過對(duì)從任何一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器處發(fā)射的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)控，測(cè)量本地?cái)?shù)據(jù)時(shí)鐘和主時(shí)鐘的相位差；(6)所述主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源也是轉(zhuǎn)發(fā)器；(7)所述遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)能夠存儲(chǔ)其本地時(shí)鐘和主數(shù)據(jù)時(shí)鐘之間的相位差，從而能夠根據(jù)其本地時(shí)鐘復(fù)制主數(shù)據(jù)時(shí)鐘，而不必通過監(jiān)控接收到的信號(hào)來不斷地重構(gòu)數(shù)據(jù)時(shí)鐘；(8)所述收發(fā)機(jī)也是電力計(jì)量表；(9)所述遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)能夠同時(shí)對(duì)來自多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)進(jìn)行接收和解釋；(10)每個(gè)所述轉(zhuǎn)發(fā)器都可操作以通過電力線通信從所述計(jì)量表請(qǐng)求和接收數(shù)據(jù)，并將所述數(shù)據(jù)傳送到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)；(ll)所述遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)可操作以(a)測(cè)量存在于該收發(fā)器的位置處的一個(gè)或多個(gè)電壓波形；和/或(b)將所述電壓波形的相位信息報(bào)告給轉(zhuǎn)發(fā)器；以及(12)將波形的相位信息與計(jì)量信息相關(guān)聯(lián)，從而以允許使用矢量加法增加電壓、電流和功率量，以在配電板的關(guān)鍵點(diǎn)上聚集這些量。另一方面，本發(fā)明包括這樣一個(gè)系統(tǒng)，其包括一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器以及多個(gè)遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)，其中的每個(gè)收發(fā)機(jī)都連接在公共的交流配電板上，并可操作以對(duì)在其位置處占優(yōu)勢(shì)的電力線的電壓波形進(jìn)行監(jiān)控，以及根據(jù)本地電力線波形生成可選擇的頻率，可選擇的頻率是所述電力線頻率的p/q倍，其中p和q都是大于或等于1的正整數(shù)。在不同的實(shí)施方式中(1)所述轉(zhuǎn)發(fā)器和所述遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)中的每個(gè)都可操作以在電力線上注入和接收信號(hào)；(2)所述信號(hào)中的每個(gè)的頻率都為線路頻率的p/q倍，其中p和q可從整個(gè)整數(shù)集中任意選取；(3)通過改變因子p或反轉(zhuǎn)固定頻率的相位，所述轉(zhuǎn)發(fā)器和所述遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)在不同的頻率中改變，從而實(shí)現(xiàn)FSK或PSK調(diào)制；(4)數(shù)據(jù)比特幀在全部轉(zhuǎn)發(fā)器和遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)都是一致的，并且與主數(shù)據(jù)時(shí)鐘的周期和相位相對(duì)應(yīng)；(5)通過選擇p的兩個(gè)值使用二進(jìn)制FSK調(diào)制，pl和p2分別表示1和0的頻率；(6)轉(zhuǎn)發(fā)器或者遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)的接收機(jī)(a)利用FFT或DFT算法連續(xù)地對(duì)連續(xù)數(shù)據(jù)比特幀進(jìn)行計(jì)算；和/或(b)在每個(gè)數(shù)據(jù)比特幀過程中，通過在每個(gè)數(shù)據(jù)比特幀上對(duì)對(duì)應(yīng)于pl和p2的信號(hào)的幅度進(jìn)行比較，對(duì)數(shù)據(jù)比特進(jìn)行解調(diào)。另一方面，本發(fā)明包括一種實(shí)現(xiàn)PLL的裝置，其包括輸入信號(hào)源，VCO，微處理器，DAC和ADC。其中，VCO用于驅(qū)動(dòng)微處理器的時(shí)鐘；微處理器在其系統(tǒng)時(shí)鐘確定的時(shí)間對(duì)ADC的采樣時(shí)間進(jìn)行控制；ADC監(jiān)控輸入信號(hào)源；微處理器讀取ADC;微處理器對(duì)來自于ADC的信號(hào)進(jìn)行一些濾波計(jì)算；微處理器根據(jù)所述計(jì)算控制DAC的輸出；以及DAC控制VCO的輸入以關(guān)閉上述所有的元件附近的PLL。在不同的實(shí)施方式中(1)輸入信號(hào)是A/C電力線的有條件的復(fù)制；以及(2)DAC是其后跟隨有低通濾波器的脈寬調(diào)制器。另一方面，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可操作以識(shí)別配電網(wǎng)絡(luò)組件的操作或連通性的改變。在不同的實(shí)施方式中(1)所述組件包括計(jì)量表、變壓器、轉(zhuǎn)發(fā)器、開關(guān)和饋線中的一個(gè)或多個(gè)；(2)所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可操作以區(qū)分計(jì)量表變化和變壓器變化；(3)所述變化包括斷電；(4)所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可操作以計(jì)算每個(gè)變壓器處的輸出電流；以及(5)所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可操作以根據(jù)每個(gè)相位上的信號(hào)的矢量和來計(jì)算每個(gè)變壓器上的輸出電流。圖1是優(yōu)選系統(tǒng)的示例性安裝的示意圖，其中將變電力公司表示為SSp、將配電變壓器表示為Tp、將開關(guān)表示為Up、將饋電線表示為Fg、將計(jì)量表表示為mp并將轉(zhuǎn)發(fā)器表示為STpFqi，其中的p和q是整數(shù)，并且對(duì)于三相饋電線而言，i=l、2或3;圖2是優(yōu)選自動(dòng)調(diào)諧模塊的方框圖3描述了優(yōu)選的變電力公司安裝，示出了變電力公司中饋線的每個(gè)相上的設(shè)備；圖4描述了用于10-25kHz的優(yōu)選FIR規(guī)格；圖5描述了用于25-50kHz的優(yōu)選FIR^見格；圖6描述了用于70-90kHz的優(yōu)選FIR規(guī)格；圖7描述了用于10-100kHz的線路噪聲頻語；圖8說明了在60Hz的半奇諧波上的注入PLC信號(hào)；圖9描述了計(jì)量表接收到的FFT幀與STFFT幀異相的12種可能性，虛線對(duì)應(yīng)于考慮到ST和計(jì)量表之間的信號(hào)路徑上的三角形變壓器而產(chǎn)生的30度旋轉(zhuǎn)；圖10描述了服務(wù)器確定的時(shí)間=0的參考以及各個(gè)計(jì)量表的30Hz周期；圖11描述了當(dāng)數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)和未對(duì)準(zhǔn)時(shí)，由計(jì)量表產(chǎn)生的FSK解碼的SNR降低效應(yīng)；圖12描述了當(dāng)計(jì)量表M1試圖將其數(shù)據(jù)幀與輸入的ST的數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)時(shí)的SNR分布；圖13(a)描述了正弦曲線的零點(diǎn)；圖13(b)描述了當(dāng)計(jì)量表數(shù)據(jù)幀和ST數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)時(shí)，多個(gè)正弦曲線的重疊的零點(diǎn)；圖14是用于計(jì)量的優(yōu)選模擬前端的方框圖15描述了用于抽取計(jì)量^:據(jù)的優(yōu)選FIR規(guī)j各；9圖16描述了指示諧波的電壓的FFT幀；圖17描述了系統(tǒng)映射的示例性目錄結(jié)構(gòu)；圖18是對(duì)接收到的PLC數(shù)據(jù)的進(jìn)行邏輯的實(shí)施例的流程圖；圖19是優(yōu)選的D計(jì)量表的方框圖(這是至少2個(gè)D計(jì)量表版本中的一個(gè))；圖20描述了執(zhí)行FFT實(shí)施方式的優(yōu)選板的示意圖21是配電板的優(yōu)選示意圖22是I/O擴(kuò)展板的優(yōu)選示意圖23是CPU板(PCB202)的優(yōu)選示意圖24是住宅計(jì)量表(PCB240)的計(jì)量、供電以及PLC發(fā)送和接收電路的優(yōu)選示意圖25是顯示板(PCB220)的優(yōu)選示意圖；以及圖26示出了為鎖相環(huán)的一部分的微處理器。