Система связи по распределительным линиям электропередачи

Авторы патента:


Система связи по распределительным линиям электропередачи
Система связи по распределительным линиям электропередачи
Система связи по распределительным линиям электропередачи
Система связи по распределительным линиям электропередачи
Система связи по распределительным линиям электропередачи
Система связи по распределительным линиям электропередачи
Система связи по распределительным линиям электропередачи

 


Владельцы патента RU 2463705:

ЭАНДИС (BE)

Изобретение относится к области связи по линиям электропередачи. Технический результат - повышение надежности системы. Система связи по распределительным линиям электропередачи содержит: сервер (1) связи, отправляющий и принимающий сообщения по сети (2) связи, электрическую распределительную подстанцию (3), с которой соединена электрическая распределительная сеть (4), ведущая к конечным пользователям (5), по меньшей мере, один шлюз (6; 18), передающий сообщения из сети (2) связи в линии электропередачи электрической распределительной сети (4) в заданной полосе частот, множество интеллектуальных измерительных устройств (7; 17; 27) в питающих сетях конечных пользователей, предназначенных для измерения энергопотребления и содержащих модем (8; 18) связи по линии электропередачи, отправляющий и принимающий сообщения в заданной полосе частот по электрической распределительной сети (4), фильтры (10, 11) связи по линиям электропередачи, расположенные на линиях электропередачи, соединяющих электрическую распределительную сеть и питающие сети конечных пользователей, и на линиях электропередачи, соединяющих электрическую распределительную сеть с электрической распределительной подстанцией, причем каждый фильтр блокирует частоты в этой заданной полосе частот. 8 з.п. ф-лы, 7 ил.

 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области связи по линиям электропередачи (PLC-связи).

Уровень техники

В ближайшие годы коммунальные компании, в частности те из них, которые эксплуатируют электрические распределительные сети, начнут заменять большинство или все свои электромеханические индукционные счетчики так называемыми "интеллектуальными счетчиками", показания с которых могут считываться дистанционно. Существует несколько способов поддерживать связь с этими счетчиками, но один из них особенно идеально подходит для этой задачи, а именно связь по линиям электропередачи или PLC-связь. Она предлагает два основных преимущества: она контролируется самими операторами низковольтных сетей, и она позволяет работать в режиме "plug and play" ("включай и работай"), поскольку счетчик автоматически соединяется с платформой связи, когда счетчик устанавливается на ветви низковольтной сети. Результаты опытов по всему миру показывают, что PLC-связь довольно ненадежна и во многих случаях прерывается на несколько часов в день по причине большого количества помех и искажений, создаваемых всеми видами электроприборов в домах и зданиях. Кроме того, мощность высокочастотной энергии, передаваемая модемами PLC-связи в наружные кабели или линии, сильно ограничена очень низкими и изменяющимися полными сопротивлениями, наблюдаемыми в низковольтных соединениях с потребителями и в низковольтных подстанциях на силовом трансформаторе.

Раскрытие изобретения

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить более надежную систему связи по распределительной линии электропередачи.

Эта цель достигается согласно изобретению при помощи системы связи по распределительным линиям электропередачи, характеризующейся признаками по первому пункту формулы изобретения.

Система связи по распределительным линиям электропередачи, соответствующая изобретению, содержит:

- сервер связи, предназначенный для отправления и приема сообщений по сети связи,

- электрическую распределительную подстанцию, содержащую, по меньшей мере, один трансформатор, с которым соединена электрическая распределительная сеть, ведущая к конечным пользователям,

- по меньшей мере, один шлюз, предназначенный для передачи сообщений из сети связи в линии электропередачи электрической распределительной сети и наоборот, причем сообщения в линиях электропередачи передаются в заданной полосе частот, используемой для связи по линиям электропередачи,

- множество интеллектуальных измерительных устройств в питающих сетях конечных пользователей, каждое из которых предназначено для измерения энергопотребления соответствующего конечного пользователя и содержит модем связи по линии электропередачи, соединенный с электрической распределительной сетью, для отправления и приема сообщений в заданной полосе частот по электрической распределительной сети.

Система по изобретению содержит фильтры, предназначенные для связи по линиям электропередачи и расположенные на линиях электропередачи, которые соединяют электрическую распределительную сеть и питающие сети конечных пользователей, так же как и на линиях электропередачи, которые соединяют электрическую распределительную сеть с электрической распределительной подстанцией. Каждый из фильтров содержит фильтрующие компоненты для блокирования частот в заданной полосе частот, которая используется для связи по линиям электропередачи, осуществляемой по электрической распределительной сети.

