智能表单相载波模块检测设备及检测方法
【专利摘要】智能表单相载波模块检测设备及检测方法；由强弱电电流转换单元、交流电源的隔离电路、纯净220V交流电接口、衰减电路、检测电路；所述检测电路包括强电接口、微控制器、触发端的“开始测试触发”按钮、继电器控制单元、电平检测单元、抄控器通讯接口、弱电接口、弱电接口保护单元、还有接在微控制器的判断输出端的声光报警电路组成，所述抄控器通讯接口经抄送器与纯净220V交流电接口相连，所述声光报警电路的控制端与徽控制器输出端相连，所述“开始测试触发”按钮与微控制器相连。此设备对新装的模块进行检测，检测正常的再带到现场新装；对要去现场对故障模块进行更换的也要进行检测，避免将带故障的模块带到现场。
【专利说明】智能表单相载波模块检测设备及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及主要针对现在电力企业智能表安装和使用过程中，出现的智能表单相 载波模块通讯的电力载波故障，对智能表单相载波模块进行判断故障的一种方法和检测设 备，特别涉及一种智能表单相载波模块检测设备及检测方法。
【背景技术】
[0002] 低压电力线载波通信（Power Line Communication)是指利用已有的低压电力线 网络作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的一种技术。低压电力线载波通信这种传输 信道分布广泛、无需另建、即插即用、移动方便的特点对于满足人们的需求具有很强的吸引 力，目前广泛应用于实现智能表的远程抄表。
[0003] 低压电力线智能载波模块的主要功能是：外部控制系统把要传送的数据通过标准 的UART、I2C或SPI串行接口传送给单片机P89LPC932,再通过微控制器和调制电路部分 把数据调制到低压电力线上；同时，把低压电力线上所调制的数据通过解调电路部分解调 出来并通过单片机P89LPC932标准的UART、I2C或SPI串行接口把低压电力线上的数据 传送给外部控制系统以进行相应的处理。
[0004] 作为电力企业建设智能电网的一部分，智能电表的安装使用已经进行一年多了， 还在逐步安装中。但在智能表安装推广中发现很多智能表信号不能正常返回，现在采取的 办法是：到客户现场使用抄控器和掌机和配合，将抄控器接在电力线路上，采集载波模块发 出的信号，掌机中有显示抄送数据则模块能正常工作，否则判断模块故障，现场更换模块再 次检测，直到检测到信号正确。这种方法需重复往返，还易将带故障的模块带到现场。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是提供一种智能表单相载波模块检测设备及检测方法， 可对新装的模块进行检测，检测正常的再带到现场新装；对要去现场对故障模块进行更换 的也要进行检测，避免将带故障的模块带到现场前。
[0006] 本发明涉及的智能表单相载波模块检测设备，由强弱电电流转换单元、交流电源 的隔离电路、纯净220V交流电接口、衰减电路、检测电路；所述检测电路包括强电接口、微 控制器、触发端的"开始测试触发"按钮、继电器控制单元、电平检测单元、抄控器通讯接口、 弱电接口、弱电接口保护单元、还有接在微控制器的判断输出端的声光报警电路组成，所述 强弱电电源转换单元将220V交流市电转变直流电给检测电路供电，所述隔离电路将220V 交流市电变为纯净220V交流电经衰减电路与强电接口相连，所述弱电接口经弱电接口保 护单元与徽控制器相连，所述电平检测单元接在弱电接口与微控制器之间并由继电器控制 单元控制，继电器控制单元还与徽控制器输出端相连，所述抄控器通讯接口经抄送器与纯 净220V交流电接口相连，所述声光报警电路的控制端与徽控制器输出端相连，所述"开始 测试触发"按钮与微控制器相连。
[0007] 本发明涉及的智能表单相载波模块检测设备及检测方法，步骤如下： 1、 按"开始检测触发"按钮开始检测，微控制器让继电器控制单元（MCU)吸合，电平检测 单元给弱电接口发送检测命令，进行检测电平，将弱电信号通过检测电路发送给MCU进行 判断；同时命令抄控器通讯接口（I/O) RS232对抄控器发出指令进行抄表测试，通过强电接 口经衰减电路、纯净220V交流电接口采集模块高压端信息再到抄控器通讯接口至MCU进行 判断，MCU给声光控制单元发送判断命令；一个循环结束，继电器自动切断； 2、 弱电接口电平检测 弱电接口接到检测命令后，对载波模块5V的VDD-15接口电压进行提取；同时对12V的 VCC-19、20接口电压提取，通过MCU判断标准电压"5V"在5V± 5%范围内为合格，否则不合 格；判断标准电压" 12V"在12V - 15V为合格，否则不合格； 提取载波模块接口的EVENOUT电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格；提取载 波模块14接口的SET电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格；提取载波模块12接口 的SET电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格； 3、 通讯和功耗检测 1) MCU通过232串口下发抄表命令到抄控器； 2) MCU检测单相载波模块的发送功耗，若功耗在2. 5w以下则合格，继续进行步骤3)，否 则流程结束，功耗测试不合格； 3) MCU判断是否接收到应答帧，并进行解析，若正确则流程结束，通讯和功耗测试合格， 否则继续进行步骤4); 4) 抄读次数3两次，则流程结束，通讯和功耗测试合格，否则转至步骤1)。