具體實(shí)施例方式關(guān)于設(shè)備的SCH161實(shí)現(xiàn)，對(duì)允許同時(shí)進(jìn)行多個(gè)計(jì)量表-ST通信的優(yōu)選方法進(jìn)行討論。如圖20所示。表1:圖20的索引圖20A分級(jí)互聯(lián)圖20BSDRAM存儲(chǔ)器圖20CMCF5271CPU圖20D調(diào)試圖20E以太網(wǎng)4妄口圖20FMaxim芯片圖20G快閃存儲(chǔ)器圖20H供電單元圖201復(fù)位配置和時(shí)鐘電^各圖20J串行I/0接口圖20K計(jì)量表-v圖20LPLC10關(guān)于圖20的注解(l)除非另作說明，所有小于或等于0.1/xF的去耦電容都是COGSMD;(2)除非另作說明，所有大于0.1/xF的去耦電容都是X7RSMD0805;(3)所有的連接器都記為Jx;(4)全部跳線都記為JPx;(5)所有的開關(guān)都記為SWx;以及(6)所有的測(cè)試點(diǎn)都記為TPx。使用24.576MHz晶振更容易得到PLC頻率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中具有PLL(鎖相環(huán))，其將信號(hào)流采樣鎖定為輸入AC線路的整數(shù)倍(電力線頻率的同步采樣)。90-100MHz的VCO(壓控振蕩器)，其由DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)通過兩個(gè)PWM(脈寬調(diào)制器)模塊控制，并直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘，從而使DSP與PLL相干。同步相位檢波器，其僅對(duì)輸入線路頻率波的基波做出響應(yīng)，而對(duì)其諧波不做出響應(yīng)。用于執(zhí)行FSK(頻移鍵控)和PSK(相移鍵控)調(diào)制方案的選項(xiàng)。在某些實(shí)施方式中的FFT(快速傅立葉變換)在本發(fā)明的至少一個(gè)方面中(1)轉(zhuǎn)發(fā)器使用15-35kHz范圍內(nèi)、為60Hz的倍數(shù)的頻率。對(duì)于FSK,轉(zhuǎn)發(fā)器優(yōu)選地使用兩個(gè)鄰近的頻率，對(duì)于PSK，轉(zhuǎn)發(fā)器則優(yōu)選地只使用一個(gè)頻率。ST必須具有精確的系統(tǒng)時(shí)鐘，通過該系統(tǒng)時(shí)鐘產(chǎn)生載頻(尤其在PSK情況下)。通過使用例如MaximDS4000TCXO的裝置而共享精度為lppm的一個(gè)公共時(shí)鐘，這些條件能夠很容易地滿足。(2)—組轉(zhuǎn)發(fā)器通過與一個(gè)特定的相位(例如具有相位A，B和C的干線的"A"相位)同步而得到數(shù)據(jù)時(shí)鐘。所有的ST(即時(shí)是不同組中的ST)都能夠利用相同的數(shù)據(jù)時(shí)鐘來分離FSK或PSK傳輸中的位。(3)計(jì)量表接收數(shù)據(jù)，通過抗混疊濾波器傳送數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)采樣-.ii(a)MAX1308ADC由MCF5271孩吏處理器控制，以60*2048或122880Hz的速率對(duì)數(shù)據(jù)釆樣。(MAX1308或MAX1320的其它通道用于讀取電壓和電流用于對(duì)將傳送到轉(zhuǎn)發(fā)器的計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行累計(jì)。對(duì)該計(jì)量數(shù)據(jù)與電力線通信數(shù)據(jù)進(jìn)行同時(shí)采樣。)(b)MAX1308使用2個(gè)JK觸發(fā)器來控制MCF5271的DMA通道，從而將采用數(shù)據(jù)直接存入Coldfire存儲(chǔ)器中。(c)Coldfire接收兩幀數(shù)據(jù)(1/60秒，每幀數(shù)據(jù)包含2048個(gè)點(diǎn))，并且使用其中第一幀作為2048個(gè)復(fù)點(diǎn)的實(shí)部，而使用第二幀作為2048個(gè)點(diǎn)的虛部。這些數(shù)據(jù)幀也必須與60Hz線路同步。因?yàn)?艮多計(jì)量表不是在60Hz線路的A相位上，因此它們必須尋找正確的時(shí)鐘頻率。尋找有效的前同步信號(hào)的示例性方法包括將60Hz線路分為8個(gè)相位，然后在這8個(gè)相位中進(jìn)行試探，直到找到正確的相位。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，一f叉在確定了60Hz線3各的正確的相位時(shí)，由計(jì)量表使用一次本方法。因?yàn)橛?jì)量表在連接之后，將不再改變相位。在至少一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明把線路頻率分成12個(gè)以上的部分，以考慮到線路頻率中30度的最小分辨率，并且還考慮到了配電變壓器中可能發(fā)生的相移。(d)然后，ColdFire進(jìn)行2048點(diǎn)的復(fù)FFT(其花費(fèi)每33毫秒中的9.8毫秒，用于大約30%的CPU計(jì)算帶寬)。然后，通過在實(shí)部和虛部的分別加減正負(fù)鏡像頻率的公知方法，將2048點(diǎn)的復(fù)FFT分解為2個(gè)2048位的實(shí)FFT。因此，每33毫秒，每個(gè)FFT產(chǎn)生2位數(shù)據(jù)。(e)然后，Coldfire分析數(shù)據(jù)來在其能看到的盡量多的轉(zhuǎn)發(fā)器中尋找有效的前同步信號(hào)。該前同步信號(hào)是已知的、并在轉(zhuǎn)發(fā)器和計(jì)量表之間共享的32位數(shù)。其為定義消息的開頭的代碼。FSK分析優(yōu)選地通過比較鄰近頻點(diǎn)(bin)的幅度來實(shí)現(xiàn)。(f)使用PSK需要另一個(gè)步驟。優(yōu)選的算法是從單一頻點(diǎn)處將復(fù)相位信息收集到緩沖器中，該緩沖器足夠大以保存整個(gè)前同步信號(hào)(例如32位的前同步信號(hào))。計(jì)量表的晶振時(shí)鐘的精度為30ppm。因此，在32位的前同步信號(hào)上相位誤差為180度。這就需要一階線性校正因子。當(dāng)掃描32位前同步信號(hào)時(shí)，該算法;^查鄰近頻點(diǎn)中的倒相。但是，還具有必須校正的相位旋轉(zhuǎn)和未知的初始相位。優(yōu)選地，該系統(tǒng)試圖用試湊法找到由于其自身的晶振因子的誤差而產(chǎn)生的校正因子，并相對(duì)于32個(gè)可能的旋轉(zhuǎn)校正因子再次掃描32位幀，從而使校正因子在1ppm(可接受的誤差)的范圍內(nèi)。一旦找到該誤差，移位就會(huì)非常慢，并且計(jì)量表能夠記錄其自身晶振相對(duì)于一組轉(zhuǎn)發(fā)器的已知的優(yōu)良頻率的誤差。為了得到恒定誤差，PSK算法從32位前同步信號(hào)窗中的每個(gè)點(diǎn)減去恒定相位。如果在32位窗中沒有找到前同步信號(hào)，該算法則等來自于FFT的下兩個(gè)比特，去除最早的兩個(gè)比特，引入最新的兩個(gè)比特，并且重復(fù)掃描過程以確定轉(zhuǎn)發(fā)器和計(jì)量表自身的之間的相位和頻率誤差。在成功地確定了誤差頻率之后，之后對(duì)幀的掃描則只需要在已知誤差附近的旋轉(zhuǎn)校正因子小窗口內(nèi)進(jìn)行。這樣能用較少的處理功率對(duì)頻率誤差進(jìn)行不斷監(jiān)控。在baudpll.c(包括在附錄中)中公開了使用相位誤差信息鎖定到60Hz線路的相似的技術(shù)。穿過配電變壓器的橫向載波頻率如前面所討論的，在現(xiàn)有技術(shù)中，如果在變壓器處不使用任何的輔助設(shè)備，則不能將高頻信號(hào)(從kHz范圍開始)傳遞通過配電變壓器。在其它方法中，使用昂貴的輔助設(shè)備對(duì)變壓器進(jìn)行旁路，從而增加了整個(gè)系統(tǒng)成本。一個(gè)實(shí)施方式包括使PLC信號(hào)通過DT(配電變壓器)的配置。很確定一點(diǎn)是DT中的磁場(chǎng)和線路上的噪聲與傳到計(jì)量表的PLC信號(hào)的理想條件相差很大。在一個(gè)實(shí)施方式中，解決這個(gè)問題優(yōu)選地包括兩個(gè)步驟1.信號(hào)耦合在戰(zhàn)略上設(shè)計(jì)的耦合器將無線電頻率與地下或天空的MT(中壓)電分布電纜耦合。2.耦合器調(diào)諧將信號(hào)耦合器自動(dòng)調(diào)諧到最高效率，以使當(dāng)MT線路上的電流變化時(shí)，SNR(信噪比)達(dá)到最大。優(yōu)選地，耦合器在MT線路中引入小電感，然后通過一組電容器將其調(diào)諧用于給定的載頻，從而為通信提供了高的SNR。信號(hào)調(diào)諧優(yōu)選地利用震蕩回路，該震蕩回路通過在干線開始的點(diǎn)上安裝耦合器，自動(dòng)地將線路上的PLC信號(hào)的匹配阻抗最大化。變壓器附近不需要輔助設(shè)備。當(dāng)干線的低阻抗提供電流回路時(shí)，就能使線路上的信號(hào)最大化。優(yōu)選地包括環(huán)繞有計(jì)算好圏數(shù)的線圏的鐵氧體磁芯的耦合器向給PLC信號(hào)提供了固定的電感。