Предлагаемое техническое решение согласно изобретению устраняет источники возмущений с обеих сторон путем введения, с одной стороны, фильтра, который изолирует электрическую распределительную сеть, от оборудования конечных пользователей на частотах PLC-связи, используемых интеллектуальными измерительными устройствами, концентраторами или внешними модемами PLC-связи, а с другой стороны, фильтра, который отделяет электрическую распределительную сеть от очень низких и изменяющихся полных сопротивлений, наблюдаемых на силовом трансформаторе на подстанции, оказывая при этом минимальное воздействие на электрическую распределительную сеть на частоте питающей сети.

Использование этих фильтров может значительно уменьшить периодические эксплуатационные издержки и издержки на техническое обслуживание, которые несет сетевой оператор и которые обычно требуются для того, чтобы поддерживать систему PLC-связи в рабочем состоянии, и может, следовательно, обеспечить большую выгоду по издержкам. Кроме того, отношение сигнал/шум может быть существенно улучшено, так что требуется намного меньше повторных передач и можно предусмотреть использование более эффективных способов модуляции, таких как квадратурная фазовая манипуляция и квадратурная амплитудная модуляция. Они могут обеспечить более высокую эффективность использования полосы частот (= скорость передачи данных, деленная на используемую ширину полосы частот), чем частотная манипуляция, которая обычно используется для PLC-связи, так что возможными становятся функции, которые требуют более высокой пропускной способности и более низкого времени задержки.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения каждый фильтр связи по линиям электропередачи представляет собой пассивный фильтрующий контур, содержащий первый электрический компонент, имеющий первое заданное полное сопротивление, для блокирования заданной полосы частот, используемой для связи по линиям электропередачи, и второй электрический компонент, имеющий второе полное сопротивление, для пропускания второй полосы частот, охватывающей частоту сети в электрической распределительной сети. Пример такого пассивного фильтрующего контура содержит один или более параллельных резонансных контуров, например индуктивно-емкостные цепи, которые подключены между электрической распределительной сетью и оборудованием конечного пользователя таким образом, чтобы была получена полоса частот заграждения, покрывающая используемый частотный диапазон модемов PLC-связи. Предпочтительно центр полосы частот заграждения, по меньшей мере, на две декады выше, чем частота питающей сети для того, чтобы ограничивать влияние фильтров на передачу электрической энергии на частоте питающей сети.

Согласно предпочтительным вариантам реализации изобретения фильтры могут быть установлены либо в самих интеллектуальных измерительных устройствах, либо вне их. В обоих случаях сигнал модема PLC-связи должен подаваться спереди от фильтра (фильтров).

В наиболее предпочтительном варианте реализации изобретения по существу все ответвления от электрической распределительной сети снабжены фильтрами PLC-связи. Они могут включать в себя любые не снабженные счетчиками ответвления, такие как те, что часто используются для освещения общественных мест и для телефонных будок или других целей.

На подстанции или в каком-либо другом месте в электрической распределительной сети может, например, быть предусмотрен шлюз. В предпочтительном варианте реализации изобретения один или более шлюзов объединены с одним или более модемами связи по линиям электропередачи, так что нет необходимости в каком-либо отдельном шлюзе. Это означает, что связь между сервером PLC-связи и не имеющими шлюза интеллектуальными измерительными устройствами осуществляется через одно из имеющих шлюз интеллектуальных измерительных устройств. Это решение чрезвычайно удобно в случае, когда для связи между шлюзом и сервером PLC-связи используются, например, Интернет, телефонная линия или любая другая сеть связи, имеющаяся в оборудовании конечного пользователя. Сеть связи может также быть любой беспроводной сетью связи, известной специалистам в данной области техники. В случае если имеются множественные шлюзы, функция шлюза может при необходимости передаваться от одного шлюза к другому.

В предпочтительных вариантах реализации изобретения интеллектуальные измерительные устройства могут быть дополнительно снабжены связным интерфейсом с электроприборами конечного пользователя, таким как, например, интерфейс локальной сети, беспроводный интерфейс (например, Bluetooth), интерфейс связи по домашним линиям электропередачи или другим интерфейсом. Таким образом, устройство распределения электроэнергии может, например, получить контроль над электроприборами, такими как, например, электрические водогрейные котлы, нагревательные приборы, стиральные машины, сушилки и тому подобное, или другие электроприборы, и включать/выключать их в соответствии с заданной временнóй схемой. Это может иметь своим результатом, в общем, более равномерное энергопотребление, что выгодно с точки зрения производства электроэнергии, ее передачи и распределения. Этот интерфейс может также использоваться для того, чтобы подсоединять другие устройства измерения потребления, такие как, например, устройства измерения потребления воды и газа, что делает возможным дистанционное считывание показаний также и этих измерительных устройств.

Краткое описание чертежей

Изобретение будет далее разъяснено посредством нижеследующего описания и прилагаемых фигур.

