[发明专利]一种中压配电网载波通信卡式电感耦合器设置方法及系统

说明书

本发明公开了一种中压配电网载波通信卡式电感耦合器设置方法及系统，该方法包括：基于法拉第电磁感应定律，确定中压配电网电缆三相缆芯或屏蔽层上的耦合电压的计算公式；结合卡式电感耦合器结构原理，改进罗氏线圈互感计算公式，得到改进后的互感计算公式；将改进后的互感计算公式代入耦合电压的有效值公式中，得到改进的耦合电压的有效值公式；根据改进的耦合电压的有效值公式，设置卡式电感耦合器的气隙、初级线圈匝数、磁芯材质和骨架尺寸。本发明提供的中压配电网载波通信卡式电感耦合器设置方法及系统，为电缆线路中卡接式电感耦合器的参数设置提供可靠的设计依据。

技术领域

本发明涉及卡式电感耦合器技术领域，特别是涉及一种中压配电网载波通信卡式电感耦合器设置方法及系统。

背景技术

载波通信是将电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式，具有天然的网络通道资源和应用的灵活便利性，作为光通信的补充和延伸，已成为中压配电通信网的一种重要选择。载波通信装置是通过耦合设备将载波信号耦合到架空线或埋地电缆中的。耦合设备按耦合方式可分为电容耦合器与电感耦合器两种，电容耦合器直接接于架空线上，而电感耦合器多用于电缆线路中。卡接式电感耦合器是一种基于电磁感应原理的、非接触感应电能的耦合通信装置，可在不断电的情况下实现实时通信，避免了与导线直接接触，且安装灵活便利，在中压配电网电缆线路的载波通信中具有较广阔的应用空间。为满足载波信号在中压配网电缆线路的耦合通信要求，需要设置高耦合效率的卡式电感耦合器。

目前，已有很多专家学者对非接触感应电能通信方面进行了研究。第一种，基于前人松耦合变压器的基础上，提出了松耦合变压器的互感等效电路模型，并根据松耦合变压器的特点，分析了铁芯材料、气隙大小等因素对变压器耦合的影响，并没有阐述其互感模型可用在什么方向；第二种，综合考虑线圈谐振频率、耦合因数等因素，利用互感耦合理论对电能传输系统进行建模分析，给出系统传输功率和效率的计算方法；第三种，利用电磁互感耦合的原理在电源与负载之间进行电能传输，不需要直接的电气连接，将互感耦合模型应用于深海非接触电能传输系统中，并针对海洋环境下的应用所带来的特殊问题，对耦合模型进行优化。但上述对非接触感应电能通信的研究主要集中应用在无线通信方面。而电力线载波通信是有线通信，且中压电缆线路多为一缆三芯结构，信道结构复杂、通信环境恶劣，对于电缆线路的卡接式电感耦合器耦合原理及耦合模型的研究很少。

发明内容

本发明的目的是提供一种中压配电网载波通信卡式电感耦合器设置方法及系统，在分析卡式电感耦合器结构及耦合机理基础上，改进罗氏线圈互感公式，推导卡接式电感耦合器的数学模型，为电缆线路中卡接式电感耦合器的参数设置提供可靠的设计依据。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种中压配电网载波通信卡式电感耦合器设置方法，所述方法包括：

基于法拉第电磁感应定律，确定中压配电网电缆三相缆芯或屏蔽层上的耦合电压的计算公式；

结合卡式电感耦合器结构原理，改进罗氏线圈互感计算公式，得到改进后的互感计算公式；

将所述改进后的互感计算公式代入所述耦合电压的有效值公式中，得到改进的耦合电压的有效值公式；

根据所述改进的耦合电压的有效值公式，设置卡式电感耦合器的气隙、初级线圈匝数、磁芯材质和骨架尺寸。

可选的，所述基于法拉第电磁感应定律，确定中压配电网电缆三相缆芯或屏蔽层上的耦合电压的计算公式，具体包括：

确定中压配电网电缆三相缆芯或屏蔽层上的耦合电压的计算公式其中，i₁为载波机发出的载波电流，M表示卡式电感耦合器初级线圈与电缆回路的互感。

可选的，所述结合卡式电感耦合器结构原理，改进罗氏线圈互感计算公式，得到改进后的互感计算公式，具体包括：