震蕩回路的電容由CRB(電容器繼電器組)提供。ATM(自動(dòng)調(diào)諧模塊)包括控制CRB中的電容器和繼電器的電路。ATM的簡(jiǎn)圖由圖2給出，其中，CV是通信電壓而CN是通信中性點(diǎn)。為了確定用于調(diào)諧性能的數(shù)據(jù)，ATM計(jì)算具有固定電感(考慮到由于溫度等而產(chǎn)生的電感偏移)的電容組合的所有可能值(在本實(shí)施方式中，由于CRB具有10個(gè)電容，因此由21G=1024個(gè)可能值)的PEAK1/PEAK2的比率，然后存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)的最佳比率的變量和設(shè)置。所有進(jìn)一步的確定都相對(duì)于這個(gè)比率完成。典型的操作包括以下步驟選擇電容值、將信號(hào)發(fā)送至繼電器、等待繼電器操作、等待繼電器處理、計(jì)算比率、與其它比率進(jìn)行比較、然后發(fā)送信號(hào)以斷開繼電器、等待繼電器操作以進(jìn)行處理、將結(jié)果存儲(chǔ)至存儲(chǔ)器、對(duì)其它電容值重復(fù)此過程。在可選擇的實(shí)施方式中，上述過程可進(jìn)行不同的改進(jìn)。例如，另一個(gè)實(shí)施方式將ATM和CRB單元組合到單一的ATU(自動(dòng)調(diào)諧單元)中。這些改進(jìn)包括，但不局限于1.通過將耦合器上纏繞的線圈增加到24圈以及將電容器選擇增大到4096實(shí)現(xiàn)的微調(diào)方案。2.用板上信號(hào)發(fā)生器代替ST提供的連續(xù)調(diào)諧。3.計(jì)算復(fù)數(shù)PEAK1/PEAK2比率(Pl/P2比率)，從而檢測(cè)比率的幅度和相位。這種改進(jìn)可更好地選擇諧振電路的電感和電容，從而減少了選擇電容值的隨機(jī)性。通過不僅確定幅度還確定相位，超前/滯后行為以及對(duì)L和C的最佳選擇都能更快地確定。這反過來導(dǎo)致了繼電器操作的最小化以及繼電器-使用時(shí)間的增加。4.在10-110kHz的頻帶范圍內(nèi)，提供與高達(dá)20W的PLC傳輸14功率相適合的ATU傳輸功率電平。5.能夠?qū)Ⅰ詈掀髡{(diào)諧到至少120歐姆的共振阻抗上。調(diào)諧搡作參考圖2，在調(diào)諧操作中，繼電器M、l和2關(guān)閉，而繼電器R是打開的。因此，將50歐姆電阻器選擇用于轉(zhuǎn)發(fā)器和耦合器的串聯(lián)通路上。這樣就避免損壞ST發(fā)射機(jī)，以使得如果由于一些原因使耦合器的阻抗無限小，信號(hào)也仍然具有至少50歐姆負(fù)載來完成調(diào)諧。繼電器M選擇耦合器，并且調(diào)諧過程被初始化。優(yōu)選步驟包括1.ST向ATM/CRB指示調(diào)諧能夠被初始化了。2.ATM/CRB向ST發(fā)出請(qǐng)求，請(qǐng)求發(fā)出通信信號(hào)的連續(xù)調(diào)諧。3.計(jì)算PEAK1/PEAK2比率。該比率對(duì)應(yīng)于ATM感應(yīng)到的DC電壓。4.響應(yīng)于該電壓電平，ATM計(jì)算出共振需要的最佳電容值，并向CRB發(fā)送信號(hào)。5.通過打開和關(guān)閉繼電器，在CRB中選擇適當(dāng)?shù)碾娙荨?.用新的電容再次計(jì)算比率。7.對(duì)多個(gè)電容值重復(fù)此過程，并且當(dāng)該比率盡可能高的時(shí)候，存4諸電容和電感的設(shè)置。8.將該信息傳送到ST，并結(jié)束調(diào)諧過程。標(biāo)準(zhǔn)通信搡作在調(diào)諧之后，標(biāo)準(zhǔn)PLC通信操作繼續(xù)進(jìn)行繼電器M和R關(guān)閉，繼電器1和2打開。前面提到的所有改進(jìn)將產(chǎn)生改進(jìn)的調(diào)諧效率和精度，同時(shí)通過減少不需要的繼電器操作使系統(tǒng)的使用時(shí)間最大化。這樣的耦合裝置將結(jié)合圖2和前面提到的第11/198,795號(hào)美國專利申請(qǐng)進(jìn)一步討論。由于多相設(shè)備提供的交叉耦合，在變電力公司的饋電線的特定相位上注入的PLC信號(hào)能夠與其它變電力公司的相同或不同饋電線的其它相位耦合。確保合適的返回PLC信號(hào)路徑變得非常重要。為此，旁路電容優(yōu)選地安裝于在變電力公司主中壓總線上跨接到中性線的每個(gè)相位上，如圖3所示。這種安裝不僅確保PLC信號(hào)的返回路徑為相同的饋電線，還確保了大多數(shù)注入的PLC信號(hào)都流向負(fù)載。使用FFT進(jìn)行PLC通信本發(fā)明的實(shí)施方式可使用3個(gè)不同的頻帶來進(jìn)行PLC通信(1)10-25kHz,用于穿過配電變壓器的通信；(2)25-50kHz,用于低壓通信；以及(3)當(dāng)多個(gè)耦合器安裝在相同的中壓電力線上時(shí)，70k-95kHz用于完成MT(中壓)耦合器到耦合器通信。這些實(shí)施方式的特性在于轉(zhuǎn)發(fā)器使用的通信頻率是在kHz范圍內(nèi)，它是線路頻率的有理數(shù)倍數(shù)(也就是(p/q)xfline，其中p和q是正整數(shù))。對(duì)該P(yáng)LC信號(hào)以240kHz(212*60)釆樣。根據(jù)對(duì)上述操作頻帶的選擇，使用合適的FIR(有限脈沖響應(yīng))濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行抽取。圖4和5中給出了該FIR的規(guī)格。本領(lǐng)域j支術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到由于本實(shí)施方式中的前端抗混疊濾波器規(guī)格，因此，需要對(duì)討論過的當(dāng)前實(shí)現(xiàn)作出修改，以將70-90kHz頻帶的使用并入。本發(fā)明的實(shí)施方式使用這個(gè)頻段范圍，以使得能夠在中壓線上的多個(gè)掃描轉(zhuǎn)發(fā)器之間進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。圖6給出了該FIR規(guī)格。根據(jù)適當(dāng)?shù)腇IR濾波器的選擇，在通過變壓器通信的情況下，采用120kHz(21^60)或者60kHz(21^30)進(jìn)行抽取。然后，對(duì)抽取的數(shù)據(jù)做2048點(diǎn)FFT。因此，根據(jù)FIR濾波器的選擇，將數(shù)據(jù)率確定為60波特或者30波特。當(dāng)橫向通過配電變壓器時(shí)，每個(gè)FFT大約每66毫秒產(chǎn)生2個(gè)比特。轉(zhuǎn)發(fā)器和計(jì)量表執(zhí)行FFT的獨(dú)特能力使計(jì)量表能夠?qū)λ蓄l帶上來自所有轉(zhuǎn)發(fā)器的通信同時(shí)進(jìn)行接收、解調(diào)和解譯，以消除對(duì)基本通道和閑置通道的需要。因此，每個(gè)計(jì)量表能夠收聽(listen)所有的轉(zhuǎn)發(fā)器，并對(duì)來自轉(zhuǎn)發(fā)器的請(qǐng)求數(shù)據(jù)做出響應(yīng)。另外，每個(gè)計(jì)量表能夠?qū)⑴c其收聽到的每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的信號(hào)強(qiáng)度相關(guān)的信息發(fā)送到向其發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求的轉(zhuǎn)發(fā)器，以作為響應(yīng)。線路噪聲環(huán)境中的PLC通信16在中壓(4-35kV)和低壓(LV)(<600V)線路上進(jìn)行的PLC通信之間具有區(qū)別，這兩種功率傳輸介質(zhì)具有不同的PLC信號(hào)環(huán)境。盡管實(shí)現(xiàn)中壓具有其自身的困難，但是對(duì)于PLC通信，中壓比明顯表現(xiàn)出電暈放電噪聲的LV具有更加安靜的環(huán)境。本發(fā)明的實(shí)施方式克服了在高的線噪環(huán)境中實(shí)現(xiàn)PLC通信的歷史難題。圖7示出了60Hz電力線中0-100kHz的平均低壓噪聲頻譜的瞬態(tài)圖。雖然噪聲電平在頻率范圍的高端足夠低，但是在10-25kHz范圍內(nèi)，噪聲比信號(hào)上升得更快。在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方式中，包括了通過在線頻的半奇諧波上注入PLC信號(hào)而解決這個(gè)問題的方法。如圖8所示。當(dāng)穿過變壓器時(shí)，因?yàn)槊?0Hz完成一次FFT，并且諧波間隔為60Hz，因此，數(shù)據(jù)位存在于與60Hz的第201.5次諧波和第202.5次諧波相對(duì)應(yīng)的頻段中，如圖8所示。當(dāng)使用FSK方案時(shí)，優(yōu)選的算法考慮這兩個(gè)頻點(diǎn)，并比較這2個(gè)頻點(diǎn)中的信號(hào)幅度以確定1或0。該FSK方案使用兩個(gè)頻率，并產(chǎn)生30波特的數(shù)據(jù)率。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，也可使用例如QFSK的其它方案來產(chǎn)生60波特的數(shù)據(jù)率。在這些頻率上通信的很重要的優(yōu)點(diǎn)是，將使SNR提高40dB以上。