На фигуре 1 схематически показан общий вид первого варианта реализации системы связи по распределительным линиям электропередачи, соответствующей изобретению.

На фигуре 2 схематически показан полный общий вид второго варианта реализации системы связи по распределительным линиям электропередачи, соответствующей изобретению.

На фигуре 3 показана более подробная схема предпочтительного варианта реализации интеллектуального счетчика согласно изобретению с внешней фильтрацией PLC-связи.

На фигуре 4 показана более подробная схема предпочтительного варианта реализации интеллектуального счетчика согласно изобретению с внешней фильтрацией PLC-связи.

На фигуре 5 показаны примеры схем простого и двойного фильтра.

На фигуре 6 показаны графики полного сопротивления для примера простого и двойного фильтров согласно фигуре 5.

На фигуре 7 показан альтернативный вариант реализации интеллектуального измерительного устройства согласно изобретению.

Способы осуществления изобретения

Настоящее изобретение будет описано в отношении конкретных вариантов реализации и в отношении определенных чертежей, но изобретение ими не ограничено, ограничено только формулой изобретения. Описанные чертежи являются всего лишь схемами и не накладывают на изобретение ограничения. На чертежах размер некоторых элементов может быть в иллюстративных целях преувеличен и выполнен не в масштабе. Размеры и относительные размеры не обязательно соответствуют практическим воплощениям изобретения.

Кроме того, термины "первый", "второй", "третий" и тому подобные в описании и в формуле изобретения используются для того, чтобы провести различие между аналогичными элементами, и не обязательно для того, чтобы описать последовательный порядок расположения или хронологический порядок. Эти термины при соответствующих обстоятельствах являются взаимозаменяемыми, и варианты реализации изобретения могут функционировать и в иных последовательностях, чем те, что описаны или разъяснены в данном описании.

Кроме того, термины "верх", "низ", "над", "под" и тому подобные в описании и формуле изобретения используются в описательных целях и не обязательно для того, чтобы описывать относительные положения. Используемые таким образом термины при соответствующих обстоятельствах являются взаимозаменяемыми, и описанные здесь варианты реализации изобретения могут функционировать и в иных ориентациях, чем те, что описаны или разъяснены в данном описании.

Термин "содержащий", используемый в формуле изобретения, не должен толковаться как ограниченный средствами, перечисленными после него; он не исключает и другие элементы или этапы. Он должен толковаться как указывающий на присутствие заявленных признаков, целых, этапов или компонентов, которые упоминаются, но не исключает присутствие или добавление одного или более других признаков, целых, этапов или компонентов или их групп. Таким образом, объем выражения "устройство, содержащее средства А и В" не должен быть ограничен устройствами, состоящими только из компонентов А и В. Это означает, что в отношении настоящего изобретения единственными релевантными компонентами этого устройства являются А и В.

На фигуре 1 показан первый вариант реализации системы связи по распределительной линии электропередачи, соответствующий изобретению. Для отправки и приема сообщений по сети 2 связи предусматривается сервер 1 связи по линиям электропередачи. Электрическая распределительная подстанция 3 содержит, по меньшей мере, один трансформатор, с которым соединена электрическая распределительная сеть 4, ведущая к множеству конечных пользователей 5, только один из которых показан на фигуре. Шлюз 6 передает сообщения из сети 2 связи в линии электропередачи электрической распределительной сети 4 и наоборот. Сообщения по линиям электропередачи передаются в заданной полосе частот, используемой для связи по линиям электропередачи. На питающей сети 5 каждого конечного пользователя предусматривается интеллектуальное измерительное устройство 7, содержащее устройство 9 измерения энергопотребления, для измерения энергопотребления соответствующего конечного пользователя. Устройство 7 содержит модем 8 для связи по линиям электропередачи, соединенный с электрической распределительной сетью 4, для отправки и приема сообщений в заданной полосе частот по электрической распределительной сети 4. Система, показанная на фигуре 1, кроме того, содержит фильтры 10, 11 связи по линиям электропередачи, расположенные на линиях электропередачи, которые соединяют электрическую распределительную сеть 4 и питающие сети 5 конечных пользователей, а также на линиях электропередачи, которые соединяют электрическую распределительную сеть 4 с электрической распределительной подстанцией 3. Каждый из этих фильтров 10, 11 содержит фильтрующие компоненты для блокирования частот в пределах заданной полосы частот, которая используется для связи по линиям электропередачи, осуществляемой по электрической распределительной сети 4.