[0008] 本发明的有益效果：结构紧凑、软件流程简洁、操作简单方便，是测试单相载波模 块功能和性能的优良工具；简单实用的隔离网络可将工装的用电环境与复杂的电网环境隔 离开来，既为工装提供了纯净的供电网络又避免了工装对外界的干扰；通过衰减网络对 主从节点的载波信号衰减（76dB)后进行接收解调，模拟现场电力线对载波信号的衰减，对 载波的收发性能进行检测；高效的MCU控制，同时模拟上位机与电能表，不仅结构简单，而 且成本低廉；到位的继电器控制，充分考虑了操作过程中的安全因素；全面的弱电引脚防 护，有效避免了热插拔操作及外来干扰对工装芯片及载波模块的损伤；实时的声光报警电 路，将每个测试步骤和测试结果及时显示出来，便于分析问题；完善的流程控制，对单相载 波模块的现场使用过程进行完整的测试。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1是智能表单相载波模块检测设备的系统图； 图2是智能表单相载波模块检测设备的框图； 图3是智能表单相载波模块检测设备的弱电接口示意图； 图4是载波模块载波耦合接口示意图。
[0010] 图5是智能表单相载波模块检测方法的流程图； 图6是图5中电平检测流程图； 图7是图5中抄表流程图。
【具体实施方式】
[0011] 如图1、图2所示，本发明涉及的智能表单相载波模块检测设备，由强弱电电流转 换单元、交流电源的隔离电路、纯净220V交流电接口、衰减电路、检测电路；所述检测电路 包括强电接口、微控制器、触发端的"开始测试触发"按钮、继电器控制单元、电平检测单元、 抄控器通讯接口、弱电接口、弱电接口保护单元、还有接在微控制器的判断输出端的声光报 警电路组成，所述强弱电电源转换单元将220V交流市电转变直流电给检测电路供电，所述 隔离电路将220V交流市电变为纯净220V交流电经衰减电路与强电接口相连，所述弱电接 口经弱电接口保护单元与徽控制器相连，所述电平检测单元接在弱电接口与微控制器之间 并由继电器控制单元控制，继电器控制单元还与徽控制器输出端相连，所述抄控器通讯接 口经抄送器与纯净220V交流电接口相连，所述声光报警电路的控制端与徽控制器输出端 相连，所述"开始测试触发"按钮与微控制器相连。图1中黑色大方框内为检测电路，所述 弱电接口为十二针接口、强电接口为8针接口。虚线框内为单相载波模块，具体采用锦州拓 新电力电子有限公司生产的型号为"znmkjcy-9981"的单相载波模块。
[0012] 如图3所示，该智能表单相载波模块检测设备的弱电接口及对应关系见表1。
[0013] 如图4所示，所述载波模块载波耦合接口及对应关系见表2。如图3所示，所述每 次检测按"开始测试触发"按钮检测一次，大约需要8秒。
[0014] 本发明涉及的智能表单相载波模块检测设备及检测方法，总流程如下： 1)开始检测，每次检测按"开始测试触发"按钮检测一次，大约需要8秒。
[0015] 2) 12V继电器吸合、火线继电器吸合、零线继电器吸合。
[0016] 3)进入电平检测流程，若成功继续进行步骤4)，若失败转至步骤5)。
[0017] 4)进入通讯和功耗检测流程，若成功进入步骤5)，若失败转至步骤5)。
[0018] 5)显示最终结果(成功或失败指示灯亮）及测试不合格项指示灯亮。
[0019] 6) 12V继电器断开、火线继电器断开、零线继电器断开。
[0020] 如图5所示，具体步骤如下： 1、 按"开始检测触发"按钮开始检测，微控制器让继电器控制单元（MCU)吸合，电平检测 单元给弱电接口发送检测命令，进行检测电平，将弱电信号通过检测电路发送给MCU进行 判断；同时命令抄控器通讯接口（I/O) RS232对抄控器发出指令进行抄表测试，通过强电接 口经衰减电路、纯净220V交流电接口采集模块高压端信息再到抄控器通讯接口至MCU进行 判断，MCU给声光控制单元发送判断命令。一个循环结束，继电器自动切断； 2、 弱电接口电平检测 如图6所示，弱电接口接到检测命令后，对载波模块5V的VDD-15接口电压进行提取； 同时对12V的VCC-19、20接口电压提取，通过MCU判断标准电压" 5V"在5V ± 5%范围内为 合格，否则不合格；判断标准电压" 12V"在12V - 15V为合格，否则不合格； 提取载波模块接口的EVEN0UT电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格；提取载 波模块14接口的SET电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格；提取载波模块12接口 的SET电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格； 3、 通讯和功耗检测 如图7所示，步骤如下： 1) MCU通过232串口下发抄表命令到抄控器； 2) MCU检测单相载波模块的发送功耗，若功耗在2. 