當(dāng)噪聲基底比諧波低80dB時(shí)，在其它頻率范圍上也可得到類似的結(jié)果。消除多相環(huán)境中的PLC通信的相位模糊轉(zhuǎn)發(fā)器通過為每個(gè)計(jì)量表分配時(shí)間窗來進(jìn)行通信。在大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)中，時(shí)間窗的寬度為一個(gè)線路周期。然而，如上所述，當(dāng)穿過配電變壓器通信時(shí)，時(shí)隙寬度可能為2個(gè)線路周期，如圖IO所示?？紤]到多個(gè)計(jì)量表和轉(zhuǎn)發(fā)器同時(shí)通信的能力，每個(gè)計(jì)量表對(duì)其內(nèi)部時(shí)鐘進(jìn)行移位，以將其數(shù)據(jù)幀與從轉(zhuǎn)發(fā)器輸入的數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)。這種對(duì)準(zhǔn)優(yōu)選地由以下步驟完成1.建立一個(gè)tK)的參考為了建立ST和計(jì)量表之間的數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)，需要用于通信的O時(shí)間參考。該時(shí)間參考是由自身鎖定在特定相位(比如，A相位)上的遠(yuǎn)程服務(wù)器提供的。這17可通過使用RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)電路來完成，RTC電路使用60Hz線路頻率作為時(shí)間參考(例如多功能CMOS實(shí)時(shí)時(shí)鐘，IntersilCDP68HC68T1)。將時(shí)間參考通過高速網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器發(fā)送到所有的ST。2.將計(jì)量表數(shù)據(jù)幀和多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)準(zhǔn)當(dāng)計(jì)量表上電，其將收聽區(qū)域中的多個(gè)ST。然而，計(jì)量表本身處在不同的相位，并且由于線劃拓樸結(jié)構(gòu)，計(jì)量表接收到的每個(gè)數(shù)據(jù)幀也可經(jīng)歷不同的相位變化。隨著幀越來越偏離對(duì)準(zhǔn)，誤差概率就會(huì)增加，從而減低了整體SNR以及區(qū)分1和0的能力。當(dāng)計(jì)量表試圖將其數(shù)據(jù)幀與其能聽到的各ST對(duì)準(zhǔn)時(shí)，計(jì)量表將其數(shù)據(jù)幀移位，并計(jì)算每種可能組合的SNR(對(duì)于30Hz數(shù)據(jù)幀有24種組合，對(duì)于60Hz數(shù)據(jù)幀由12種組合)。此外，其鎖定到能使SNR最大化的ST。當(dāng)橫向穿過變壓器時(shí)，ST和計(jì)量表都在10-25kHz范圍內(nèi)每30Hz對(duì)PLC和數(shù)據(jù)信號(hào)執(zhí)行一次FFT。因?yàn)樵赟T和計(jì)量表中實(shí)現(xiàn)的PLL鎖定于線路，因此，數(shù)據(jù)幀也和60Hz線路同步。然而，由于下列原因，數(shù)據(jù)幀可在相位上發(fā)生變化(a)ST和計(jì)量表(delta-Wye等)之間的路徑上可存在的各種變壓器配置。(b)由于ST被鎖定在特殊相位上，而單相和多相計(jì)量表可凈皮其它相位上電，因此可產(chǎn)生相移。當(dāng)計(jì)量表數(shù)據(jù)幀和ST數(shù)據(jù)幀最接近對(duì)準(zhǔn)時(shí)，SNR比率達(dá)到最大值。從計(jì)量表的出發(fā)點(diǎn)來看，這需要從其可聽到的全部ST處接收PLC信號(hào)，解碼信號(hào)，通過對(duì)準(zhǔn)數(shù)據(jù)幀來檢驗(yàn)SNR比率，然后對(duì)產(chǎn)生最大的SNR的ST做出響應(yīng)。圖9示出了數(shù)據(jù)幀在相位上可能偏移的12種方式。此外，因?yàn)樵?0Hz線路上的數(shù)據(jù)幀每30Hz可利用，因此，具有兩種可能性對(duì)應(yīng)于將60Hz除以2可得到2種可能的相位。因此，計(jì)量表數(shù)據(jù)幀和ST數(shù)據(jù)幀存在24種非對(duì)準(zhǔn)的方式。將數(shù)據(jù)幀鎖定到線頻上的重要優(yōu)點(diǎn)可這樣解釋每個(gè)數(shù)據(jù)幀中都有具有整數(shù)個(gè)載波周期。記住這個(gè)，并回憶矩形函數(shù)的傅立葉變換產(chǎn)生正弦函數(shù)(如圖13(a)所示)，當(dāng)多個(gè)計(jì)量表同時(shí)通信時(shí)，且其中每個(gè)計(jì)量表都將其內(nèi)部數(shù)據(jù)時(shí)鐘周期移位以與輸入的數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)時(shí)，該正弦函數(shù)的零點(diǎn)混疊，并且不發(fā)生數(shù)據(jù)位的拖尾效應(yīng)和SNR的降低(如圖13(b)所示)。這樣就產(chǎn)生了非常高的SNR,即使多個(gè)計(jì)量表同時(shí)通信。這就是系統(tǒng)經(jīng)歷通信對(duì)準(zhǔn)模式的原因，其中(l)在一個(gè)實(shí)施方式中，遠(yuǎn)程服務(wù)器可將全局時(shí)鐘(可能從線路頻率中得到)分配給所有ST;(2)計(jì)量表同時(shí)從多個(gè)ST接收數(shù)據(jù)；(3)計(jì)量表確定其數(shù)據(jù)時(shí)鐘中的偏移從而將數(shù)據(jù)幀和多個(gè)ST對(duì)準(zhǔn)；以及(4)計(jì)量表鎖定到產(chǎn)生最高SNR的ST。在10-25kHz的頻段范圍內(nèi)，優(yōu)選地，每30Hz或者每2個(gè)線頻周期執(zhí)行一次FFT。在ST的每個(gè)幀內(nèi)都具有奇整數(shù)個(gè)載頻周期。優(yōu)選的調(diào)制方案是FSK(頻移鍵控)，如果第n個(gè)周期傳送1比特，那么0比特需要由第n+2個(gè)載頻周期傳送。對(duì)于計(jì)量表重要的是識(shí)別其自身60Hz的2個(gè)循環(huán)，^v而能夠解碼出每1/30秒可用的數(shù)據(jù)位(如圖IO所示)。在圖11中，當(dāng)數(shù)據(jù)幀被對(duì)準(zhǔn)(情況I)或當(dāng)其以不同的角度處于非對(duì)準(zhǔn)(情況II和III)時(shí)，由計(jì)量表(Ml對(duì))發(fā)送比特的2個(gè)ST(ST1和ST2)進(jìn)行攔截。兩個(gè)ST使用不同的頻率進(jìn)行通信。FSK用于解碼比特信號(hào)。在情況II和m中，Ml用未對(duì)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀對(duì)信號(hào)解碼；因此，會(huì)有能量溢出到鄰近(間隔半奇)頻率。如果落入到"臨近"頻點(diǎn)的信號(hào)電平小于噪聲基底，那么信號(hào)能夠正確解碼。然而，如果溢出的信號(hào)電平大于噪聲基底(如情況III),那么區(qū)分1和0的能力就會(huì)降低，因此整個(gè)SNR會(huì)降低，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤地譯碼。因此，a.如果幀未對(duì)準(zhǔn)，那么會(huì)發(fā)生數(shù)據(jù)位的托尾效應(yīng)，并且SNR會(huì)降低。b.當(dāng)頻率改變并且具有未對(duì)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)幀時(shí)，就會(huì)有相當(dāng)多的能量溢出到鄰近FFT區(qū)域，并且會(huì)對(duì)系統(tǒng)中使用這些特定頻段中的頻率進(jìn)行通信的其它ST造成干擾。在圖11中，SNR1〉SNR2〉SNR3。希望SNR分配看起來像修正的正態(tài)分布，并且與計(jì)量表數(shù)據(jù)幀對(duì)準(zhǔn)的一個(gè)ST能產(chǎn)生最大的SNR。19然后，計(jì)量表鎖定到該ST用于進(jìn)一步的通信(圖12)。計(jì)量表一直處于鎖定狀態(tài)，直到計(jì)量表的SNR比率發(fā)生了重大變化，在這種情況下，重復(fù)上述過程。以上技術(shù)不用對(duì)配電變壓器設(shè)置旁路就對(duì)穿過配電變壓器執(zhí)行PLC的現(xiàn)有技術(shù)提供了重大改進(jìn)，同時(shí)還保留了能夠得到高吞吐量的牢固可靠的通信。優(yōu)選實(shí)施方式中的模擬信號(hào)鏈這部分將討^侖PCB202方框圖(如圖14)，并可與圖23中的原理圖相互參照。每個(gè)計(jì)量和通信通道優(yōu)選地包括進(jìn)行信號(hào)處理之前的前端模擬電路。本實(shí)施方式使用具有固定增益的抗混疊濾波器，其提供一階溫度跟蹤，從而在溫度漂移時(shí)能夠免除再次校準(zhǔn)計(jì)量表的需要。電壓(電流)通道的沖莫擬前端優(yōu)選地包4舌電壓(電流)感應(yīng)元件和后面抗混疊濾波器之前的可編程衰減器。衰減器降低輸入信號(hào)的電平，以使抗混疊濾波器之后不會(huì)產(chǎn)生消波現(xiàn)象。