[其他]配电零序网络双向载波通信系统

说明书

本发明是一种配电网载波通信系统，更具体地说是利用配电线路与大地构成的零序网络，通过星形连接的耦合装置进行双向传输载波信号的通信系统。

利用配电零序网络传输信号的载波通信系统，其技术关键是如何安全、高效地在配电线路上注入或接收信号。近年来一些工业化国家对此进行了研究和试验。一种办法是采用中性点接地的星形变压器耦合载波信号，但由于配电系统几乎均采用非直接接地方式，当配电线路发生单相接地时，这种接地变压器容易与配电线路的对地电容产生铁磁谐振，从而造成配电系统的绝缘损坏或发生保护继电器误动作。

日本专利JP52-37706提出了另一种零序耦合方式，即在接地变压器与配电线路之间介入星形电容器，并在接地变压器的次级并联电阻，以消除对配电系统的不良影响，但接地变压器及其次级并联电阻将对载波信号产生损耗。当使用较低的信号频率时，这种损耗更为显著，而且接地变压器产生不利的附加工频电压。当耦合电容器发生一相短路时，这种附加电压将会急剧升高，仍有可能导致有害的铁磁谐振。

本发明的目的在于提供一种完全不影响配电网安全运行，且具有更高传输效率的结构简单的配电网载波通信系统。

本发明所提供的配电零序网络双向载波通信系统，由提供和接收载波信号的通信装置、配电线路以及连接它们的耦合装置所组成，利用配电线路与大地构成的零序网络传输载波信号，其特征在于所说的耦合装置，采用三个星形连接的阻抗元件与配电线路的三相导线相连接，星形中性点通过第四个阻抗元件接到通信装置上，通信装置的另一端接入大地。本发明完全不采用接地变压器及其次级并联电阻，直接通过星形中性点注入或接收载波信号，这就最大限度地减小了耦合装置对载波信号的损耗和衰减，同时消除了接地变压器产生的不利的附加工频电压，从而有效地防止了铁磁谐振的发生。

本发明所说的三个星形连接的阻抗元件，可以是数值上相等或接近的同一电抗性质的元件，从而使工频电压对通信装置的影响最小。

本发明所说的第四个阻抗元件，可以采用与前三个元件的电抗性质相反的元件，其电抗绝对值对信号频率来说可以与前三个元件的并联值相等或相近，从而使耦合装置对信号频率的阻抗最小，以便注入载波电流信号。

本发明所说的星形连接的三个阻抗元件可以是电容器，第四个阻抗元件可以是电感器，以便根据不同要求调整第四个元件的参数，并可减小整个耦合装置的体积和重量。

本发明所说的第四个阻抗元件还可用导线代替，以进一步减少耦合装置的元件数量，并便于注入载波电压信号。

可以看出，本发明所说的配电零序网络双向载波通信系统，由于采用了无接地变压器的星形耦合装置电路，不仅完全消除了对配电系统的不良影响，而且提高了系统的传输效率，同时简化了电路结构。这种零序耦合方式使注入功率不受电网负荷的影响，比已有技术的注入功率大为降低。采用星形连接的耦合装置使信号注入点的选择不受限制，为双向音频传输提供了技术条件。

双向音频通信采用的零序耦合电路如图-1所示，所说的双向通信系统由设在变电站或用户的控制单元A-1、A-2……、A-n和配电网构成。其控制单元n的多少由这些单元对电网的正常运行造成的影响所限定，每个控制单元都是类似的。以控制单元A-1为例，其中1、2、3是星形连接的阻抗元件，4为阻抗元件或导线，5为提供和接收信号的通信装置。任一控制单元的注入信号可以被其他所有控制单元接收。配电网的正常运行允许这些设备在其线路的任意处接入或退出。设在变电站的通信装置可通过电缆或运动通道联到电网调度中心，用户处的通信装置可通过逻辑部件接到指定的计量表或执行机构。

在一个供电半径为10公里的10KV配电网上进行了实际测试，证实了该方案的可行性。采用一台中心频率为2630赫输出功率为5瓦的注入设备和每相容量为3000pF的耦合电容器可将其信号传送到全网，接收信号电平为1奈，频带宽度为700赫。

设计制作上述参数的通信装置在技术上是显而易见的，在此不再叙述。