Фильтры 11 системы, показанной на фигуре 1, представляют собой параллельные резонансные контуры, например индуктивно-емкостные цепи, которые подключены между низковольтным соединением и оборудованием 5 дома или здания таким образом, чтобы была получена полоса частот заграждения, охватывающая используемый частотный диапазон модемов PLC-связи. Частоты, чаще всего используемые для PLC-связи, находятся в диапазонах (А) частот Cenelec (Европейской комиссии по стандартизации в области электрооборудования) для PLC-связи (9-95 кГц), зарезервированных для использования в коммунальной сфере, и C+D (125-148,5 кГц) - для использования внутри зданий, но также конечные пользователи могут использовать полосу частот (95-125 кГц). Предложенное решение может быть эффективным для всех используемых частот PLC-связи. Предпочтительно, чтобы центр полосы частот заграждения был, по меньшей мере, на два порядка выше, чем частота питающей сети, для того чтобы ограничивать влияние фильтров на передачу электрической энергии на частоте питающей сети. Так, для частоты питающей сети, составляющей 50 Гц, предпочтительно, чтобы центр полосы частот заграждения был выше чем 5000 Гц.

Результат также заключается в том, что устраняется виртуальное короткое замыкание на частотах PLC-связи, вызванное оборудованием 5 здания и подсоединенными электроприборами, и помехи, образующиеся внутри домов и зданий, ослабляются по направлению к внешним низковольтным кабелям или линиям в электрической распределительной сети 4.

Тот же самый вид схемы 10 подключен между отводами вторичной обмотки трансформатора "среднее напряжение/низкое напряжение" и низковольтными кабелями или линиями, выходящими из подстанции 3, для того чтобы устранять короткое замыкание, испытываемое сигналами PLC-связи вследствие низкого полного сопротивления трансформатора на его вторичных обмотках. Отдельные фильтры на различных кабелях, выходящих из подстанции, позволяют сегментировать зону распространения таким образом, чтобы в каждом сегменте PLC-связи было меньше соединений, что может дополнительно уменьшить наводимые помехи и падение полного сопротивления, наблюдаемое в сети в полосе частот PLC-связи.

Фильтры 11 могут быть внешними, как это показано на фигуре 1, но могут также быть встроены в интеллектуальные счетчики 7, 17, как это показано в системе, приведенной на фигуре 2. В обоих случаях сигнал модема 8 PLC-связи должен подаваться перед фильтром (фильтрами) 11 для глобальной PLC-связи по распределительной сети 4. Сигналы PLC-связи, которые должны далее передаваться внутри здания 5, повторно подаются после фильтра (фильтров) 11 (см. фигуры 3 и 4).

Система, показанная на фигуре 2, кроме того, отличается от системы, показанной на фигуре 1, тем, что один (или более) интеллектуальных счетчиков 17 у данного конечного пользователя 15 имеет модем 18 PLC-связи, который также функционирует как шлюз по отношению к сети 2 связи. Это не исключает того, что также имеется первый шлюз 6 системы, показанной на фигуре 1, но он может быть и опущен. Наличие множества шлюзов 6, 16 означает, что функция шлюза может в случае необходимости быть передана от одного шлюза другому.

В наиболее предпочтительном варианте реализации изобретения фильтруются все ответвления от распределительной сети 4. Они могут включать в себя любые не снабженные счетчиками ответвления, такие как те, что часто используются для освещения общественных мест и для телефонных будок.

Фильтры 10, 11 представляют собой один или более параллельных резонансных контуров, например индуктивно-емкостные цепи (см. фигуру 5: L1-R1-С1), спроектированные таким образом, чтобы ограничивать падение напряжения, вызываемое индуктивностью на частоте питающей сети (50 или 60 Гц). Например, если значение индуктивности ниже чем приблизительно 2 миллигенри, то это условие можно считать выполненным вплоть до тока нагрузки 63 А, поскольку падение напряжения в таком случае ограничено приблизительно 1% или 2,3 В. Дополнительная выгода от этой последовательно включенной катушки заключается в том, что токи короткого замыкания уменьшены до более безопасных значений. Благодаря очень низкому сопротивлению катушечной обмотки эти катушки не вызывают значительных потерь мощности. Использование более высокой части частотной полосы (А) частот Cenelec позволяет использовать меньшие значения индуктивности и емкости и может, следовательно, дополнительно ограничить влияние фильтров на частоту питающей сети.

Фильтры 11 спроектированы таким образом, чтобы выдерживать номинальный ток нагрузки в присоединенной пользовательской сети 5 (порядок максимального значения 100 А) без перегрева и сохранять работоспособность при типичных токах короткого замыкания в низковольтных сетях (требование, аналогичное требованию, предъявляемому к токовым катушкам, используемым в индукционных счетчиках). Фильтр 10 спроектирован таким образом, чтобы выдерживать полную нагрузку, соединенную с подстанцией или соответствующим выходом подстанции, на котором предусмотрен этот фильтр (подстанции могут иметь множество выходов), так же как и сохранять работоспособность при типичных токах короткого замыкания.

