低压电力线载波网络的实验室测试装置及方法与流程

文档序号：17063849发布日期：2019-03-08 18:39阅读：166来源：国知局

本发明涉及一种低压电力线载波网络的实验室测试装置及方法。适用于用电信息采集的低压电力线载波的技术测试领域。

背景技术：

随着全球对用电信息集中采集的需要越来越强烈，所以需要一种稳定、可靠的通讯技术，来支撑电力公司对用户电表数据的用电信息的采集、负荷控制、数据监控、线损分析等AMI/AMR需求。现阶段，低压电力线载波是应用于集中器/网关到电表端的主流的通讯方式，被广泛用于解决AMI/AMR的最后1公里的通讯问题。

由于电力线受到居民用户和工业用户负载的巨大影响，负载的接入量不同，产生的噪声不同，会导致一天不同时段的负载阻抗、噪声干扰等都可能不尽相同。研究统计，电力线负载阻抗在0.1Ω～100Ω之间变化，对低压电力线载波的通讯效果是一个极大的考验。

为了提高低压电力线载波对可变负载的适应能力，增加低压电力线载波对噪声的抗干扰能力，我们需要一种低压电力线载波网络和性能的实验室模拟现场环境的测试方法，来对低压电力线载波的网络和性能进行量化性的测试，予以逐步改善载波通讯网络的健壮性并提高载波的通信性能，解决由于负载变化、噪声干扰等对低压电力线载波通讯效果的影响问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种可模拟现场环境因素的低压电力线载波网络的实验室测试装置及方法。

本发明所采用的技术方案是：一种低压电力线载波网络的实验室测试装置，其特征在于：具有一交流电源、一计算机、一载波测试治具、一主双路断路器、N+1个分支分支双路断路器、N组待测模组、N个信号衰减单元和N+1个隔离单元；

其中交流电源经一主双路断路器接可调变压器输入端，可调变压器输出端分为N+1条支路，各支路上均顺序连接一隔离单元和一插座；

其中一条支路上的插座一方面经电源线与计算机相连，另一方面经一分支分支双路断路器连接所述载波测试治具，计算机与载波测试治具经通讯线连接；

其余各支路上的插座分别各经一分支分支双路断路器连接至对应的一组待测模组；

所述载波测试治具和与之相连的分支分支双路断路器之间，以及待测模组和与之相连的分支分支双路断路器之间均接入阻抗可调负载；

所述隔离单元和与之相连的插座之间接用于接入信号发生器的噪声注入点；

具有载波测试治具的支路上的插座顺序连接其余支路上的插座，相邻两插座之间通过信号衰减单元相连，将各插座串联成整体；

N取正整数。

所述待测模组包含n个载波待测治具，n取1024/N的整数部分；所述载波测试治具包含测试工装和测试载波模块。

所述噪声注入点具有测试点和耦合器。

所述隔离单元均包括隔离变压器和滤波器。

所述信号衰减单元具有可调衰减器，所述可调衰减器两端分别经耦合器接两侧的所述插座。

应用低压电力线载波网络的实验室测试装置进行测试的方法，其特征在于：若具有待测模组的支路与具有载波测试治具的支路之间经x个衰减单元相连，则该支路上的待测模组命名为第x组待测模组；

A、测试载波通讯路由中继功能；

A1、断开与载波测试治具和待测模组相连的分支双路断路器；

A2、闭合交流电源与可调变压器之间的主双路断路器；

A3、调节可调变压器，输出电压到220V；

A4、闭合与载波测试治具、与第一组待测模组和第三组待测模组相连的分支双路断路器；

A5、启动计算机上的载波通讯网络测试软件；

A6、确认完成网络组建后，对第一组待测模组和第三组待测模组进行抄读数据；

A7、第一组待测模组和第三组待测模组数据抄读正常后，调节与载波测试治具至与第三组待测模组之间的信号衰减单元，使各信号衰减单元其衰减的倍数相同；保证载波测试治具能够正常抄读第一组待测模组的数据，但无法抄读第三组待测模组的数据；

A8、闭合第二组待测模组相连的分支双路断路器；

A9、载波通讯网络测试软件自动抄读第三组待测模组的数据，能够正常抄读并可以展示出路由拓扑结构，则说明该载波具有路由中继功能；否则说明不具有路由中继功能或者该功能有缺陷。

