一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统技术方案

本发明专利技术涉及一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统，其特征在于：包括上位机、净化电源装置、屏蔽装置、低压电力线信道模拟装置、信号检测装置、主通信单元以及从通信单元。本发明专利技术解决了实验室内无法准确全面模拟现场中低压电力线载波通信信道环境的问题，不能全面测试低压宽带电力线载波通信设备通信能力的缺陷。

A comprehensive test system of low voltage broadband power line carrier communication

【技术实现步骤摘要】
一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统
本专利技术涉及电力线载波通信
，特别是一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统。
技术介绍
电力线载波通信作为电力系统特有的一种通信方式，在电力系统的调度通信，智能抄表领域得到广泛应用。电力线载波通信按照其使用的频段，将其分为电力线窄带载波通信和电力线宽带载波通信。目前低压电力线窄带载波通信技术广泛应用于用电信息采集系统，但随着信息采集业务功能的逐渐扩大，对信息采集速率也提出了更高的要求。由于电力线窄带载波通信具有传输速率低、抗干扰能力差的缺点，已不再适应当前用电信息采集系统的要求，为解决窄带载波通信传输效率低的问题，宽带载波通信技术被提出并逐渐应用于用电信息采集系统。低压宽带电力线载波通信通过OFDM调制方式将信号调制到低压输电线路上进行信号传输。由于电力线上具有高频信号衰减特性、多径传输特性、阻抗多变特性、噪声干扰特性，导致信道质量较差且具有时变性，载波通信传输的距离变化较大，网络拓扑结构具有不确定性，抄表成功率也具有不稳定性。因现场中的电力线信道环境由多个因素共同造成，实验室内没有实验条件模拟真实电力线信道环境，导致低压宽带电力线载波通信在实际应用中出现的问题不能在实验室内进行模拟分析，对低压宽带电力线载波通信集抄系统的建设带来了问题，影响宽带电力线载波通信技术的进一步推广和应用。因此亟需建立一套低压宽带电力线载波通信综合测试系统，对宽带电力线载波通信产品的通信性能以及路由功能进行测试。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统，包括上位机、净化电源装置、屏蔽装置、低压电力线信道模拟装置、信号检测装置、主通信单元以及从通信单元，所述的上位机，用于模拟实际用电信息采集系统中的主站，通过以太网与所述主通信单元即集中器连接并完成相关参数配置后，利用采集终端抄表软件，向采集终端发送采集载波电能表数据的指令，完成主站向采集终端的指令下发；所述净化电源装置，由隔离变压器和EMI滤波器构成，用于隔离采集终端和电能表供电电源的谐波干扰以及噪声干扰使其为纯净电源；所述的屏蔽装置，由镀锌的屏蔽铁盒和屏蔽线构成，用于隔离在多个宽带载波模块距离较近下产生的载波辐射干扰；所述的低压电力线信道模拟装置，用于对净化后的低压电力线信道进行信号衰减、噪声干扰、阻抗多变特征的低压电力线信道环境模拟；所述的信号检测装置，由频谱分析仪构成，用于检测分析电力线信道环境中的高频载波信号；所述的主通信单元由集中器的载波模块构成，用于接收上位机和从通信单元发出的报文，并将接收到的上位机发出的报文发送至从通信单元、将接收到的从通信单元发出的报文发送至上位机；所述的从通信单元由电能表的宽带载波模块构成，通过电力线与主通信单元和从通信单元进行连接，用于向主通信单元发送报文，或作为中继模块向从通信单元发送报文。而且，所述的低压电力线信道模拟装置包括信号衰减单元、噪声注入单元以及阻抗变化单元，所述的信号衰减单元，由可调信号衰减器构成，用于将电力线上的高频载波信号进行衰减，在实验室模拟实际环境中因导线传输距离造成的信号衰减；所述的噪声注入单元，由信号发生器及信号耦合电路构成，用于将信号发生器产生的可调模拟噪声信号通过耦合电路直接耦合到电力线上，从而在电力线上加了可控的噪声模拟信号；所述的阻抗变化单元，由阻抗模拟器构成，用于模拟实际环境中电力线上负载的变化。而且，还包括两个机柜，其中一个机柜内设置有屏蔽装置，其中另一个机柜内设置有上位机、净化电源装置、低压电力线信道模拟装置、信号检测装置、主通信单元以及从通信单元。本专利技术的优点和积极效果是：本低压宽带电力线载波通信综合测试系统，解决了实验室内无法准确全面模拟现场中低压电力线载波通信信道环境的问题，不能全面测试低压宽带电力线载波通信设备通信能力的缺陷。通过本套系统能够在实验室内模拟真实环境中采集终端到载波电能表之间因信号衰减、噪声干扰、阻抗变化造成的复杂电力线通信环境，通过不断改变信道中的环境，测试宽带载波模块的路由组网功能，以及对通信成功率的影响，进而实现对宽带电力线载波的通信性能测试以及路由组网功能的测试。