На фигуре 5 показаны схемы простого (Z 1) и двойного фильтра (Z 12). Для трехфазной четырехпроводной системы предпочтительно, чтобы на трех линиях (R), (S) и (Т) электропередачи использовался один и тот же фильтр (Z 1). По желанию на нейтральном проводе (N) может быть использован дополнительный фильтр. Для трехфазных счетчиков предпочтительно, чтобы подача сигналов PLC-связи также являлась трехфазной, в идеале с углом чередования фаз, составляющим 120°.

На фигуре 6 показаны графики полного сопротивления приводимых в качестве примера простых и двойных фильтров согласно фигуре 5. Ясно, что двойной фильтр (Z 12), представляющий собой два простых фильтра L1-R1-С1 и L2-R2-С2 в каскаде, демонстрирует полосу задержки, которая является объединением двух полос задержки простых фильтров.

Изобретение, которое описано выше, предлагает новый подход к использованию пассивных фильтров для улучшения свойств сети, которая никогда не предназначалась для передачи сигналов связи. Мировой опыт доказал, что даже при использовании усовершенствованных протоколов, которые поддерживают повторную передачу испорченных данных, модемов PLC-связи, которые действуют как повторители, и устойчивых к ошибкам, но малоэффективных схем модуляции, таких как частотная манипуляция, связь по линиям электропередачи все-таки еще недостаточно надежна для того, чтобы рассматриваться как система связи "приближенная к режиму реального времени".

Использование вышеупомянутых фильтров, если они должным образом спроектированы, может улучшить отношение сигнал/шум для сигналов связи по линиям электропередачи обычно на 20 дБ и также может улучшить надежность связи по линиям электропередачи на несколько порядков величины и может устранить большинство перебоев в PLC-связи. Это позволяет использовать интеллектуальную измерительную систему для того, чтобы предложить потребителям обслуживание, близкое к режиму реального времени, и использовать ее для того, чтобы улучшить использование сети посредством динамического переключения нагрузки для устранения временных перегрузок. Энергопотребление потребителей может считываться интервал за интервалом, так чтобы они могли использовать систему для улучшения профиля энергопотребления посредством извлечения с web-серверов коммунальных предприятий оперативной информации об энергопотреблении, поступающей в режиме, приближенном к реальному времени.

Использование фильтров 10, 11 может значительно уменьшить периодические эксплуатационные издержки и издержки на техническое обслуживание, которые несет сетевой оператор и которые обычно требуются для того, чтобы поддерживать систему PLC-связи в рабочем состоянии, и может, следовательно, обеспечить большую выгоду по издержкам.

Поскольку отношение сигнал/шум может быть существенно улучшено, то требуется намного меньше повторных передач и можно предусмотреть использование более эффективных способов модуляции, таких как квадратурная фазовая манипуляция и квадратурная амплитудная модуляция. Они могут обеспечить более высокую эффективность использования частотной полосы (= скорость передачи данных, деленная на используемую ширину полосы частот), чем частотная манипуляция, которая обычно используется для PLC-связи, так что возможными становятся функции, которые требуют более высокой пропускной способности и более низкого времени задержки.

На фигуре 3 интеллектуальное измерительное устройство 7 показано более подробно. Можно выделить следующие функциональные блоки:

- LV - вход (низковольтный вход), (14)

Они соединены с распределительной сетью 4.

- LV - выходы (низковольтные выходы), (15)

Они соединены с питающей сетью 5 конечного пользователя.

- "логика"

Центральный процессор с памятью для данных счетчика, микропрограммного обеспечения и параметров. На самом деле это наиболее важная функциональная часть устройства, которая управляет процессом измерения энергопотребления, процессом связи по линии электропередачи, а также, возможно, и многими другими процессами.

Микропрограммное обеспечение и определенные параметры могут быть обновлены, например, посредством интерфейса "PLC - глобальная сеть" или интерфейса Ethernet. Таким образом, это обновление может быть осуществлено с сервера PLC-связи, и не требуется, чтобы для обновления к устройству выезжал квалифицированный рабочий.

Этот блок имеет достаточную энергонезависимую память для хранения измеренных данных за, по меньшей мере, пару дней. Эти данные могут включать в себя не только данные о потреблении электрической энергии, но и, например, также информацию о качестве подаваемой электроэнергии (гармониках) или данные, поступающие от внешних измерительных устройств, например, о потреблении газа/воды.

- БЛОК ПИТАНИЯ

Имеющая низкие потери переключающаяся цепь питания без трансформатора, снабженная резервной батареей для случаев прерывания подачи электроэнергии.

