專利名稱：在高和中電壓線上進行信號耦合的裝置和方法
技術領域：
本發明涉及按照獨立權利要求的在高和中電壓線上進行信號耦合的裝置和方法。
所述的通過高和中電壓線進行數據傳輸的電力線載體(PLC)系統是眾所周知的。一般在此一個通信信號，其例如含有控制數據或者語音被調制到一個載體，并且調制的載體信號被耦合到一個或者多個導線。
在傳統的系統中此耦合通過耦合電容實現，此電容使信號源和導線進行直流分開。對于高和中電壓線來說，其電勢可以為36kV或者380kV，需要一個具有特別大的尺寸的復雜的耦合電路。
以此本發明的任務是提供開頭所述類型的系統，其中此問題至少部分的被避免。
此任務通過獨立權利要求的內容進行解決。
耦合裝置使該信號作為沿著該導線的兩個節點之間的電壓信號被耦合，相對于已知的解決方案不再需要相對于大地參考的信號。以使該耦合裝置能夠大量的應用在高和中電壓電勢上。
該耦合裝置優選的含有用于控制信號的接收器，該信號轉換成要耦合的電壓信號。該控制信號能夠例如作為無線電信號、微波信號或者光信號進行傳輸。該耦合裝置也能夠從控制信號中至少部分的得到用于電壓信號的能量。然而還考慮到該耦合裝置含有從高和中電壓線的電壓降中得到能量的裝置。
優選的該控制信號作為微波信號進行傳輸，其中該耦合裝置借助于無源元件轉換成要耦合的電壓信號并且饋入到該導線中。
本發明的其他的優點和實施例從從屬權利要求中得到并且下面借助于附圖進行詳細地描述。
圖1示出了本發明的耦合的方框圖，圖2示出了該耦合裝置的一個可能的實施例的電路圖，圖3示出了該耦合裝置的一個可能的替換實施例的方框圖。
圖1示出了高和中電壓線1的一端，其上設置了一個耦合裝置2。耦合裝置2的任務是將具有例如50kHz(中壓導線)或者300kHz(高壓導線)的載體頻率fPLC的PLC信號耦合到導線1。此信號沿著導線1擴散，并且在其他的地點由合適的接收器(未示出)輸出。
該耦合裝置2通過一個耦合線4a，4b電連接到具有導線1的兩個節點5a，5b。節點5a，5b的距離L在此至少是載體頻率fPLC的波長的1/10，也就是說至少對于fPLC＝50kHz時為約600M，對于fPLC＝300kHz時為約100M。以此方式對于耦合裝置2能夠在節點5a，5b之間在載體頻率fPLC上產生信號電壓或者電壓信號Us，其能夠作為波信號沿著導線1進行傳輸。優選的，該距離L不大于載體頻率fPLC的大約半波長，因為較大的距離一般沒有優點。
耦合裝置2設置有一個檢測器或者一個天線6，其接收發射器7或者信號源8的控制信號。為了傳輸控制信號而應用了無線信號、微波信號或者光信號。
圖2示出了耦合裝置的一個實施例，該耦合裝置是用于傳輸具有例如1-10GHz的頻率fs的微波信號。該微波的應用具有不同的優點。具有其他的信號的干擾比較少并且帶寬比較高。另外微波能夠進行調整并且具有較少的損耗地從發射器7傳輸到天線6。這也允許了利用微波連接同時進行能量傳輸，以致該耦合裝置不再必需自己的電流源。
為了使圖2的實施例工作，具有要傳輸的載體頻率fPLC的PLC信號的頻率fs的微波信號進行幅值調制并且作為控制信號從發射器7發射到天線6。在那里控制信號以已知的方式通過二極管D1和濾波裝置C1、L和C2進行整流和調制，以使在變壓器T上存在一個與PLC信號成比例的載體頻率fPLC的電壓。從變壓器T該信號通過耦合線4a、4b傳輸到導線1的節點5a、5b。電容C3在高和中電壓線的高網絡電流(50/60Hz)之前保護該耦合裝置。
按照圖2的電路是用于對微波信號進行解調，其通過調制系數m＜1進行幅值調制。對于較強的幅值調制、相位調制或者其他的調制信號需要相應的匹配電路和可能的非調制微波信號的附加傳輸。因為圖2的電路從其結構上來說是非常簡單的，以調制系數m＜1進行的幅值調制是非常有利的。
在圖2的實施例中用于饋入電壓信號的能量從微波信號的能量中得出，該耦合裝置不再需要自己的電流源。
還考慮到耦合裝置2以其他的方式進行工作的能量。例如能夠應用分開的微波信號，其傳輸到耦合裝置，在那進行整流并且存儲在一個蓄電池中。
在圖3中示出了一個替換的可能性。在此在節點5a和5b之間利用了電壓降，其通過由導線1傳導的電流產生。
在圖3的實施例中導線1傳輸的是交流電，也就是說含有例如50Hz頻率的電壓降。為了不再使由耦合裝置產生的電壓信號變小，在兩個耦合線部分4a、4b之間的電壓首先通過低通濾波器L2進行傳導，并且然后以一個二極管D2進行整流。如此產生的電壓能夠在具有蓄電池10的電流源中進行中間存儲，并且為了驅動電子設備11應用了耦合裝置。
如果該電子設備驅動了具有自己的電流源的耦合裝置，其也能夠用于復雜的信號處理任務。如此考慮了該PLC信號在耦合裝置中例如進行了重新調制或者含有錯誤修正信號。因為該耦合裝置位于高壓或者中壓水平，例如優選在圖2中示出了一個盡可能簡單的結構，以此盡可能的沒有維護的工作是可能的。
如上所述的，該控制信號不再只借助于微波信號，而是借助于無線信號(例如從10kHz開始的頻寬內)進行傳輸。在此情況下耦合裝置含有自己的無線接收器。用于驅動無線接收器和用于在節點5a和5b之間產生電壓信號的能量在此情況下能夠例如從按照圖3的電路或者從一個電池中提供。
該控制信號也能夠作為光信號進行傳輸，優選的位于900和1300nm之間的紅外范圍內。該傳輸能夠通過空氣或者借助于光纖進行。在此情況下此接收器必需具有一個自己的電流源。
權利要求
1.具有用于通信信號的一個耦合裝置的高和中電壓線，其特征在于，該耦合裝置(2)大部分位于高和中電壓電勢上，在至少兩個相距的節點(5a，5b)上與高和中電壓線(1)進行連接，并且如此構成以在兩個節點(5a，5b)之間產生電壓信號(Us)。
2.如權利要求1的高和中電壓線，其特征在于，在兩個節點(5a，5b)之間的距離(L)至少相應于電壓信號(Us)的載體頻率(fPLC)的波長的1/10。
3.如上述權利要求之一的高和中電壓線，其特征在于，該耦合裝置(2)含有一個用于控制信號的接收器和用于將控制信號變換成電壓信號(Us)的裝置。
4.如權利要求3的高和中電壓線，其特征在于，耦合裝置(2)如此構成以從控制信號的能量中產生用于電壓信號(Us)的能量。
5.如權利要求3或者4的高和中電壓線，其特征在于，該接收器是一個微波接收器。
6.如權利要求3或者4的高和中電壓線，其特征在于，該接收器是一個光接收器或者一個微波接收器。
7.如上述權利要求之一的高和中電壓線，其特征在于，該耦合裝置(2)含有通過兩個節點(5a，5b)從高和中電壓線(1)的電壓降產生能量的裝置(L2、D2、10)。
8.如上述權利要求之一用于高和中電壓線的耦合裝置。
9.用于將信號耦合到高和中電壓線上的方法，其特征在于，通過至少兩個相距的節點(5a，5b)沿著高和中電壓線施加一個電壓信號(Us)。
10.如權利要求9的方法，其特征在于，該電壓信號(Us)通過高頻信號的解調產生。
11.如權利要求10的方法，其特征在于，該高頻信號相應于電壓信號(Us)進行幅值調制。
12.如權利要求9或者10的方法，其特征在于，無繩的控制信號發射到一個存在于高和中電壓上的耦合裝置(2)，其中該耦合裝置(2)產生電壓信號(Us)。
全文摘要
為了通過高和中電壓線(1)傳輸PLC信號含有一個耦合裝置(2),其在兩個相距的節點(5a,5b)上與導線(1)相連接。耦合裝置(2)在兩個節點(5a,5b)之間產生電壓信號,其沿著導線(1)進行傳輸。因為耦合裝置(2)位于高和中電壓電勢上,例如含有一個微波發射器(7),其使該信號傳輸到耦合裝置(2)的天線(6)上。
文檔編號H04B3/56GK1241850SQ99106459
公開日2000年1月19日 申請日期1999年5月11日 優先權日1999年5月11日
發明者D·德聰, J·賴納 申請人:Abb研究有限公司