一種用于高速電力線載波系統(tǒng)的差動耦合通信方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高速電力線載波通信的范疇，專用于H-PLC設(shè)備在長距離通信下的差 動禪合方式通信技術(shù)，同時也適用于在1-40MHZ電力線載波通信鏈路的遠(yuǎn)距離傳輸技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] H-PLC高速電力線載波通信，是一種通過10-35kV中壓電力線路進(jìn)行高速數(shù)據(jù)通 信的技術(shù)，它利用現(xiàn)有電網(wǎng)作為信號的傳遞介質(zhì)，使電網(wǎng)在傳輸電力的同時可W進(jìn)行數(shù)據(jù) 通訊。H-PLC系統(tǒng)包含頭端、中繼、末端S部分，IOkV的骨干光纖網(wǎng)路轉(zhuǎn)成網(wǎng)線輸入到頭端 輸入接口，頭端輸出接口與中壓禪合器之間使用同軸線纜連接注入信號，用中壓禪合器在 35kV變電站的IOkV輸出端電纜進(jìn)行禪合信號注入，IOkV電纜傳輸至各節(jié)點(diǎn)處，使用中繼器 和中壓禪合器（同上方法）進(jìn)行向下放大信號傳輸或者向分支輸出電纜注入信號，同時為 本地提供網(wǎng)路接口，配電網(wǎng)終端變電器或者臺站使用電力載波通信產(chǎn)品終端設(shè)備提取網(wǎng)路 信號，構(gòu)成一個從35kV變電站到380V終端變壓器的通信信道。該技術(shù)擁有高達(dá)200Mbps 的帶寬，支持各種IP協(xié)議的透明傳輸，能夠作為電力通信的主干網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行各種實時監(jiān)控 數(shù)據(jù)、各種調(diào)度指令、甚至視頻數(shù)據(jù)的高速傳輸。電力線載波技術(shù)即插即用，大大提高了生 產(chǎn)、工作和生活效率，在很大程度上節(jié)約了布線施工成本，而且其穩(wěn)定、可靠、豐富的資源系 統(tǒng)也易于獲取。上述種種特點(diǎn)及優(yōu)勢使其相比較其它通訊方式更勝一籌。
[0003] H-PLC中壓載波通信過程中，當(dāng)遇到通信距離過長（1. 5公里W上），或是線路附近 有高壓電纜近距離橫跨、大功率無線基站、雷達(dá)站等存在強(qiáng)電磁干擾情況下時宜采用本發(fā) 明的差動禪合方式進(jìn)行通信。
[0004] 差動禪合方式數(shù)據(jù)傳輸與傳統(tǒng)禪合方式的不同之處在于，單端禪合方式采用的是IOkV輸電線路的相地禪合，即禪合器的正極接IOkV相線，負(fù)極接大地，將大地作為信號 電壓基準(zhǔn)點(diǎn)，傳統(tǒng)禪合方式只需要一個禪合器完成載波信號的傳輸，在短距離通信（1公里 左右）或線路干擾小時可獲得較好的通信效果，有效節(jié)約了H-PLC網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)的成本，但是如 果通信距離較長（1. 5公里W上）或是線路存在較強(qiáng)干擾的情況下就應(yīng)該采用本方法的差 動禪合方式進(jìn)行載波通信。差動禪合方式是使用兩個禪合器將H-PLC終端的-+極差動信 號直接禪合到不同的IOkV相線上，并在兩根IOkV相線上都傳輸信號，運(yùn)兩個載波信號的振 幅相等，相位相反。由于差動禪合的載波信號并不參照它們自身W外的任何信號，并且可W 更加嚴(yán)格地控制信號交叉點(diǎn)的時序，所W同常規(guī)的單端禪合信號相比通?？蒞工作在更高 的速度。由于差動禪合方式的工作取決于兩個IOkV相線上信號之間的差值，同周圍的噪聲 相比，得到的信號就是任何一個單端信號的兩倍大小。所W，在其它所有情況都一樣的條件 下，差動禪合方式總是具有更高的信噪比因而提供更高的通信性能。差動禪合的第一個好 處是，能夠很容易地識別微弱的信號。在一個大地做基準(zhǔn)，單端禪合方案的系統(tǒng)里，載波信 號的精確值依賴系統(tǒng)內(nèi)'地'的一致性。信號源和信號接收器距離越遠(yuǎn)，它們局部地的電 壓值之間有差異的可能性就越大，從差動禪合恢復(fù)的信號值在很大程度上與'地'的精確 值無關(guān)，而在某一范圍內(nèi)。差動禪合方式的第二個主要好處是，它對外部電磁干擾（EMI)是 高度免疫的，一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信 號值，運(yùn)樣將忽視在兩個導(dǎo)體上出現(xiàn)的任何同樣干擾，除了對干擾不大靈敏外，差分信號比 單端信號生成的EMI還要少，差動禪合使H-PLC處理和傳播雙極信號有一個高逼真度，而無 須依賴接地電阻的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的目的，在于提供一種用于高速電力載波系統(tǒng)的差動禪合通信方法。