- БЛОК "PLC - ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ"

Этот блок представляет собой модем PLC-связи, делающий возможным отправление и прием сообщений по распределительной сети линий электропередачи.

- LV 1 и LV 2

Низковольтные выходы. С прерывателем и измерительными цепями для тока и напряжения. Все низковольтные выходы способны разъединяться после прерывания подачи электроэнергии. Переключение тарифов может быть выполнено посредством дистанционно программируемых тарифных периодов под управлением часов реального времени (RTC-часов) счетчика.

- БЛОК "PLC - жилище"

Дополнительный интерфейс с сетью конечного пользователя, предназначенный для связи с интеллектуальными прикладными системами (например, стиральными машинами, сушилками, нагревательными приборами, приборами подогрева воды, охлаждающими приборами, СНР-приборами, …). В этом отношении PLC-связь является предпочтительной потому, что она предоставляет функциональную возможность "plug-and-play" ("включай и работай").

Это может быть использовано, например, для того, чтобы соединить системы тревожной сигнализации с центром оповещения о тревоге. PLC-связь предпочтительна в этом отношении потому, что ее не просто обойти или прервать.

- Низковольтная защита >=63 А, (12)

Это - дополнительная защита от короткого замыкания, которая требуется в некоторых состояниях.

На фигуре 4 интеллектуальное измерительное устройство (17) показано более подробно. Можно выделить следующие функциональные блоки. Отличие от устройства (7), показанного на фигуре 3, заключается в том, что фильтр (11) PLC-связи является встроенным.

На фигуре 7 показан альтернативный вариант реализации интеллектуального измерительного устройства (27), который может быть использован в распределительных системах согласно изобретению. Можно выделить следующие функциональные блоки:

- LV - вход (низковольтный вход), (14)

Эти входы соединены с распределительной сетью (4).

- LV - выходы (низковольтные выходы), (15)

Эти выходы соединены с питающей сетью (5) конечного пользователя.

- Центральный процессор/процессор цифровой обработки сигналов

Центральный процессор с памятью для данных счетчика, микропрограммным обеспечением и параметрами. На самом деле это наиболее важная функциональная часть устройства, которая управляет процессом измерения энергопотребления, процессом связи по линии электропередачи, а также, возможно, и многими другими процессами.

Микропрограммное обеспечение и определенные параметры могут быть обновлены, например, посредством интерфейса "PLC - глобальная сеть" или интерфейса Ethernet. Таким образом, это обновление может быть осуществлено с сервера PLC-связи, и не требуется, чтобы для обновления к устройству выезжал квалифицированный рабочий.

Этот блок имеет достаточную энергонезависимую память для хранения измеренных данных за, по меньшей мере, пару дней. Эти данные могут включать в себя не только данные о потреблении электрической энергии, но и, например, также информацию о качестве подаваемой электроэнергии (гармониках) или данные, поступающие от внешних измерительных устройств, например, о потреблении газа/воды.

- БЛОК ПИТАНИЯ

Имеющая низкие потери переключающаяся цепь питания без трансформатора, снабженная резервной батареей для случаев прерывания подачи электроэнергии.

- Жидкокристаллический индикатор, переключатели, светоизлучающие диоды, устройство звуковой сигнализации

Осуществляют локальную индикацию измеренных данных, событий, параметров, аварийных сигналов и т.д. На устройстве может быть предусмотрено множество пользовательских средств управления для взаимодействия с пользователем. Различные светоизлучающие диоды можно, например, использовать для различных тарифов.

- БЛОК "PLC - ГЛОБАЛЬНАЯ СЕТЬ"

Этот блок представляет собой модем PLC-связи, делающий возможным отправление и прием сообщений по распределительной сети линий электропередачи. Через порт Ethernet (ETH-порт) этот модем также функционирует как шлюз, через который сервер PLC-связи может связываться с другими интеллектуальными счетчиками, соединенными с той же самой распределительной сетью. Этот модем является многоканальным, так что он может переключаться на другой канал в случае, если предыдущий канал слишком возмущен. Это также делает возможным одновременную передачу сообщений в ту и в другую сторону.

Модем также контролирует отношение "сигнал/шум" и выдает предупреждение, если сигнал PLC-связи становится слишком слабым.

- USB

Для того чтобы подсоединять внешние счетчики (газа, воды,...) или другое оборудование, предусмотрено множество портов USB (универсальной последовательной шины). USB-шина удобна ввиду ее способности подавать питание на эти внешние счетчики. Однако можно также предусмотреть и другие альтернативные порты.

- ETH

Порт Ethernet для соединения с сетью связи (например, Интернетом) или внешним оборудованием.

- Последовательный интерфейс (при необходимости)

Возможен для подсоединения к портативному устройству или персональному компьютеру.