恒定增益的抗混疊濾波器在ADC的輸入端將信號(hào)恢復(fù)至全值。為了計(jì)量，抗混疊濾波器將大于5kHz的頻率截去。然后，將輸入饋送到為DSP—部分的ADC。盡管現(xiàn)有技術(shù)中通常包括其后跟隨低增益抗混疊濾波器的PGA(可編程增益放大器)，但是，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在這個(gè)實(shí)施方式中，使用其后跟隨大的固定增益濾波器的可編程衰減器的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。此外，在單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)抗混疊濾波器是完全一樣的，都是利用相同的QuadOpAmps以及25ppm電阻和NPO/COG電容器實(shí)現(xiàn)。這提供了一種用于V和I通道的裝置，其對(duì)高達(dá)一階的溫度漂移進(jìn)行跟蹤而無需再次校準(zhǔn)計(jì)量表。相反地，使用PGA和低增益濾波器將不允許對(duì)V和I信號(hào)中由于溫度產(chǎn)生的相位漂移進(jìn)行跟蹤。這是由于PGA引入的相位漂移是增益的函數(shù)。這種獨(dú)特的實(shí)施方式包括將抗混疊濾波器配對(duì)，以確保在電壓和電流通道遇到的相位漂移完全相同，并且因此功率計(jì)算(V和I的乘積)的精度沒有折中。優(yōu)選實(shí)施方式中的數(shù)字信號(hào)鏈至少一個(gè)實(shí)施方式優(yōu)選地使用PLL(鎖相環(huán))將信號(hào)流的采樣鎖定為輸入AC線路頻率的倍數(shù)。在上面討論的實(shí)施方式中，采樣率和電力線異步。在圖23表示的計(jì)量表電路中(在本文中稱為"D計(jì)量表")，存在工作在90-100MHz的VCO(壓控振蕩器)，其由DSP(數(shù)字信號(hào)處理)引擎通過2個(gè)PWM(脈沖寬度調(diào)制器)控制。VCO直接驅(qū)動(dòng)DSP芯片的系統(tǒng)時(shí)4中(禁用內(nèi)部的PLL)，因此DSP成為PLL的組成部分。將DSP的系統(tǒng)時(shí)鐘鎖定到電力線上有利于將采樣和電力線波形對(duì)準(zhǔn)。相位檢測(cè)器應(yīng)該起這樣的作用只對(duì)60Hz輸入波的基波做出響應(yīng)，而對(duì)其諧波不做出響應(yīng)。圖19是優(yōu)選DSP實(shí)現(xiàn)的方框圖。DSPBIOS或者主動(dòng)環(huán)境切換代碼提供了3個(gè)堆棧，分別用于后臺(tái)、PLC通信和串行通信。小的微處理器利用^C驅(qū)動(dòng)器與DSP通信。MSP430F2002集成電路測(cè)量供電量、篡改端口、溫度和電池電壓。MSP430F2002的任務(wù)包括i.維持RTC;ii.測(cè)量電池電壓；iii.測(cè)量溫度；iv.測(cè)量+U供電；v.在停止供電后復(fù)位DSP;vi.提供附加的看門狗電路；以及vii.提供1秒?yún)⒖歼M(jìn)入DSP作為參考，以相對(duì)于來自VCO的系統(tǒng)時(shí)鐘進(jìn)行測(cè)量。優(yōu)選的實(shí)施方式中的計(jì)量的實(shí)現(xiàn)每個(gè)數(shù)據(jù)流都具有相關(guān)聯(lián)的電路來實(shí)現(xiàn)才莫擬放大和抗混疊。每個(gè)模擬前端部分都具有由高級(jí)代碼控制的可編程衰減器。對(duì)數(shù)據(jù)流以60kHz(21G*60)采樣，然后應(yīng)用FIR濾波器將該數(shù)據(jù)流抽取至15kHz(28*60)。該濾波器規(guī)格如圖15所示。因?yàn)橹挥羞_(dá)到3kHz的數(shù)據(jù)才是所關(guān)心的，因此，將抽取FIR上的3-12kHz的滾降與~15kHz的采樣率一起使用。將0陽3或12-15kHz的頻率映射到0-3kHz。進(jìn)行實(shí)FFT以產(chǎn)生兩個(gè)數(shù)據(jù)流，這兩個(gè)數(shù)據(jù)流能進(jìn)一步分解成4個(gè)凄史據(jù)流電壓的實(shí)部和虛部以及電流的實(shí)部和虛部。這是通過分別和減實(shí)部和虛部的正負(fù)鏡像頻率得到的。因?yàn)?2-15kHz范圍內(nèi)的混疊信號(hào)降至80dB以下，因此，使用前面討論的FIR濾波器可以達(dá)到需要的精度?？蛇x擇的，可對(duì)抽取的數(shù)據(jù)流的每個(gè)相位進(jìn)行256點(diǎn)復(fù)FFT。這將產(chǎn)生2對(duì)數(shù)據(jù)流表示電壓的實(shí)部和表示電流的虛部。這種方法中，每16.667毫秒需要進(jìn)行一次256點(diǎn)復(fù)FFT。完成任何一種FFT都會(huì)產(chǎn)生下面的電壓和電流，其中符號(hào)Vm,n表示第n個(gè)周期的第m次諧波。例如，Vn和In對(duì)應(yīng)于第一個(gè)周期的基波，而V^和121對(duì)應(yīng)于第一個(gè)周期的一次諧波，等等，如圖16所示。任何第k個(gè)周期的諧波含量的實(shí)部和虛部可由下式給出=Re(V加J+zlm(VJ;附=1…MU=Re(U)+"m(IJ;"l..."電壓的虛部是PLL和線頻之間缺乏的同步的測(cè)量。為了計(jì)算計(jì)量量，這些計(jì)算都是在時(shí)域中進(jìn)行的。在時(shí)域中，F(xiàn)FT性能使提供了只使用基波或包括諧波計(jì)算計(jì)量量的靈活性。使用從FFT得到的電壓和電流的復(fù)數(shù)形式，計(jì)量量可由下式計(jì)算尸-V*1『=Re(巧=Re(yj*Re(IJ+Im(U求Im(XJ=Im(尸)=Re(U)承Im(XJ-Re(VJ承Im(U)=『/i5在上面的公式中，當(dāng)包括諧波時(shí)(vm4&lm;t;m=l...M，k=l...n)，所有的計(jì)量量都包括了諧波的影響。另一方面，當(dāng)只有基波被使用時(shí)(VU&IU),所有計(jì)算量都只代表60Hz的貢獻(xiàn)。例如，我們給出了僅使用基波時(shí)的計(jì)算。只使用所有FFT數(shù)據(jù)幀中的的Vi和Ilt>對(duì)于一組給定的N個(gè)幀和線頻fline，計(jì)算以下量羅-Z[Re(V,'.)承Re(IJ+1111(1,,.)*1(tW固r=Z[Re(I',.)*Im(Vn.)-Re(Vh)*Im(I,.)pAf,.*10扁=^,.|*10-3,'=1K.I2*A,,.位移功率因子由下式給出『，其中W和VA僅包括基波；Cos(P)=VA,V'/My、/MS,其中對(duì)于n個(gè)周期:THD是出現(xiàn)的諧波失真的測(cè)量，其定義為所有諧波分量的功率總量與基波功率的比值。對(duì)于第n個(gè)周期，其由下式計(jì)算rr肌J/r肌=-似》k且a"其中，乙.()是從FFT獲得的第n個(gè)周期的第m次諧波，其中，乙,"2=Re(rm,)2+Im(P;,)2x/m,2=Re(/m,)2+Im(/m,)2。當(dāng)計(jì)算計(jì)量量時(shí)，這提供了包括或不包括諧波的靈活性。從PLC接收到的數(shù)據(jù)的邏輯推導(dǎo)本發(fā)明的通信實(shí)施方式允許對(duì)來自于多個(gè)掃描轉(zhuǎn)發(fā)器和計(jì)量表的消息同時(shí)進(jìn)行解調(diào)，從而對(duì)通信提供了很大的改進(jìn)。一旦建立了ST網(wǎng)絡(luò)以及服務(wù)區(qū)域內(nèi)優(yōu)選的計(jì)量表，并且具有了適當(dāng)?shù)恼{(diào)諧和耦合設(shè)備，該系統(tǒng)則優(yōu)選地以3個(gè)不同模式操作1.通信對(duì)準(zhǔn)模式在從計(jì)量表采集數(shù)據(jù)之前，ST發(fā)送在l和O-一I-r尸I-厶23之間變化的信號(hào)流周期性脈沖，持續(xù)大約5分鐘。服務(wù)區(qū)域的全部計(jì)量表都被編程來接收該脈沖模式。計(jì)量表將其數(shù)據(jù)時(shí)鐘對(duì)準(zhǔn)，并選擇最佳的ST，用該ST來與系統(tǒng)操作的其它模式進(jìn)行通信。2.數(shù)據(jù)釆集模式一旦數(shù)據(jù)時(shí)鐘與輸入FFT幀對(duì)準(zhǔn)，網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)ST則與其最新交叉引用表中的計(jì)量表進(jìn)行通信，并且根據(jù)要求或者預(yù)定方案，使用PLC采集存儲(chǔ)在計(jì)量表儲(chǔ)存器中的數(shù)據(jù)。3.動(dòng)態(tài)映射模式整個(gè)ST網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選地共同操作以探測(cè)服務(wù)區(qū)域中的變化。這些變化可包括，但不局限于a)單獨(dú)的硬件故障i.計(jì)量表硬件故障ii.變壓器熔絲熔斷b)電源故障i.配電變壓器故障ii.饋電線故障c)饋電線的切換i.饋電線故障ii.系統(tǒng)范圍的負(fù)載平衡d)計(jì)量表的輔助和更新通常，可切換饋電線干線(例如，使饋電線不能進(jìn)行維護(hù)、由于饋電線故障而切換饋電線、或者平衡系統(tǒng)中的負(fù)載)。在任何一種情況下，掃描轉(zhuǎn)發(fā)器都會(huì)失去與計(jì)量表之間的通信，因?yàn)樗鼈儾辉倌軌蚺cST耳關(guān)系。