5w以下则合格，继续进行步骤3)，否 则流程结束，功耗测试不合格； 3) MCU判断是否接收到应答帧，并进行解析，若正确则流程结束，通讯和功耗测试合格， 否则继续进行步骤4); 4) 抄读次数3两次，则流程结束，通讯和功耗测试合格，否则转至步骤1)。
[0021] 本发明公开了一种检测智能表载波模块的检测设备及检测方法，所述方法是将模 块检测设备模拟成智能表与微电脑，通过衰减网络对主从节点的载波信号衰减（76dB)后进 行接收解调，模拟现场电力线对载波信号的衰减，对载波的收发性能进行检测。该模块检测 设备由隔离电路、衰减电路、供电电路、电平检测单元、微控制器(MCU)等组成，根据各参数 变化，自动检测，包括12V电压、载波通信能力、模块弱电管脚电平状态、静态功耗、动态功 耗等，对于不同类型错误，提供声音报警并且通过指示灯指示故障点。此方法将现场问题转 化为办公室可解决的问题，极大减少了供电企业低压现场检查人员的工作量，在指标提升 的同时可大幅度减少开支。为供电企业智能电表的故障处理提供技术支持。
[0022] 单相载波模块自动检测装置操作简单，只需要把载波模块安装到测试设备，然后 按下重新测试按键启动测试流程。测试完成后对有问题的载波模块会有声音报警，以及指 示灯指示。每只载波模块的测试时间是8秒。
[0023] 表1自动检测设备与通信模块弱电接口管脚定义说明
【权利要求】
1. 智能表单项载波模块检测设备，其特征是：由强弱电电流转换单元、交流电源的隔 离电路、纯净220V交流电接口、衰减电路、检测电路；所述检测电路包括强电接口、微控制 器、触发端的"开始测试触发"按钮、继电器控制单元、电平检测单元、抄控器通讯接口、弱 电接口、弱电接口保护单元、还有接在微控制器的判断输出端的声光报警电路组成，所述强 弱电电源转换单元将220V交流市电转变直流电给检测电路供电，所述隔离电路将220V交 流市电变为纯净220V交流电经衰减电路与强电接口相连，所述弱电接口经弱电接口保护 单元与徽控制器相连，所述电平检测单元接在弱电接口与微控制器之间并由继电器控制单 元控制，继电器控制单元还与徽控制器输出端相连，所述抄控器通讯接口经抄送器与纯净 220V交流电接口相连，所述声光报警电路的控制端与徽控制器输出端相连，所述"开始测试 触发"按钮与微控制器相连。
2. 智能表单项载波模块检测设备及检测方法，其特征是：步骤如下： 1) 按"开始检测触发"按钮开始检测，微控制器让继电器控制单元（MCU)吸合，电平检 测单元给弱电接口发送检测命令，进行检测电平，将弱电信号通过检测电路发送给MCU进 行判断；同时命令抄控器通讯接口（ I/O) RS232对抄控器发出指令进行抄表测试，通过强电 接口经衰减电路、纯净220V交流电接口采集模块高压端信息再到抄控器通讯接口至MCU进 行判断，MCU给声光控制单元发送判断命令；一个循环结束，继电器自动切断； 2) 弱电接口电平检测 弱电接口接到检测命令后，对载波模块5V的VDD-15接口电压进行提取；同时对12V的 VCC-19、20接口电压提取，通过MCU判断标准电压" 5V"在5V± 5%范围内为合格，否则不合 格；判断标准电压"12V"在12V - 15V为合格，否则不合格； 提取载波模块接口的EVENOUT电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格；提取载 波模块14接口的SET电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格；提取载波模块12接口 的SET电平经MCU判断为低电平为合格，否则不合格； 3) 、通讯和功耗检测 a) MCU通过232串口下发抄表命令到抄控器； b) MCU检测单相载波模块的发送功耗，若功耗在2. 5w以下则合格，继续进行步骤c)，否 则流程结束，功耗测试不合格； c) MCU判断是否接收到应答帧，并进行解析，若正确则流程结束，通讯和功耗测试合格， 否则继续进行步骤4); d) 抄读次数3两次，则流程结束，通讯和功耗测试合格，否则转至步骤1)。
【文档编号】G08C25/00GK104240493SQ201410474408
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月17日 优先权日:2014年9月17日
【发明者】李佳, 景欣, 杨月颖, 刘长庆, 王雪 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司锦州供电公司