- выход LV TOU

Низковольтный выход по времени использования, например, выход двойного тарифа (день/ночь). С прерывателем и измерительными цепями для тока и напряжения. Все низковольтные выходы способны разъединяться после прерывания подачи электроэнергии. Переключение тарифов может быть выполнено посредством дистанционно программируемых тарифных периодов под управлением часов реального времени (RTC-часов) счетчика.

- выход LV ENT

Низковольтный выход исключительно ночного тарифа.

- Низковольтный выход для беспрерывной подачи электроэнергии или исключительно "зеленой" электроэнергии

Выход либо для "непрерываемой" электропередачи, что применимо для критически важных вариантов применения, для которых прерывание в снабжении электроэнергией могло бы привести к серьезному ущербу или к потере критически важных данных или тому подобного, либо для электроприборов, которые пользователь хочет запитывать исключительно "зеленой" энергией.

- БЛОК "PLC - жилище"

Дополнительный интерфейс с сетью конечного пользователя, предназначенный для связи с интеллектуальными прикладными системами (например, стиральными машинами, сушилками, нагревательными приборами, приборами подогрева воды, охлаждающими приборами, СНР-приборами,…). В этом отношении PLC-связь является предпочтительной потому, что она предоставляет функциональную возможность "включай и работай".

Это может быть использовано, например, для того, чтобы подсоединить системы тревожной сигнализации с центром оповещения о тревоге. PLC-связь предпочтительна в этом отношении потому, что ее не просто обойти или прервать.

- Низковольтный защитный блок >=63 А

Это - дополнительная защита от короткого замыкания, которая требуется в некоторых состояниях.

1. Система связи по распределительным линиям электропередачи, содержащая
сервер (1) связи, предназначенный для отправления и приема сообщений по сети (2) связи,
электрическую распределительную подстанцию (3), содержащую, по меньшей мере, один трансформатор, с которым соединена электрическая распределительная сеть (4), ведущая к конечным пользователям (5),
по меньшей мере, один шлюз (6; 18), предназначенный для передачи сообщений из сети (2) связи в линии электропередачи электрической распределительной сети (4) и наоборот, причем сообщения по линиям электропередачи передаются в заданной полосе частот, используемой для связи по линиям электропередачи,
множество интеллектуальных измерительных устройств (7; 17; 27) в питающих сетях конечных пользователей, каждое из которых предназначено для измерения энергопотребления соответствующего конечного пользователя и содержит модем (8; 18) связи по линии электропередачи, соединенный с электрической распределительной сетью, для передачи и приема сообщений в заданной полосе частот по электрической распределительной сети (4),
отличающаяся тем, что система дополнительно содержит фильтры (10, 11) связи по линиям электропередачи, расположенные на линиях электропередачи, соединяющих электрическую распределительную сеть и питающие сети конечных пользователей, и на линиях электропередачи, соединяющих электрическую распределительную сеть с электрической распределительной подстанцией, причем каждый фильтр содержит фильтрующие компоненты (L1, R1, C1, L2, R2, С2) для блокирования частот в указанной заданной полосе частот.

2. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что каждый фильтр (10, 11) связи по линиям электропередачи представляет собой пассивную фильтрующую цепь, содержащую первый электрический компонент, имеющий первое заданное полное сопротивление, для блокирования указанной заданной полосы частот, используемой для связи по линиям электропередачи, и второй электрический компонент, имеющий второе полное сопротивление, для пропускания второй полосы частот, охватывающей частоту сети в электрической распределительной сети.

3. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1 или 2, отличающаяся тем, что центр указанной заданной полосы частот, по меньшей мере, на два порядка выше, чем частота сети в электрической распределительной сети.

4. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что каждое интеллектуальное измерительное устройство содержит один из фильтров (11) связи по линиям электропередачи в виде встроенного компонента.

5. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что фильтры (11) связи по линиям электропередачи являются внешними компонентами по отношению к интеллектуальным измерительным устройствам.

6. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что не снабженные счетчиками ответвления от электрической распределительной сети также снабжены фильтрами связи по линиям электропередачи.

7. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что первый шлюз (18) из указанных, по меньшей мере, одного шлюзов встроен в одно из интеллектуальных измерительных устройств (17).

8. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что второй шлюз из указанных, по меньшей мере, одного шлюзов (6) расположен на распределительной подстанции электрической распределительной сети.

9. Система связи по распределительным линиям электропередачи по п.1, отличающаяся тем, что, по меньшей мере, одно интеллектуальное измерительное устройство (7; 17; 27) снабжено связным интерфейсом с электроприборами конечного пользователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике связи и предназначено для передачи данных по линии электропередач. .