如某些現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，對(duì)交叉引用表的更新與系統(tǒng)的可擴(kuò)展性之間具有很大關(guān)聯(lián)。至少在一個(gè)方面，本發(fā)明如下解決了此問題考慮如圖1所示的典型電力公司設(shè)備B1和B2是連接到9個(gè)配電變壓器(Ti;i=l到9)的饋電線分支。這些變壓器為連接于次級(jí)低壓側(cè)的不同種類的(單相或者多相)計(jì)量表供電。通過開關(guān)Ul、U2、U3和U4，Bl分支能夠從三個(gè)變電力公司之一發(fā)出的饋電線處得到饋電。類似的，連接到B2的計(jì)量表能夠通過使用開關(guān)U5和U6從變電力公司2或變電力公司3得到饋電。此外，還存在子分支，其能通過子分支開關(guān)SB1和SB2從任何一個(gè)變電力公司得到饋電。遠(yuǎn)程服務(wù)器目錄ST系統(tǒng)連接的遠(yuǎn)程服務(wù)器維持有目錄(例如，輕量級(jí)目錄訪問協(xié)議或者LDAP)，其實(shí)際上是具有代表共享電力公司的每個(gè)對(duì)象的分層框架。一旦將系統(tǒng)配置饋送至目錄中，在區(qū)域中發(fā)生改變時(shí)，算法則不斷對(duì)映射進(jìn)行更新。這包括了與計(jì)量表通信，以及通過包含主通道和備用通道的信息將系統(tǒng)配置自動(dòng)地映射到每個(gè)計(jì)量表。如圖17所示o因此，目錄包括與網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)抽象層、饋電線層、相位層、配電變壓器層以及計(jì)量表層相關(guān)的信息。服務(wù)器運(yùn)行監(jiān)控各ST的通信性能的程序，從而得到各ST的主時(shí)鐘。每個(gè)變壓器都被指定有主計(jì)量表(通常為第一連接的計(jì)量表，m。，ST和這個(gè)主計(jì)量表不斷地通信，以探測(cè)服務(wù)區(qū)域的斷電或者其它變化。例如，SS1通過開關(guān)Ul向Bl提供饋電。在這種情況下，目錄在查找表中包括了用于與Tl相連接的計(jì)量表mi的以下信息表2<table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>掃描轉(zhuǎn)發(fā)器優(yōu)選地這樣命名，以使第一個(gè)數(shù)表示相應(yīng)的變電力公司，而F之后的數(shù)表示相應(yīng)的從該變電力公司發(fā)出的饋電線號(hào)，且下標(biāo)表示其安裝的相位。圖17描述了在服務(wù)器中實(shí)現(xiàn)的示例性目錄結(jié)構(gòu)，其能配置用于各種事件信息。這些事件可包括(l)基本耗電量數(shù)據(jù)；(2)斷電數(shù)據(jù)；(3)功率質(zhì)量信息；(4)網(wǎng)絡(luò)中幾個(gè)部分的狀態(tài)驗(yàn)證標(biāo)記；(5)某些計(jì)量表的負(fù)荷曲線信息；(6)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一部分的防御性維修標(biāo)記；以及(7)網(wǎng)絡(luò)元件(例如開關(guān)、饋電線變換器和自動(dòng)重合開關(guān))的狀態(tài)變化標(biāo)記。下面討論用于設(shè)立某些網(wǎng)絡(luò)元件的狀態(tài)變化標(biāo)記并用于使斷電局部化的優(yōu)選算法。為了解釋這個(gè)算法，我們假設(shè)具有m個(gè)變壓器，且每個(gè)變壓器具有n個(gè)計(jì)量表。運(yùn)轉(zhuǎn)指數(shù)i為1到m,而指數(shù)k為1到n。在典型的數(shù)據(jù)采集操作階段之后，服務(wù)器優(yōu)選地產(chǎn)生未能與其各自的ST通信并因此未能報(bào)告消耗數(shù)據(jù)的計(jì)量表的列表。LIST(列表)是列出未能通信的計(jì)量表的優(yōu)選數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。參照?qǐng)D18，優(yōu)選地，1.在數(shù)據(jù)釆集模式期間，ST與其交叉引用表中的計(jì)量表進(jìn)行通信，并且采集能耗間隔數(shù)據(jù)。2.將所有未能與ST通信的計(jì)量表分組到名為LIST的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。將該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)儲(chǔ)存儲(chǔ)在服務(wù)器中。3.服務(wù)器確定可選擇路徑，通過該路徑，可利用存儲(chǔ)器中的查找表(表2)對(duì)計(jì)量表進(jìn)行訪問。4.對(duì)所有計(jì)量表的可選擇路徑進(jìn)行跟蹤。5.得到邏輯結(jié)論，將斷電局部化，設(shè)置標(biāo)志，并通過給電力公司控制中心發(fā)送命令而向電力公司提供報(bào)告。6.將LDAP中的服務(wù)映射和查閱表進(jìn)行更新，以訪問計(jì)量表。7.在每個(gè)數(shù)據(jù)釆集周期完成為后，繼續(xù)執(zhí)行上述步驟。通過執(zhí)行上述處理步驟，不僅對(duì)系統(tǒng)映射進(jìn)行了動(dòng)態(tài)更新，并且電力公司也得到了關(guān)于服務(wù)區(qū)域中的變化的即時(shí)消息(斷電、饋電線切換等)。此外，如果電力公司決定停止向某些用戶供電(通常由于證實(shí)其沒有付款)，那么相應(yīng)的計(jì)量表就不能通信。一旦被EMS通知了這個(gè)變化，就能夠通過用電力公司的CIS(用戶信息系統(tǒng))連接遠(yuǎn)程服務(wù)器，而對(duì)該變化進(jìn)行檢驗(yàn)。這就免去了對(duì)ST的計(jì)量表交叉引用表進(jìn)行人工更新，因此使該系統(tǒng)對(duì)電力公司和子計(jì)量設(shè)備都可擴(kuò)展。如所討論的，本發(fā)明某些實(shí)施方式的獨(dú)特性質(zhì)是全部轉(zhuǎn)發(fā)器數(shù)據(jù)時(shí)鐘和全局?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)鐘的同步，全局?jǐn)?shù)據(jù)時(shí)鐘可從遠(yuǎn)程服務(wù)器得到，而遠(yuǎn)程服務(wù)器可從線頻的相位之一來得到其自身的時(shí)鐘。更進(jìn)一步地，當(dāng)從屬設(shè)備(通常為計(jì)量表)對(duì)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行FFT時(shí)，其優(yōu)選地將其數(shù)據(jù)時(shí)鐘移位，以將其FFT幀與輸入數(shù)據(jù)位對(duì)準(zhǔn)(如圖9所示)。一旦完成了移位，每個(gè)計(jì)量表就得到了絕對(duì)相位(絕對(duì)相位0度指的是"相位A",絕對(duì)相位120度指的是"相位B"，絕對(duì)相位240度指的是"相位C，，)。此獨(dú)特的能力允許通過遠(yuǎn)程服務(wù)器確定整個(gè)系統(tǒng)區(qū)域中的絕對(duì)相位?，F(xiàn)有的系統(tǒng)沒有考慮到對(duì)計(jì)量表的絕對(duì)相位的確定。某些系統(tǒng)中的計(jì)量表包括關(guān)于相位的信息，但只是相對(duì)相位，因?yàn)橛?jì)量表"看到"的是三個(gè)間隔120度的相位。缺少關(guān)于相位連續(xù)性的信息也是難以準(zhǔn)確確定饋入墻壁插座的絕對(duì)相位的原因，所述墻壁插座位于饋送有三相電的多層建筑物中具有多個(gè)房間的樓層中的具有多個(gè)插座的房間中。本發(fā)明的實(shí)施方式提供了遍布整個(gè)區(qū)域的相位信息的連續(xù)性，這個(gè)區(qū)域包括從遠(yuǎn)程服務(wù)器到安裝在計(jì)量表下游的變電力公司中的轉(zhuǎn)發(fā)器，計(jì)量表安裝在低壓區(qū)域內(nèi)。這個(gè)性能能夠識(shí)別對(duì)服務(wù)區(qū)域中的每個(gè)單相計(jì)量表上電的絕對(duì)相位。考慮到上面的性能，本發(fā)明的實(shí)施方式能夠通過相位對(duì)配電變壓器的負(fù)載進(jìn)行重構(gòu)，而不需要在變壓器的次級(jí)輸出實(shí)際安裝三相計(jì)量表。對(duì)于由多個(gè)變壓器構(gòu)成的典型電力安裝，這在提供增值服務(wù)的同時(shí)減少了系統(tǒng)成本。通過計(jì)算三個(gè)相位上的電流的矢量和，可在變電力公司精確確定配電變壓器上的總負(fù)載。輔助計(jì)量包括根據(jù)各個(gè)住戶的能量消耗，進(jìn)行多住戶住宅范圍內(nèi)的能量成本分配。計(jì)量表測(cè)量各住戶消耗的電能并通過住宅的電力線將消耗數(shù)據(jù)發(fā)送給掃描轉(zhuǎn)發(fā)器，該轉(zhuǎn)發(fā)器優(yōu)選地安裝在住宅的入口點(diǎn)。然后，可由許多通信基礎(chǔ)設(shè)施(例如無線電，電話線，GPRS，等等)從轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問。在優(yōu)選的輔助計(jì)量設(shè)備中，去除了用于中壓設(shè)備的全部組件，因?yàn)镾T和計(jì)量表都安裝在低壓線上。