[0006] 本發(fā)明的目的是運(yùn)樣是實現(xiàn)的：
[0007] 一種用于高速電力線載波系統(tǒng)的差動禪合通信方法，本發(fā)明特征是，利用H-PLC 差動禪合通信方式使兩個中壓禪合器將H-PLC終端的-+極差動信號通過差動禪合連接器 進(jìn)行信號線纜連接和阻抗匹配之后直接禪合到不同相的電力線上，差動禪合通信方式在兩 根不同相的電力線上都傳輸信號，運(yùn)兩個載波信號的振幅相等，相位相反。
[0008] 本發(fā)明的目的在于利用H-PLC差動禪合通信方式使兩個中壓禪合器將H-PLC終端 的-+極差動信號直接禪合到不同的IOkV相線上，由于差動禪合的載波信號并不參照它們 自身W外的任何信號，所W和常規(guī)的單相禪合相比可W獲得更高的通信速率和傳輸距離， 從而有效延長了通信距離和抗干擾能力，對減少H-PLC網(wǎng)絡(luò)的純中繼數(shù)量有極大幫助，有 效減少了H-PLC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建成本。
[0009] 本發(fā)明使用兩個禪合器將H-PLC終端的-+極差動信號直接禪合到不同相的電力 線上例如IOkV相線上，并在兩根IOkV相線上都傳輸信號，運(yùn)兩個載波信號的振幅相等，相 位相反。由于差動禪合方式的工作取決于兩個IOkV相線上信號之間的差值，同周圍的噪聲 相比，得到的信號就是任何一個單端信號的兩倍大小。所W，在其它所有情況都一樣的條件 下，差動禪合方式具有更高的信噪比因而提供更高的通信性能。
[0010] 本發(fā)明的有益效果是，在高速電力線載波化-HX)通信系統(tǒng)中加入本發(fā)明的載波 信號差動禪合通信方法，可W在IOkV線路下延長H-PLC終端的通信距離并提升抗干擾能 力，對H-PLC網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)距離通信過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和抗干擾能力起到重要作用。
[0011] 本發(fā)明的差動禪合通信方法比傳統(tǒng)方法具有更高的信噪比，能提供更好的通信性 能，因而減少了IOkV線路中H-PLC純中繼的安裝數(shù)量，降低了高速電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的 建設(shè)成本。
[0012] 下面結(jié)合附圖及實例進(jìn)一步闡述本
【發(fā)明內(nèi)容】
。
【附圖說明】
[0013] 圖1為傳統(tǒng)單相禪合通信方法的連接方式示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明差動禪合通信方法的連接方式示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明差動禪合通信方法的原理及其應(yīng)用示意圖；
[0016] 圖4為采用單相線禪合的H-PLC終端通信速率和SNR圖形； 陽017] 圖5為采用雙相線差動禪合的H-PLC終端通信速率和SNR圖形。
【具體實施方式】
[0018] 見圖1，圖2, 一種用于高速電力線載波系統(tǒng)的差動禪合通信方法，本發(fā)明特征是， 利用H-PLC差動禪合通信方式使兩個中壓禪合器將H-PLC終端的-+極差動信號通過差動 禪合連接器進(jìn)行信號線纜連接和阻抗匹配之后直接禪合到不同相的電力線上，差動禪合通 信方式在兩根不同相的電力線上都傳輸信號，運(yùn)兩個載波信號的振幅相等，相位相反。
[0019] 本發(fā)明根據(jù)差分信號的傳輸原理，將兩個IOkV相線作為-+信號的傳輸線進(jìn)行載 波信號的傳輸，用于增強(qiáng)H-PLC網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力，并增加載波信號的傳輸距離，提供更高 的通信性能。
[0020] 其實現(xiàn)方法為：