B、测试载波通讯路由中继深度；

B1、断开与载波测试治具和待测模组相连的分支双路断路器；

B2、闭合交流电源与可调变压器之间的主双路断路器；

B3、调节可调变压器，输出电压到220V；

B4、闭合与载波测试治具和待测模组相连的分支双路断路器；

B5、启动计算机上的载波通讯网络测试软件；

B6、确认完成网络组建后，对第一至第N组待测模组进行抄读数据；

B7、待第一至第N组待测模组数据抄读正常后，调节信号衰减单元的衰减倍数；

B8、通过载波通讯网络测试软件检查网络拓扑，查看载波通讯网络的路由拓扑；

B9、反复重复B7、B8两个步骤，得到网络的最大路由级数。

C、测试载波通讯路由自愈功能；

C1、载波通讯路由中继深度测试完成后，将第一组待测模组与第二组待测模组之间的信号衰减单元的衰减倍数调整为0；

C2、断开与第一组待测模组相连的分支双路断路器；

C3、启动计算机上的载波通讯网络测试软件；

C4、确认完成网络组建后，对第一至第N组待测模组进行抄读数据；

C5、数据抄读成功后，断开与第二组待测模组相连的分支双路断路器，闭合与第一组待测模组相连的分支双路断路器，等待待测模块重新寻找路由；

C6、载波通讯网络测试软件读取第三组待测模组成功，说明路由完成了自愈功能，否则说明不具有该自愈功能或者该功能不完善；

D、测试载波通讯网络的容量；

D1、断开所有分支双路断路器和主双路断路器；

D2、闭合交流电源与可调变压器之间的主双路断路器；

D3、调节可调变压器输出电压220V；

D4、调整所有的信号衰减单元衰减倍数为0；

D5、闭合所有的分支双路断路器；

D6、启动计算机上的载波通讯网络测试软件；

D7、增加所有待测模组中的载波待测治具的数量；

D8、直到载波通讯网络测试软件指示容量已满，记录此时的网络中载波待测治具的数量，此为载波网络容量；

E、测试载波通讯网络的组网时间、组网成功率、各级路由数据回复周期、一次抄读数据成功率、日抄读数据成功率和通讯稳定性；

E1、保证网络容量为最大；

E2、断开所有分支双路断路器和主双路断路器；

E3、闭合交流电源与可调变压器之间的主双路断路器；

E4、调节可调变压器输出电压220V；

E5、闭合所有的分支双路断路器；

E6、调整所有的信号衰减单元衰减倍数为相同的值，使其路由级数达到最大；

E7、启动计算机上的载波通讯网络测试软件；

E81、统计载波通讯网络的组网时间和载波通讯网络的一次组网成功率；

E82、测试每级路由抄读数据回复的时间周期；

E83、统计一个载波通讯网络中的一次抄读数据成功的节点个数，得到一次抄读数据成功率；

E84、统计一个载波通讯网络中的一天抄读数据成功的子节点个数，得到日抄读数据成功率；

E85、统计一段时间载波通讯网络中的通讯情况，得到载波网络的稳定性曲线；

载波通讯网络测试软件输出报表。

所述噪声注入点注入的噪声包括现场录制噪声、高斯白噪声、正弦波或脉冲噪声。

所述阻抗可调负载均为低阻抗。

所述阻抗可调负载均为高阻抗。

本发明的有益效果是：本发明提供一种能够模拟现场负载阻抗、现场噪声等外界因素的实验室测试方法，完成低压电力载波通讯网络的模拟现场环境的测试，从而快速的定位载波的通讯能力的薄弱技术环节，并予以改善。

附图说明

图1为实施例中低压电力载波通讯的网络测试装置整体结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例中低压电力线载波网络的实验室测试装置包括主双路断路器1个，分支双路断路器N+1个，可变调压器1个，计算机1个，载波测试治具1个，插座N+1个，噪声注入点N+1个，隔离单元N+1个，信号衰减单元N个，阻抗可调负载N+1个，待测模组N组(N取正整数)。

交流电源经主双路断路开关连接可调变压器输入端，可调变压器输出端分为N+1个支路，各支路上均顺序连接一隔离单元和一插座，为系统提供交流电源。其中第一条支路上的插座一方面经电源线与计算机相连，另一方面经一分支分支双路断路器连接载波测试治具，计算机与载波测试治具经通讯线连接；其余第二至N+1条支路上的插座均经一分支分支双路断路器连接至对应的一组待测模组；相邻的两个插座与插座之间经信号衰减单元连接，信号衰减单元将插座串联。阻抗可调负载接入载波测试治具与分支双路断路器之间和待测模组与分支双路断路器之间。噪声注入点接如隔离单元和插座之间，用于接入信号发生器。

其中所述的载波测试治具包含1个测试工装和1个测试载波模块；噪声注入点包含1个测试点和1个耦合器；隔离单元包含1个隔离变压器和1个滤波器；信号衰减单元包含2个耦合器和1个可调衰减器；待测模组包含n(取1024/N的整数部分)个载波待测治具，载波待测治具包含1个测试工装和1个待测载波模块。

本实施例中双路断路器用于系统的保护和开关电，保证在系统出现电流过大的故障时起到断电保护作用。可调变压器用于调整系统的供电电压，可以支持测试系统在220V或者120V的工作电压下稳定工作，由于国外有120V的工作电压，所以需要模拟120V供电系统来测试载波通讯效果。计算机工作电压在AC110V～AC240V，用于安装载波网络测试系统的PC软件，通过PC软件控制载波测试治具、控制网络测试项目的实施、统计网络测试项目的相关数据、导出网络相关分析报表等。载波测试治具用于完成与载波的数据交互，其中包含的载波模块为系统的主节点，完成网络的管理，网络的组建，数据抄读等。插座为多接口插座，用于方便接插系统中的相关设备。噪声注入点用于信号发生器的接入，录制或者模拟现场的噪声干扰，由此点注入，测试网络的抗干扰性。噪声分为录制低压电力线载波运行现场的波形和信号发生器模拟的高斯白噪声、正弦波、脉冲等噪声。隔离单元由隔离变压器和滤波器组成，起到隔离作用，并滤除电网中的高频信号，避免引入电网的干扰而导致系统定量测试不确定性。信号衰减单元用于调整待测模组间的信号传输的衰减倍数，通过衰减信号来人为的建立路由，方便网络路由中继功能测试。阻抗可调负载用于模拟低压电力线负载阻抗可变性，将阻抗可调负载调整为不同的数值，来测试载波在不同负载阻抗的环境中的通讯效果。待测模组共有N组，可以根据载波网络的路由级数大小来调整，一般设计最大为10级；其中每组待测模组由n个测试工装和n个待测载波模块组成，其数量可以根据测试网络的容量大小来调整。

本实施例中为了便于说明将N组待测模组命名为待测模组1、待测模组2、待测模组3至待测模组N(多个相同的元器件以其后的数字进行区分，当然也可命名为第一组待测模组、第二组待测模组、第N组待测模组)，其余元器件的命名以此类推。本实施例的具体测试方法如下：

S101、在模拟环境下的，载波通讯路由中继功能：

1)、断开分支双路断路器1～分支双路断路器N+1；

2)、闭合主双路断路器；

3)、调节可调变压器，输出电压到220V；

4)、闭合分支双路断路器1、分支双路断路器2和分支双路断路器4；

5)、启动载波通讯网络测试软件；

6)、确认完成网络组建后，对待测模组1和待测模组3进行抄读数据；

7)、待测模组1和待测模组3数据抄读正常后，调节信号衰减单元1、信号衰减单元2和信号衰减单元3，保证各信号衰减单元其衰减的倍数相同；保证载波测试治具能够正常抄读待测模组1的数据，但无法抄读待测模组3的数据；

8)、闭合分支双路断路器3；

9)、载波通讯网络测试软件自动抄读待测模组3的数据，能够正常抄读并可以展示出路由拓扑结构，则说明该载波具有路由中继功能；否则说明不具有路由中继功能或者该功能有缺陷。

10)、调节可调变压器输出电压为120V，重复以上步骤1)～9)操作；

11)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入现场录制噪声，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为低阻抗，重复测试步骤1)～10)；

12)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入现场录制噪声，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为高阻抗，重复测试步骤1)～10)；

13)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入高斯白噪声，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为低阻抗，重复测试步骤1)～10)；

14)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入高斯白噪声，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为高阻抗，重复测试步骤1)～10)；

15)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入正弦波，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为低阻抗，重复测试步骤1)～10)；

16)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入正弦波，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为高阻抗，重复测试步骤1)～10)；

17)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入脉冲噪声，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为低阻抗，重复测试步骤1)～10)；

18)、由噪声注入点1～噪声注入点N+1分别注入脉冲噪声，调整阻抗可调负载1～调整阻抗可调负载N+1为高阻抗，重复测试步骤1)～10)。

S102、在模拟环境下的，载波通讯路由中继深度：

1)、断开分支双路断路器1～分支双路断路器N+1；

2)、闭合主双路断路器；

3)、调节可调变压器，输出电压到220V；

4)、闭合分支双路断路器1～分支双路断路器N+1；

5)、启动载波通讯网络测试软件；

6)、确认完成网络组建后，对待测模组1～待测模组N进行抄读数据；

7)、待测模组1～待测模组N数据抄读正常后，调节信号衰减单元1～信号衰减单元N的衰减倍数；

8)、通过载波通讯网络测试软件检查网络拓扑，查看载波通讯网络的路由拓扑；

9)、反复重复7)、8)两个步骤，得到网络的最大路由级数。

10)、调节可调变压器输出电压为120V，重复以上操作；