在具有向大建筑饋電的多個(gè)電力服務(wù)器的輔助計(jì)量環(huán)境中，安裝有多個(gè)ST，每個(gè)ST用于一種服務(wù)。然而，由于PLC信號(hào)之間的互耦(對(duì)于所有服務(wù)器都是通過中性線，而對(duì)于相位負(fù)載是通過相位)，因此，向每個(gè)ST分配特殊的計(jì)量表是一個(gè)冗長的過程。本發(fā)明允許安裝在不同服務(wù)器上的ST能夠與遠(yuǎn)程服務(wù)器相連，該遠(yuǎn)程服務(wù)器能夠隨著通信環(huán)境的變化為每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器動(dòng)態(tài)分配計(jì)量表交叉引用表。優(yōu)選的輔助計(jì)量控制模塊包括配電板(如圖21所示的示意圖)，其上還具有PLC發(fā)射和接收電路。配電板向CPU板供電。該控制模塊還包括1/0擴(kuò)展板(如圖22所示的示意圖)，該擴(kuò)展板具有幾個(gè)啟動(dòng)從計(jì)量模塊和CPU板的通信的I/O擴(kuò)展選項(xiàng)。優(yōu)選的控制模塊還包括CPU板(如圖23所示的示意圖)，其具有DSP(數(shù)字信號(hào)處理)處理器。對(duì)于希望有限數(shù)據(jù)(通常僅希望能量消耗)的住宅使用，另一個(gè)實(shí)施方式可包括低花費(fèi)計(jì)量表，其與圖23所示的計(jì)量表相比具有減少的資源。該計(jì)量表電路是PCB240，如圖24所示。每個(gè)住宅計(jì)量表還優(yōu)選地包括9位顯示屏(PCB220;如圖25所示的示意圖)。盡管本文在各種情況下描述了FFT，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在每種情況中，也都可使用DFT(離散傅里葉變換)。前面描述的各種實(shí)施方式都只是示例性的，并不是對(duì)本發(fā)明的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種修改，而不會(huì)偏離權(quán)利要求列出的本發(fā)明的范圍。28附錄FFTUPDATE女AifrA4r女喻兪食4:kt4rAAAA食ftAAilElc1r食4fA^ilfA"ft1rir食1t食4r食^4c食1r食ft^ArA^Aft^4由4rA4rA4,text，align.globl*typs2fft一欲ecute13fft一execute13,@functionfft一e戰(zhàn)cute13:Movestacktosr柳,saveregisterstheremove,1srantJ9taclc,SaO加vni.l#0xfcfc,《SaO)save!move14(%sp),%a5move,1move*1bit一reversnde>12(%sp>,%a3move,1move.1龜a0,%spputcopyofargumentsonnewstack*/move,1%a5,72<%sp〉/*iiiar*/move.1inimove.1%sl3,80<Ssp)/*outrVmove.1ta_2,84《*sp>/*outi/IsdecimateclU%加move,w(審a5,Sa0.1^2),%aSmove.l%a6,(毛a3)+move,w《％a4,%aO.:L*2)jblelbfftouter1oopmoveq,l#l-%d0move,l毛加,60(Ssp)move.l#1024,%加xnove.l%d0,56《％sp)xnove.l80(Ssp)t龜a5move,3L84(龜sp),Sa4move.l60(Ssp),承(IOlsl二#2,%加lea(Sa5,龜d0.1〉，龜a2lea(a4,%d0.1),%a0clr,l48(Ssp>move,l56(%sp),%d0jble6f加ove.l60(%sp),SdOlsl,l#2,%d0move.1twiddle—real,承a3move■1twiddle一imag,龜alcHl錫cnip.l60(%sp>,%d6〕'bge5fmove.156(%sp1,%d7Isl-l#2,%d74:30nab*/ngrps*/stage*/waccpxrwaccpxinab*7waccpyrwaccpy<formula>formulaseeoriginaldocumentpage31</formula>孤ove,l56<Ssp),%dOcmp,l48(龜sp),Sd0jbgt3b孤oveq.ladd,lS加，52(Ssp)xnove.l60《Ssp),SdOtnove,l56《Ssp),承加move.lSd0,56(%sp〉cnqp，l52(%sp),SdOjbge2bmovm.l(%sp》，#Oxfcfc/*restoresd2-d7,a2-a5,sp*/rtsABSJ)EF/*version2.00forslash29/8/2000sas*/并defineabs(x)(x<0-)t:x)ALIGNPH.C/*alignthephasesofthemeterbytrying18possibilitiesfiromtable*//*normally6communicationphasesoneachof3relaysettings/*version29>28/1994sas1)includetryplcdef2)moverequiredreceptionsand纖itrelayarraytononvolram32<image>imageseeoriginaldocumentpage33</image>她fineSHORTLEDGEWAIT(80)i加chan一switch—tabic4[2=《H，-l)，〃n加e—quitU0}，〃lowchan加ls1and2(2,3)，〃highchannels3and4(4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YJ3KE—EVENT,NO—WAIT);1return(returned);BAUDPLLC/*baudpUrouli耽sversion1created5/24/1999sasversion2modified9/8/1999幼s1〉donothangupinbaudp服ardwareResetiflinefrequencycapturenotworking2)checkmax/minonplcbriiUtokeepwithin40to70Hzrange3〉baudPJ1"ncocaptureisreadinthesubsecondtoinsurechacallcyclesarelocked,notjustatsecondboundariesversion2.00forflash29/8/2000sasversion2,01I)fixbaudlnkFlag2>restoreintegratortolinefrequencyifitgoestoofarastray-beforeitwassettominormaxversion2.022/20/2003sas1)tightenuptheminAn狄limits-theywerewaytooloose2;fixbaudln鵬ag*/#indude"mtr)inlc.dcf'include"syscUc.dcf1#includc"fsI004,dcr#include<math.h>#includc"baudpll.hM#pragmaregion("data^sccondBack"void^pIcBaudSecondp)(voicl)=splcBaudSecond;#pragmaregion(',data一ata")/*NT.B.!I!pkBaudHardwareResetmustbeexecutedBEFOREmtrasampHardwareResetputa1000.0i加teadof#;nthemodfileforthismodule*/弁pragmaregion("data+hardwareRest")void(lcBaudHardwareRes叫)(void)=plcBaudHa'rdwareRcset;#pragmaregion(Mdata=data")globalpicbaudrategeneratorintegrator-64bits*/phacc咖plcbrl加；unsignedcharbaudlnitCounter.baudlnicFlag:/*loopconstants*/#defineKCS(-565L)她fineKHS("0794L〉嚴(yán)加mberofsecondsafterjammingfrequencycontrolwordbeforebaudisconsideredinit'd她f鵬INITJNTT一COUNTER40#defmeBAUD—NCO—UPPEROxFOOOOOOO并defmeBAUD^NCOJLOWER0"0000000constunsignedlongKcs--KCS;45constunsignedlongKhs=-KHS;voidsetM狄Min(void);unsignedlongmax^lcbiintniiii-p，cbri加；timerbetweenjnitiatizatkmandsankychecks*/弁defineBAUD—PLL—TIMER240u加ignedintbaudp，I一ti咖r;voidplcB肌dSubsecond(void)voidplcBaudSecond(void)《rouiinetodothebaudcalculationinassemblylanguagepicbrintisphaocum<definedinf!ash—8K.dcf>64bitunsignedintNCOreadisa32bitsignedlong.Wetakeitsabsolutevalueandie鵬mberthesignforlaterKhsandKcsareunsignedlongsplcbrfowisanunsignedlongresulttoputintodieftl004,plc.baudrate(LothenHiinparts)Thecalculationisasfollowsif(NCOread<0)sign=1;NCOread-NCOread:if(sign〉<pcbri加+=NCOread*Kcs;tcmp^phaccum-picbrint:t加p一phaccum扭NCOread*Khs;p!cbrfcw=tcmp-phaccum.high;else(picbrint-=NCOrcad*Kcs;temp一phaccum=p，cbrint;坊mp一phacc咖《=NCOread*Khs;plcbrfcw=temp-phaccum.high;*/unsignedlongplcbrfcw;longNCOread;intsign;phaccumtemp—ph柳um，*temp_phaccump=&temp_phaceum*plcbrinlp=&plcbrint;longtempRead;unsignedlongD2savesNCOread=f^004.pIc.baudratcNCO;if(NCOread<0)sign-1;tempRead=-NCOread;elsesign=0;tempReadNCOread;/*addwhensignnegativebecauseKCSandKHSarenegative*/if(sign)坊mp一phaccum-pfcbrint;/plcbrint+=NCOread*Kcs;*/asm(-MOVE.LwMOVE.L-MOVE^L"MOVE,L#include"MOVE丄〉'plcbrint=temp^phaccum;》*temp__phaccum+=NCOreads*Khs;*/asm((坊mp一phaccump},A0(Kcs),DOD2,{￡>2save}"multa64.dcr{D2save},D2wMOVE.L"MOVE丄wMOVE.LwMOVE丄弁includewMOVEJL);{tempphaccump}，AO(tempRead},DlD2,{D2save}"multa64,def'{D2save}，D2else{temp—phacc則p,AO《Kc3}，D0〗tempRead》，DID2,{D2savc}"咖Ua64,def'1D2savehD2temp—phaccum-plcbrint;嚴(yán)ptebrint■=NCOread*Kcs;*/asm(nMOVJE丄MMOVE丄MMOVEX"MOVE丄射ncludewMOVE.L》plcbrint-temp_phaccum;》*temp_phaccum--NCO柳d豕Khs;*/asm("MOVE,L{tempj)haccutnp},AO"MOVE.L(Kcsl,DO，'MOVE,L{tempRead},Dl"MOVE丄D2，《D2save}并includc'，multa64，def'"MOVE.L《D2幼vc》，m》p，cbrfcw=temp—phaccum.high;/*eveiyBAUD—PLL—TIMERsecondsresetMax/minplcbrintandcheckintegratorforsanityif(++baudpiLtim>BAUE>—PLL—TIMER)(bau<Ipll—Umer=0:setMaxMinO;if(pk;brfcw《minup，cbriiU11plcbEf6wma^Icbrint)t*/fixintegrator-Uwentastray*/*/calculateandsettheinitialvalueoftheintegratorbaseduponlineF扭quencymeasuredby她sampVplcbrint,high(unsignedlong)(ldexp(lineFrequency*(fsl004，p!cbaudratePrescalc+l)/SYSTEM^CLOaC34));plcbrint.lovM):plcbrfcwpcbriitt.higl^baudlnitCounter*INTTJ3AUDJNIT一COUNTER;baudlnkFlagaFALSE:Ifs，004.p，c.b叫drateLo-(咖ignedshort)(plcbrfcw);fsl004.plc.baudrateHi-(u加'gnedchar)(pkbrfcwl6);if(baudInitCountei>0)baudlnitCoun坊r—;elseif(baudInitFlag頃FALSE)baudlnitFIag-TRUE;voidsetMaxMin(void)max_plcbrint-(unsignedlong)(ldexp(lineFrequency承I,0054(fsl004,pk:.baudratePrescaJe+l)/SYSTEM^CLOCK34));miruplcbrint=(unsignedlong)(lde;tp(lineFfcquency*0,995*(fs1004.pfc.baudratePrescalc+1)/SYSTEM一CLOCK,34》)；voidplcBaudHardwareReset(void〉unsignedlongrtc1,rtc2;unsignedlongplcbrfcw;/*inttimeout:"fsl004.plc.baudratePrcscale=23;/*dividebyprescale十1*/calculateandsettheinitialvalueoftheintegratorbaseduponli加Freque加ymeasurebyirursamp*/plcbrint.high-(unsignedtong)(ld戰(zhàn)p("加Frequency承(fsl004.plc.baudratePrescaleMVSYSTEM—CLOCK'34));plcbrinUow=0plcbrfcw==plcbrint.high;baudlnUCounter=1N1TJBAUD-INIT一COUNTER;baudlnhFlag-FALSE:sctMaxMinO:clearthebaudrateNCO*/fs1004.p，cbaudrateNCO=OL;itcl=itc2=RTC;waitforpowerlinezerocrossing*/while(lfsI004.power.captureDone在&((rtc2-ttcO&RTC_MASK)<3)rtc2=RTC;}/*initializethebaudrateNCOatthezerocrossingtoachieveinitialphaselock*//*theNCOstartsonlyaftcrabyteiswrittentobaudrateHifsl004.p，c.baudfatoL^=(Lmsignedshort)((plcbrfcw〉&0xFFFp);fsl004.plc.baudratcHi=(uasigncdchar)((plcbrfcw)16>;J004.power.captureDonc:=O;baudp1—timer-0^BAUDPLL，H/*version2.00forflash29/8/2000sas*/voidplcBaudSecond(void〉voidplcBaudHardwareReset(void);voidpIcBaudSusecond(void〉；49權(quán)利要求1.一種系統(tǒng)，包括主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源；一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器；以及多個(gè)遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)；其中，所述多個(gè)遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)全部連接于公共的交流配電板；并且，其中，所述多個(gè)遠(yuǎn)程收發(fā)機(jī)中的每個(gè)都具有位置，并能夠操作以對(duì)在所述位置處占優(yōu)勢(shì)的、電力線的電壓波形進(jìn)行監(jiān)控。全文摘要一方面，本發(fā)明包括這樣一個(gè)系統(tǒng)，其包括主數(shù)據(jù)時(shí)鐘源、一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器以及多個(gè)遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)。其中，全部收發(fā)機(jī)都連接于公共的交流配電板；并且，每個(gè)收發(fā)機(jī)都具有位置，并可操作以對(duì)在所述位置占優(yōu)勢(shì)的電力線的電壓波形進(jìn)行監(jiān)控。另一方面，本發(fā)明包這樣一個(gè)系統(tǒng)，其包括轉(zhuǎn)發(fā)器和遠(yuǎn)程電力線收發(fā)機(jī)，其每個(gè)都連接于公共的交流配電板上，并可操作以對(duì)在其位置處占優(yōu)勢(shì)的電力線的電壓波形進(jìn)行監(jiān)控，以及根據(jù)局部電力線波形生成可選擇頻率，所述可選擇頻率是所述電力線頻率的p/q倍，其中p和q都是大于或等于1的正整數(shù)。文檔編號(hào)H04B3/36GK101496301SQ200680051007公開日2009年7月29日申請(qǐng)日期2006年11月22日優(yōu)先權(quán)日2005年11月23日發(fā)明者塞爾·A·斯瓦茨特勞貝,西達(dá)爾塔·馬利克申請(qǐng)人:闊德邏輯控制公司