[发明专利]一种基于电容投切的拓扑信号发送电路及识别方法

权利要求书

1.一种基于电容投切的拓扑信号发送电路，其特征在于，

包括PWM信号模块、高压MOS管模块、开关模块、电容组模块；

所述PWM信号模块，用于产生PWM信号，作用于高压MOS管模块的栅极；

所述高压MOS管模块，用于控制电容组模块产生交变电流信号；

所述开关模块，用于控制电容组模块接入电源线路；

所述电容组模块，用于在电力网络上形成电流信号；

当开关模块闭合时，电容组模块通过电源线路进行预充电；

所述PWM信号模块生成PWM调制波形对高压MOS管模块的栅极进行驱动；

所述电容组模块根据高压MOS管模块的通断情况，并利用电容的容抗特性，按照设定频率进行充电、放电，在电力网络上形成一交变电流信号，即用于拓扑识别的特征电流信号；

所述电容组模块包括电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6,其分别与火线相连接；

所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6的容值决定了特征电流的信号强度；

所述特征电流的信号强度计算公式如下：

I =K*V/(2*Pi*F*C)

其中，K为全桥整流的平均值系数，V为电源电压，F为电源频率， C为电容容值；

所述电容组模块连接一全桥整流模块；

所述全桥整流模块，用于将电流整流成一个半波型的高压直流电，其包括二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4。

2.如权利要求1所述的一种基于电容投切的拓扑信号发送电路，其特征在于，

所述全桥整流模块连接一用于提供稳定电压的驱动电压模块；

所述驱动电压模块包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9以及反向的二极管VD5、二极管VD6、二极管VD7、二极管VD8。

3.如权利要求2所述的一种基于电容投切的拓扑信号发送电路，其特征在于，

所述驱动电压模块连接一预充电模块；

所述预充电模块，用于控制电容组模块预充电，其包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、MOS管VT1、电容C7；

当电容C7充满电之后，MOS管VT1关断，电容组模块停止充电，以减轻电力线压力。

4.如权利要求1-3任一所述的一种基于电容投切的拓扑信号发送电路，其特征在于，

所述高压MOS管模块设有MOS管VT2，用于接收PWM信号，以使得电容组模块能根据高压MOS管模块的通断情况，作用于电力网络，并根据电容的容抗特性，在电力线上形成特殊的电流信号。

5.一种基于电容投切的拓扑信号识别方法，其特征在于，

应用如权利要求1-4任一所述的一种基于电容投切的拓扑信号发送电路，

其包括以下步骤：

第一步，电容组模块通过开关模块接入火线；

第二步，PWM信号的PWM调制波形作用于高压MOS管模块的栅极；

第三步，高压MOS管模块根据其栅极电压变化的规律，控制电容组模块不断地充电、放电；

第四步，充电、放电信号在电力网络上形成一个按照设定频率发生变化的交变电流信号，用作拓扑识别的特征电流信号；

第五步，特征电流信号经过电力网络，传输到上一级接收端，接收端识别到特征电流信号后，确认发送端与接收端的从属关系；

第六步，通过每个层级的从属关系确定整个台区的拓扑关系。

6.如权利要求5所述的一种基于电容投切的拓扑信号识别方法，其特征在于，

PWM信号的开关频率为f Hz，每个投切周期中开关通t微秒断t微秒，占空比为1/2；

对特征电流信号进行编码，以T毫秒为一个码位，开关周期性通断T毫秒表示码位1，开关持续性断开T毫秒表示码位0，特征电流信号码元固定为[1 1 1 1 1 0 0 1]；

拓扑信号发送电路产生相应特征电流信号，并根据下发的时间标定时进行特征电流信号发送；特征电流信号经过电力网络，传输到上一级接收端，接收端对电流信号进行实时采样识别，并存储识别记录；最后根据识别记录，结合搜表机制，梳理拓扑结构，得到台区拓扑关系。

7.如权利要求6所述的一种基于电容投切的拓扑信号识别方法，其特征在于，

接收端利用傅里叶变换对线路电流进行识别，傅里叶变换识别公式如下所示

其中，分别表示频点处谐波的实部、虚部和模值，为当前相位，为一个滑动周期的采用点数，为表示起始采样点，表示采样点序号，表示采样时间间隔，为电流采样值。