附图说明图1是本专利技术机柜的示意图；图2为本专利技术的原理图；图3为本专利技术净化电源装置的原理图；图4为本专利技术屏蔽装置原理图；图5为本专利技术通信节点网络拓扑图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例做进一步详述：一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统，其创新之处在于：通过对电力线信道多种特征指标进行模拟，实现实验室内对低压宽带电力线载波通信设备进行综合测试，本专利技术的低压宽带电力线载波通信综合测试系统机柜模拟图如图1所示，其中1号机柜内包含有1个采集终端、4个电能表、5个屏蔽箱，2号机柜内包含有上位机、信号发生器、信号分析仪、净化电源装置。本专利技术为了节省空间设计了两个一体化机柜，将整套测试系统安装在机柜内，该套测试系统解决了实验室内无法准确全面模拟现场中低压电力线载波通信信道环境的问题，不能全面测试低压宽带电力线载波通信设备通信能力的缺陷。低压宽带电力线载波通信综合测试系统框图如图2所示。图中上位机用于模拟用电信息采集系统中的主站，主要负责控制采集终端对台区内电能表的轮抄功能，并对各类用电信息数据、通信节点的网络拓扑结构以及各电能表通信成功率进行统计分析。在上位机中完成与采集终端上行通信中的以太网IP地址配置以及采集终端的地址信息和通信方式的配置后，上位机和采集终端建立了上行连接关系。上位机通过国网采集终端抄表软件完成抄表轮询次数和报文等待时间等相关参数的配置后，将抄表报文通过以太网传给采集终端，完成主站向采集终端的指令下发并等待采集终端返回的响应报文进行分析和存储。采集终端即集中器包括了中央处理器CPU和存储器，存储器中不仅要存放主站的IP地址还要存放该台区内各电能表的测量点参数，所述测量点参数包括所有电能表的通信速率、各个电能表的物理通信地址、电能费率个数以及通信协议类型。存储器还应存放通信组网算法以及各个通信节点的路由表信息，采集终端收到来自主站的抄表报文后，按照通信协议进行解析后根据存储的各个节点路由表路径对各个电能表进行报文下发。由于电网中的电源通常具有未知谐波以及噪声的存在，影响对低压宽带电力线载波通信测试的结果，净化电源装置为采集终端和电能表提供了无噪声和谐波干扰的纯净电源，其净化装置如图3所示。首先将电网电压经过隔离变压器，由于高频信号经过变压器后会产生铁芯的磁滞损耗和涡流损耗，信号能量大部分转变为热能消耗掉，被大幅度抑制。将隔离变压器输出的信号经过EMI滤波器再次滤除干扰信号，保留50HZ工频信号为采集终端供电。为了全面模拟真实环境中的电力线信道环境，本专利技术加入了可控的噪声注入、信号衰减以及阻抗变本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统，其特征在于：包括上位机、净化电源装置、屏蔽装置、低压电力线信道模拟装置、信号检测装置、主通信单元以及从通信单元，/n所述的上位机，用于模拟实际用电信息采集系统中的主站，通过以太网与所述主通信单元即集中器连接并完成相关参数配置后，利用采集终端抄表软件，向采集终端发送采集载波电能表数据的指令，完成主站向采集终端的指令下发；/n所述净化电源装置，由隔离变压器和EMI滤波器构成，用于隔离采集终端和电能表供电电源的谐波干扰以及噪声干扰使其为纯净电源；/n所述的屏蔽装置，由镀锌的屏蔽铁盒和屏蔽线构成，用于隔离在多个宽带载波模块距离较近下产生的载波辐射干扰；/n所述的低压电力线信道模拟装置，用于对净化后的低压电力线信道进行信号衰减、噪声干扰、阻抗多变特征的低压电力线信道环境模拟；/n所述的信号检测装置，由频谱分析仪构成，用于检测分析电力线信道环境中的高频载波信号；/n所述的主通信单元由集中器的载波模块构成，用于接收上位机和从通信单元发出的报文，并将接收到的上位机发出的报文发送至从通信单元、将接收到的从通信单元发出的报文发送至上位机；/n所述的从通信单元由电能表的宽带载波模块构成，通过电力线与主通信单元和从通信单元进行连接，用于向主通信单元发送报文，或作为中继模块向从通信单元发送报文。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低压宽带电力线载波通信综合测试系统，其特征在于：包括上位机、净化电源装置、屏蔽装置、低压电力线信道模拟装置、信号检测装置、主通信单元以及从通信单元，
所述的上位机，用于模拟实际用电信息采集系统中的主站，通过以太网与所述主通信单元即集中器连接并完成相关参数配置后，利用采集终端抄表软件，向采集终端发送采集载波电能表数据的指令，完成主站向采集终端的指令下发；
所述净化电源装置，由隔离变压器和EMI滤波器构成，用于隔离采集终端和电能表供电电源的谐波干扰以及噪声干扰使其为纯净电源；
所述的屏蔽装置，由镀锌的屏蔽铁盒和屏蔽线构成，用于隔离在多个宽带载波模块距离较近下产生的载波辐射干扰；
所述的低压电力线信道模拟装置，用于对净化后的低压电力线信道进行信号衰减、噪声干扰、阻抗多变特征的低压电力线信道环境模拟；
所述的信号检测装置，由频谱分析仪构成，用于检测分析电力线信道环境中的高频载波信号；
所述的主通信单元由集中器的载波模块构成，用于接收上位机和从通信单元发出的报文，并将接收到的上位机发出的报文发送至从通信单元、将接收到的从通信单元发出的报文发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：李祯祥，王季孟，刘紫熠，张卫欣，王玥，严晶晶，吉杨，赵茜茹，李蓓，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司电力科学研究院，国网天津市电力公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12