[0021] 1)分別在兩個IOkV相線上分別各安裝一個禪合器，組成差動式雙禪合。
[0022] 2)從H-PLC終端送出的差分信號通過一根RG-59同軸電纜將載波信號傳遞到差動 禪合連接器上，
[002引 3)經(jīng)過差動禪合連接器進(jìn)行阻抗匹配W后分別從兩根RG-59同軸電纜送出，在禪 合器端將-+的載波信號分別禪合至不同的IOkV相線上。
[0024] 見圖3,該圖示出了差動禪合通信方式的原理及其應(yīng)用示意。圖中示意了如何應(yīng) 用本發(fā)明。具體來說，利用差分信號傳輸原理在IOkV線路的A相和C相分別傳輸H-PLC信 號的+和-，使得IOkV線路的A相和C相都有幅度完全相等但是相位卻完全相反的載波信 號，運(yùn)兩個信號就是差動禪合信號。由于不W大地作為基準(zhǔn)電壓的參考，因此差動禪合將不 受到IOkV接地電阻的影響，并且IOkV線路中的各相線幾乎是等長的，所W該方法除了具有 更嚴(yán)格的時序控制W外，在發(fā)送器和接收器距離相隔較遠(yuǎn)的情況下也能獲得精確的信號。 [00巧]可見，采用運(yùn)種通過差動禪合連接器與中壓禪合器結(jié)合的方式不會改變H-PLC網(wǎng) 絡(luò)中帶通濾波器和信號分配器的安裝方式，并且可W根據(jù)現(xiàn)場情況的不同將帶通濾波器和 信號分配器安裝在連接器的前端或后段，具有極強(qiáng)的適應(yīng)性和靈活性。
[0026] ①IOkVA相引流線；②IOkVC相引流線；③A相高壓隔離電容；④C相高壓隔離 電容；⑥A相信號禪合器；⑧C相信號禪合器；⑦兩個禪合器的安全接地端共同使用一個保 護(hù)接地電極；⑨A相禪合器信號線，使用RG-59四屏蔽同軸電纜；⑨A相禪合器信號線，使用 RG-59四屏蔽同軸電纜；⑩差動禪合連接器，為H-PLC終端提供禪合器的信號線連接W及阻 抗匹配功能；⑩連接至H-PLC終端的信號線，使用RG-59四屏蔽同軸電纜；⑩H-PLC終端， 可W是肥（頭端）、REP(中繼）、CPE(末端）的任意一種。
[0027] 將單相禪合方式與差動禪合方式在1. 8公里長度的IOkV架空線路上接入進(jìn)行比 較。
[00巧]見圖4,圖5,由該兩幅對比圖中可W看出義用差動禪合W后H-PLC網(wǎng)絡(luò)的通f目速 率從之前的Tx18Mbit/s、Rx4Mbit/s增加到Tx38Mbit/s、Rx29Mbit/s，速度有非常大的 提升，另外SNR圖形也可W看出在4-34MHZ整個頻段上信噪比提升的空間也非常大，特別是 低頻段的提升有效的延長了載波信號的傳輸距離。
【主權(quán)項】
1. 一種用于高速電力線載波系統(tǒng)的差動耦合通信方法，其特征是，利用Η-PLC差動耦 合通信方式使兩個中壓耦合器將Η-PLC終端的-+極差動信號通過差動耦合連接器進(jìn)行信 號線纜連接和阻抗匹配之后直接耦合到不同相的電力線上，差動耦合通信方式在兩根不同 相的電力線上都傳輸信號，這兩個載波信號的振幅相等，相位相反。
【專利摘要】一種用于高速電力線載波系統(tǒng)的差動耦合通信方法，利用H-PLC差動耦合通信方式使兩個中壓耦合器將H-PLC終端的-+極差動信號通過差動耦合連接器進(jìn)行信號線纜連接和阻抗匹配之后直接耦合到不同相的電力線上，差動耦合通信方式在兩根不同相的電力線上都傳輸信號，這兩個載波信號的振幅相等，相位相反。本發(fā)明在H-PLC中壓載波通信過程中具有能夠有效地提升信號質(zhì)量，使得在3公里范圍內(nèi)的10kV線路上仍有足夠強(qiáng)度的載波信號的顯著優(yōu)點(diǎn)；并具有抗強(qiáng)電磁電場干擾源能力和增強(qiáng)載波信號的抗干擾能力，提升H-PLC網(wǎng)絡(luò)的通信質(zhì)量。同時具有更高的信噪比，能提供更好的通信性能，因而減少了10kV線路中H-PLC純中繼的安裝數(shù)量，降低了高速電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)成本。
【IPC分類】H04B3/54, H04B3/56
【公開號】CN105322982
【申請?zhí)枴緾N201510643848
【發(fā)明人】李波, 林聰 , 曹敏, 胡萬層, 劉清蟬, 雷正明
【申請人】云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電力科學(xué)研究院, 云南華仁電氣設(shè)備技術(shù)有限公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月8日