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к комбинированной системе электроснабжения и коммуникации для электрического обеспечения и передачи данных между сервером (4) данных и, по меньшей мере, одним из нескольких оконечных приборов (5, 6) через питающий кабель (3).

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на подстанции 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к области электротехники и предназначено для передачи сигналов телеуправления с диспетчерского пункта (ДП), установленного на п/с 35/10/0,4 кВ, на рассредоточенные контролируемые пункты (КП), которые подключены к линиям электропередачи 0,4 кВ.

Изобретение относится к системам передачи информации по линиям энергоснабжения и может быть использовано для создания эффективных систем дистанционного управления потребителями электроэнергии по линиям энергоснабжения, в том числе в системах управления уличным освещением

Изобретение относится к передаче данных по линии электропередач (ДЛЭ) и предназначено для расширения полосы пропускания системы ДЛЭ

Использование: в области электротехники и связи. Технический результат - повышение надежности. Раскрыт способ обнаружения проникновения коротковолнового радиосигнала в системе передачи данных по линии электропередач, содержащий этапы, на которых определяют уровень синфазного сигнала на частоте системы передачи данных по линии электропередач в течение промежутка времени, когда не происходит передача данных в системе передачи данных по линии электропередач на указанной частоте, и обнаруживают проникновение, если уровень синфазного сигнала превышает заданное пороговое значение. Также предусмотрен соответствующий модем передачи данных по линии электропередач. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к технике связи и может быть использовано в системе передачи информации по распределительным электрическим сетям, состоящим из участков кабелей электропередачи, токоведущие жилы которых подключены к участкам шинных проводников на трансформаторных и распределительных подстанциях сети. Технический результат: повышение надежности связи, снижение уровня искажений сигнала. Устройство приема и передачи информации по распределительным электрическим сетям, содержащее передатчик, приемник и подключенный к ним согласующий трансформатор, оснащают шунтами. Каждый шунт состоит из последовательно соединенных емкости и индуктивности, а своими концами подключается к точкам соединения шинных проводников с токоведущими жилами кабеля. Выходные обмотки трансформатора одним своим концом через высоковольтные разделительные конденсаторы подключены к одному из концов шунтов, а другим - к заземлению. Емкости и индуктивности шунтов подобраны так, чтобы волновые сопротивления шунтов и токоведущих жил кабеля были согласованы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: в области электротехники. Технический результат - обеспечение возможности двунаправленного обмена информацией. Способ заключается в том, что в начале линии размещают главный узел, вдоль линии размещают множество подчиненных узлов, каждый из которых имеет свой порядковый номер (идентификатор); информацию, передаваемую от главного узла, кодируют последовательностью символов из заранее заданного алфавита, причем каждому символу соответствует его порядковый номер в алфавите (код символа), полученную последовательность символов формируют в пакет, состоящий из полей чисел, в первом поле пакета записывают идентификатор подчиненного узла, в оставшихся полях записывают коды символов передаваемой последовательности, в начале каждого поля выполняют прерывание питающего напряжения (маркер начала поля), передачу символа осуществляют подачей в линию соответствующего его коду количества полуволн питающего напряжения, после передачи последнего поля выполняют прерывание питающего напряжения (маркер окончания пакета). К линии электроснабжения подключают конденсатор, в каждом подчиненном узле устанавливают последовательно соединенные резистор и управляемый коммутатор, подключенные к линии электроснабжения между нулевым и фазным проводниками. Информацию, передаваемую от подчиненного узла к главному, кодируют последовательностью двоичных бит, при передаче бита "1" подключают резистор к линии электроснабжения, при передаче бита "0" резистор не подключают, главный узел с помощью порогового датчика напряжения определяет наличие либо отсутствие прерывания напряжения в линии на интервале маркера приема, если напряжение на интервале маркера приема прерывалось, считают, что подчиненный узел передал бит "1", иначе - бит "0", далее процесс повторяют для каждого бита двоичной последовательности, передаваемой от подчиненного узла к главному. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области передачи данных в энергосистеме и предназначено для более эффективного использования недетерминированных каналов передачи данных, для обмена операционными данными в режиме реального времени между удаленными местами и электростанцией. Канал передачи данных отслеживают на основе регулярного графика сети, то есть с помощью сообщений оценки или пакетов данных, которые переносят операционные данные в режиме реального времени, как полезное содержание. Постоянное определение качества канала, включая в себя выработку соответствующего сигнала тревоги, в случае, когда качество канала будет определено как недостаточное, основано на оценке в приемном узле пакетов данных, постоянно передаваемых приемным узлом. Такие постоянно или повторно передаваемые пакеты данных могут содержать идентичные полезные нагрузки, отражающие текущее состояние, вместо изменения состояния в качестве операционных данных. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх