用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统的制作方法

1.本实用新型涉及电网检测技术领域，尤其涉及一种用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统。


背景技术：

2.750kv限流装置是保护高压输电线短路的有效措施，其运行状态直接影响到安全事故时线路的安全性与稳定性。其中测控单元与通讯后台之间的信息交互情况直接影响到对高压输电线的监测操作的有效性。因此，建立安全可靠的通讯回路是十分重要的。
3.目前，对750kv限流装置中保护开关的监测通讯回路通常采用光纤通讯或无线电通讯。光纤通讯具有抗电磁干扰、稳定性高的特点，其通讯光纤嵌入在对地550kv平台与地面之间的电力线管道内，需要在550kv电容分压器线路中浇筑光纤，因此对550kv电容分压器线路中限流装置的绝缘性能要求高，增大了光纤以及550kv电容分压器线路的装设与设计难度，具有安全隐患，同时光纤浇筑成本大；无线电通讯较容易受到电力系统中强电磁环境的干扰，稳定性差，保密性不高。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提供一种用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，可通过550kv电容分压器中的母线传输保护开关的监测信号，降低装设难度同时保证信号传输稳定性和保密性。
5.本实用新型实施例解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，包括：测控单元、供电管理单元、550kv电容分压器和通讯后台服务器，所述550kv电容分压器包括第一载波调制解调模组、第一高频变压器、第二载波调制解调模组、第二高频变压器、高压电容c1、高压电容c2、cvt取能电路单元和母线；
7.所述第一高频变压器的原边第一接线端连接高压输电线的对地550kv平台，所述第一高频变压器的原边第二接线端、所述高压电容c1、所述高压电容c2、所述第二高频变压器的原边第一接线端顺次通过所述母线串联，所述第二高频变压器的原边第二接线端接地；
8.所述第一高频变压器的副边连接所述第一载波调制解调模组；所述测控单元的信号输入端与所述高压输电线的保护开关相连接，所述测控单元的信号输出端与所述第一载波调制解调模组之间为通讯光纤连接；所述cvt取能电路单元的输入端与所述高压电容c1并联，所述cvt取能电路单元的输出端连接所述供电管理单元的输入端；所述供电管理单元的输出端连接所述测控单元、以及所述第一载波调制解调模组；所述第二高频变压器的副边连接所述第二载波调制解调模组；所述通讯后台服务器与所述第二载波调制解调模组之间为通讯光纤连接；所述第二载波调制解调模组连接外部供电电源。
9.较优地，所述测控单元包括电流互感器和a/d转换电路，所述电流互感器与所述保
护开关串联，所述a/d转换电路的信号输入端连接所述电流互感器，所述a/d转换电路的信号输出端通过所述通讯光纤连接到所述第一载波调制解调模组；所述测控单元中所述电流互感器的数目与监测线路数目相同。
10.较优地，所述供电管理单元为ups电源装置，所述ups电源装置的输入端连接所述cvt取能电路单元的输出端，所述ups电源装置的输出端连接所述测控单元、以及所述第一载波调制解调模组。
11.较优地，所述cvt取能电路单元包括取能变压器，所述取能变压器的一次侧两接线端并联在所述高压电容c1的两端，所述取能变压器的二次侧两接线端连接所述ups电源装置的输入端口。
12.较优地，所述第一载波调制解调模组包括光纤信号收发器、主控制器、载波收发单元和载波自适应增益电路；
13.所述载波自适应增益电路连接在所述第一高频变压器的副边与所述载波收发单元之间，用于控制输入输出的载波保持幅值恒定；所述载波自适应增益电路包括增益控制电路和带通滤波器电路；所述增益控制电路、所述第一高频变压器的副边、以及所述载波收发单元相连接形成第一回路，所述带通滤波器电路、所述第一高频变压器的副边、以及所述载波收发单元相连接形成第二回路；
14.所述第二载波调制解调模组的结构组成与所述第一载波调制解调模组相同。
15.由上述技术方案可知，本实用新型实施例提供的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统中，连接于高压输电线保护开关的测控单元获取高压输电线上保护开关的保护开关运行状态信号，通过通讯光纤传输保护开关状态信号至550kv电容分压器中的第一载波调制解调模组，由第一载波调制解调模组调制成载有保护开关运行状态信号的高频载波；550kv电容分压器中，第一载波调制解调模组与第一高频变压器的副边相连接，第一高频变压器的原边分别连接高压输电线的对地550kv平台以及550kv电容分压器的母线，第一高频变压器、高压电容c1、高压电容c2、第二高频变压器的原边顺次通过母线串联，第一高频变压器将载有保护开关运行状态信号的高频载波耦合至母线上，通过母线传输高频载波，第二高频变压器将高频载波耦合至第二载波调制解调模组，第二载波调制解调模组解调载有保护开关运行状态信号的高频载波，并将获得的保护开关运行状态信号通过通讯光纤发送至通讯后台服务器，以实现保护开关运行状态信号的传输，另外，cvt取能电路单元的输入端与高压电容c1并联， cvt取能电路单元的输出端连接供电管理单元的输入端，供电管理单元的输出端连接测控单元、以及第一载波调制解调模组，由于高压电容c1是通过第一高频变压器与对地550kv平台相连接，因此实现从高压输电线取电支持载波通讯系统运行的方案。
附图说明
16.图1为本实用新型的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统的电路图。
17.图2为本实用新型的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统中 550kv电容分压器内部接线图。
18.图中：测控单元1、供电管理单元2、通讯后台服务器3、第一高频变压器4、第一载波
调制解调模组5、第二高频变压器6、第二载波调制解调模组7、cvt 取能电路单元8、母线9、保护开关10、电流互感器11、a/d转换电路12、隔直电容13、带通滤波器14、光纤信号收发器41、主控制器42、载波收发单元 43、载波自适应增益电路44。
具体实施方式
19.以下结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案以及技术效果做进一步的详细阐述。
20.需要说明，本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
21.本实用新型提供了一种无需在550kv电容分压器中铺设光纤即可进行信息交互的载波通讯系统，该系统采用高频载波耦合的原理，可将相关的监测信息以一种通过装置固有线路进行传递的方式安全有效的传输到通讯后台，工作安全可靠，载波通讯装置具备体积小、成本低、可快速安装，并且本实用新型的载波通讯系统中，电力是从高压输电线路中取得，方便高压输电线快速保护开关的运行管理及系统中设备的供电设计。
22.如图1、图2所示，本实用新型提供一种用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，包括：测控单元1、供电管理单元2、550kv电容分压器和通讯后台服务器3，所述550kv电容分压器包括第一载波调制解调模组5、第一高频变压器4、第二载波调制解调模组7、第二高频变压器6、高压电容c1、高压电容c2、cvt取能电路单元8和母线9。其中：
23.第一高频变压器4的原边第一接线端连接高压输电线的对地550kv平台，第一高频变压器4的原边第二接线端、高压电容c1、高压电容c2、第二高频变压器6的原边第一接线端顺次通过母线9串联，第二高频变压器6的原边第二接线端接地；第一高频变压器4的副边连接第一载波调制解调模组5；测控单元 1的信号输入端与高压输电线的保护开关10相连接，测控单元1的信号输出端与第一载波调制解调模组5之间为通讯光纤连接；
24.cvt取能电路单元8的输入端与高压电容c1并联，cvt取能电路单元8 的输出端连接供电管理单元2的输入端；供电管理单元2的输出端连接测控单元1、以及第一载波调制解调模组5；供电管理单元2具体为ups电源装置， ups电源装置可以起到供电、稳压作用；
25.第二高频变压器6的副边连接第二载波调制解调模组7；第二载波调制解调模组7连接外部供电电源；通讯后台服务器3与第二载波调制解调模组7之间为通讯光纤连接。通讯后台服务器3用于将得到的监测数据提供给工作人员进行查看。
26.第一高频变压器4以及第二高频变压器6均用于将高频载波耦合到母线9 中或者是将母线9中的高频载波耦合至与之相连的载波调制解调模组中。
27.具体的，测控单元1包括电流互感器11和a/d转换电路12，电流互感器 11与保护开关10串联，a/d转换电路12的信号输入端连接电流互感器11，a/d 转换电路12的信号输出端通过通讯光纤连接到第一载波调制解调模组5；测控单元1中电流互感器11的数目与监测线路数目相同；电流互感器11用于将采集的大电流按一定比例变为小电流输入至a/d转换电
路12，a/d转换电路12 的信号输入端输入的是电流互感器11获取的模拟信号，经a/d转换电路12转化为数字信号形式的保护开关运行状态信号。
28.cvt取能电路单元8具体包括取能变压器，如图2所示，取能变压器的一次侧两接线端并联在高压电容c1的两端，取能变压器的二次侧两接线端连接 ups电源装置的输入端口。
29.如图2所示，第一载波调制解调模组5具体包括光纤信号收发器41、主控制器42、载波收发单元43和载波自适应增益电路44；载波自适应增益电路44 连接在第一高频变压器4的副边与载波收发单元43之间，用于控制输入输出的载波保持幅值恒定；载波自适应增益电路44包括增益控制电路和带通滤波器电路：其中，增益控制电路上带有隔直电容13，增益控制电路与第一高频变压器 4的副边、以及载波收发单元43相连接形成第一回路，增益控制电路能够对输出载波进行闭环控制，使其幅值保持在一个稳定的水平；带通滤波器电路中设置带通滤波器14，带通滤波器电路、第一高频变压器4的副边、以及载波收发单元43相连接形成第二回路，带通滤波器电路对低频杂散波有有效的滤除作用，减少其对高频载波的影响。
30.主控制器42采用高性能的dsp处理器，包含串行通讯端口以及i/o引脚，主控制器42通过串行通讯接口分别与光纤信号收发器41、载波收发单元43连接。光纤信号收发器41与主控制器42通过串行通讯接口进行数据交换，串行通讯端口用于主控制器与外围电路的通讯，主控制器42通过光纤信号收发器41 接收来自测控单元1的运行状态数据。主控制器42通过i/o引脚与载波收发单元43的输出引脚连接，主控制器42通过i/o引脚对载波收发单元43功能进行配置，确定载波频率和波特率等，同时通过载波收发单元43的输出引脚接收保护开关运行状态信号。
31.载波收发单元43为可调载波频率的电力线收发器，载波收发单元43通过串行通信线与主控制器的串行通讯接口连接，通过i/o引脚与主控制器的i/o口连接。载波收发单元43用于将运行状态数据调制成高频载波，输出到后面的电路中，或是用于将接收到的高频载波解调成运行状态数据，通过串行通讯端口输出，同时将保护开关运行状态信号输出到i/o引脚上。
32.供电管理单元2的输出端与主控制器42、载波收发单元43、载波自适应增益电路44、光纤信号收发器41相连接；
33.第二载波调制解调模组7的结构组成与第一载波调制解调模组5相同，其工作原理也与第一载波调制解调模组5相同，保护开关运行状态信号由550kv 对地平台向下传输时，第一载波调制解调模组5用于接收光信号、调制高频载波，第二载波调制解调模组7用于发送光信号、解调高频载波，当有控制信号反向传输时，第一载波调制解调模组5与第二载波调制解调模组7的执行内容也可互换。
34.通过上述接线方案，通过在550kv电容分压器中配置载波调制解调模组，载波通讯系统可实现基于母线以载波形式传输保护开关运行状态信号。
35.本实用新型实施例提供了用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统中，连接于高压输电线保护开关的测控单元获取高压输电线上保护开关的保护开关运行状态信号，通过通讯光纤传输所述保护开关状态信号至550kv电容分压器中的第一载波调制解调模组，由第一载波调制解调模组调制成载有所述保护开关运行状态信号的高频载波；
550kv电容分压器中，第一载波调制解调模组与第一高频变压器的副边相连接，第一高频变压器的原边分别连接高压输电线的对地550kv平台以及550kv电容分压器的母线，第一高频变压器、高压电容c1、所述高压电容c2、所述第二高频变压器的原边顺次通过所述母线串联，第一高频变压器将载有所述保护开关运行状态信号的高频载波耦合至母线上，通过母线传输高频载波，第二高频变压器将高频载波耦合至第二载波调制解调模组，第二载波调制解调模组解调载有所述保护开关运行状态信号的高频载波，并将获得的保护开关运行状态信号通过通讯光纤发送至通讯后台服务器，以实现保护开关运行状态信号的传输，另外，cvt取能电路单元的输入端与所述高压电容c1并联，所述cvt取能电路单元的输出端连接所述供电管理单元的输入端，供电管理单元的输出端连接测控单元、以及所述第一载波调制解调模组，由于高压电容c1是通过第一高频变压器与对地550kv平台相连接，因此实现从高压输电线取电支持载波通讯系统运行的方案。本实用新型的方案装设难度低、成本低，同时能够保证信号传输稳定性和保密性，方便了高压输电线快速保护开关的运行管理以及设备的供电设计，消除了对高压输电线安全的影响。
36.以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

技术特征：
1.一种用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，其特征在于，包括：测控单元、供电管理单元、550kv电容分压器和通讯后台服务器，所述550kv电容分压器包括第一载波调制解调模组、第一高频变压器、第二载波调制解调模组、第二高频变压器、高压电容c1、高压电容c2、cvt取能电路单元和母线；所述第一高频变压器的原边第一接线端连接高压输电线的对地550kv平台，所述第一高频变压器的原边第二接线端、所述高压电容c1、所述高压电容c2、所述第二高频变压器的原边第一接线端顺次通过所述母线串联，所述第二高频变压器的原边第二接线端接地；所述第一高频变压器的副边连接所述第一载波调制解调模组；所述测控单元的信号输入端与所述高压输电线的保护开关相连接，所述测控单元的信号输出端与所述第一载波调制解调模组之间为通讯光纤连接；所述cvt取能电路单元的输入端与所述高压电容c1并联，所述cvt取能电路单元的输出端连接所述供电管理单元的输入端；所述供电管理单元的输出端连接所述测控单元、以及所述第一载波调制解调模组；所述第二高频变压器的副边连接所述第二载波调制解调模组；所述通讯后台服务器与所述第二载波调制解调模组之间为通讯光纤连接；所述第二载波调制解调模组连接外部供电电源。2.如权利要求1所述的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，其特征在于，所述测控单元包括电流互感器和a/d转换电路，所述电流互感器与所述保护开关串联，所述a/d转换电路的信号输入端连接所述电流互感器，所述a/d转换电路的信号输出端通过所述通讯光纤连接到所述第一载波调制解调模组；所述测控单元中所述电流互感器的数目与监测线路数目相同。3.如权利要求1所述的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，其特征在于，所述供电管理单元为ups电源装置，所述ups电源装置的输入端连接所述cvt取能电路单元的输出端，所述ups电源装置的输出端连接所述测控单元、以及所述第一载波调制解调模组。4.如权利要求3所述的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，其特征在于，所述cvt取能电路单元包括取能变压器，所述取能变压器的一次侧两接线端并联在所述高压电容c1的两端，所述取能变压器的二次侧两接线端连接所述ups电源装置的输入端口。5.如权利要求1所述的用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，其特征在于，所述第一载波调制解调模组包括光纤信号收发器、主控制器、载波收发单元和载波自适应增益电路；所述载波自适应增益电路连接在所述第一高频变压器的副边与所述载波收发单元之间；所述载波自适应增益电路包括增益控制电路和带通滤波器电路；所述增益控制电路、所述第一高频变压器的副边、以及所述载波收发单元相连接形成第一回路，所述带通滤波器电路、所述第一高频变压器的副边、以及所述载波收发单元相连接形成第二回路；所述主控制器通过串行通讯接口分别与所述光纤信号收发器、所述载波收发单元连接；所述供电管理单元的输出端与所述主控制器、所述载波收发单元、所述载波自适应增
益电路、所述光纤信号收发器相连接；所述第二载波调制解调模组的结构组成与所述第一载波调制解调模组相同。

技术总结
本实用新型提供用于传输高压输电线保护开关信号的载波通讯系统，属于电网检测技术领域。包括：测控单元、供电管理单元、550kV电容分压器和通讯后台服务器，所述550kV电容分压器包括第一载波调制解调模组、第一高频变压器、第二载波调制解调模组、第二高频变压器、高压电容C1、高压电容C2、CVT取能电路单元和母线；第一高频变压器连接高压输电线的对地550kV平台，第一高频变压器、C1、C2、第二高频变压器顺次通过母线串联；第一高频变压器连接第一载波调制解调模组；测控单元与高压输电线的保护开关相连接；第二高频变压器连接第二载波调制解调模组；通讯后台服务器与第二载波调制解调模组连接。组连接。组连接。


技术研发人员：艾绍贵 樊益平 曾翔君 倪辉 毕波 黄永宁 马飞越 刘志远 姚晓飞 李秀广 马奎 陈磊 牛勃 孙尚鹏 魏莹 任勇 于晓军 李奇超 王超 钱勇
受保护的技术使用者：国网宁夏电力有限公司电力科学研究院
技术研发日：2021.08.17
技术公布日：2022/3/8