电力线载波通信现场模拟测试系统的制作方法

本发明涉及电力线载波通信系统技术领域，尤其是涉及一种成本较低，检测功能多，能长期监控系统稳定性，可实现模拟电能表类产品实际运行可靠性的电力线载波通信现场模拟测试系统。

背景技术：

电力载波是电力系统特有的通信方式，电力载波通讯是指利用现有电力线，通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术。最大特点是不需要重新架设网络，只要有电线，就能进行数据传递。智能电表市场的蓬勃发展，带动了与之配套的电力线载波通信技术及产品的发展和应用。在中国市场，大部分智能电表采用的是电力线载波通信技术，电力线载波芯片的销量在2011年达到7000多万片。但在如此大规模的应用中，电力线载波通信系统长期存在的抄表周期长、抄表成功率不高的难题，同时，在相关检测机构的型式测试都仅是对送测样机进行单机的功能、性能的单一测试，对至关重要的载波网络通信性能却不能进行长期的统一的检测。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术中电力线载波通信现场模拟测试系统检测功能单一，不能进行长期的系统监控以及检测的不足，提出了一种成本较低，检测功能多，能长期监控系统稳定性，可实现模拟电能表类产品实际运行可靠性的电力线载波通信现场模拟测试系统。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电力线载波通信现场模拟测试系统，包括电源处理电路、n个载波信号衰减控制电路、第一级系统负载、第一级系统电能表、m个电能表和总开关，各个载波信号衰减控制电路均包括载波信号衰减器和与载波信号衰减器电连接的负载；总开关的一端与电源电连接；总开关的另一端分别与电源处理电路，第一级系统电能表的一端、各个载波信号衰减器和各个电能表的一端电连接；第一级系统电能表的另一端与第一级系统负载的一端电连接，各个电能表的另一端均与相应负载的一端电连接；电源处理电路、各个载波信号衰减器、第一级系统负载的另一端和各个负载的另一端均与电源电连接。

本发明利用载波信号衰减控制电路对未经处理的电源或经过电源处理电路处理的电源的载波信号进行衰减，可以实现对实际负载和模拟负载各种功能和性能的测试，建立了统一的测试环境。

作为优选，还包括电源切换接触器和n个负载切换接触器；电源切换接触器的一端与电源处理电路电连接，电源切换接触器的另一端和各个负载切换接触器的一端均与载波信号衰减控制电路电连接，各个负载切换接触器的另一端均与负载电连接。

作为优选，电源处理电路包括漏电保护开关、调压器、电源滤波器、隔离变压器；漏电保护开关的一端与电源电连接，漏电保护开关的另一端与调压器的输入端电连接，调压器的调整端与电源滤波器的一端电连接，调压器的输出端与电源电连接，电源滤波器的另一端与隔离变压器的一次侧电连接。

作为优先，隔离变压器的二次侧的一端与第一级系统电能表的一端电连接，第一级系统电能表的另一端与第一级系统负载的一端电连接，第一级系统负载的另一端与隔离变压器的二次侧的另一端电连接。

作为优选，还包括mcu和显示器，mcu分别与显示器和每个载波信号衰减器电连接。

作为优选，包括如下步骤：

(6-1)mcu中设有j的初始值为1，i的初始值为1，设有故障阈值e；

(6-2)mcu计算载波信号衰减器的电流信号u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；

(6-3)计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；

(6-4)定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]/2；

(6-5)利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；

(6-6)若hj(t)不满足imf筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)，j值增加1，继续对hj(t)进行分解；当hj(t)满足imf筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个imf分量c1(t)＝hj(t)；

(6-7)利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；

(6-8)当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，继续对ri(t)进行分解；当满足筛分停止条件时，设n1＝i，得到n1个imf分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的n个抽样值ci(k)，k＝1,2,...,n；

(6-9)mcu利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量emax，选取e1,e2,...,en中最大值emax，当emax＞e时，mcu做出载波信号衰减器故障的判断，显示器显示载波信号衰减器故障的信息；mcu控制载波信号衰减器停止工作；

当emax≤e时，电力线载波通信现场模拟测试系统正常工作；

其中，(6-6)、(6-8)的筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当sd＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间，t为设定的常数；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。

作为优选，n为2到7。

因此，本发明具有如下有益效果：(1)本发明系统平台简单，成本低；(2)该系统可以进行各种性能和功能的检测，能长期监控系统稳定性；(3)实现了电能表、集中器等表计类产品的载波通讯可靠性的检测；(4)可实现模拟电能表类产品实际运行可靠性。

附图说明

图1本发明的一种电路图；

图2本发明的电源处理电路的一种电路图。

图中：电源处理电路1、载波信号衰减控制电路2、第一级系统负载3、第一级系统电能表4、电能表5、总开关6、调压器11、电源滤波器12、隔离变压器13、载波信号衰减器21、负载22。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步描述：

如图1所示的实施例是一种电力线载波通信现场模拟测试系统，包括电源处理电路1、2个载波信号衰减控制电路2、第一级系统负载3、第一级系统电能表4、2个电能表5、总开关6、电源切换接触器和2个负载切换接触器，各个载波信号衰减控制电路均包括载波信号衰减器21和与载波信号衰减器电连接的负载22；总开关的一端与电源电连接；总开关的另一端分别与电源处理电路，第一级系统电能表的一端、各个载波信号衰减器和各个电能表的一端电连接；第一级系统电能表的另一端与第一级系统负载的一端电连接，各个电能表的另一端均与相应负载的一端电连接；电源处理电路、各个载波信号衰减器、第一级系统负载的另一端和各个负载的另一端均与电源电连接；电源切换接触器的一端与电源处理电路电连接，电源切换接触器的另一端和各个负载切换接触器的一端均与载波信号衰减控制电路电连接，各个负载切换接触器的另一端均与负载电连接。

如图2所示，电源处理电路包括漏电保护开关、调压器11、电源滤波器12、隔离变压器13；漏电保护开关的一端与电源电连接，漏电保护开关的另一端与调压器的输入端电连接，调压器的调整端与电源滤波器的一端电连接，调压器的输出端与电源电连接，电源滤波器的另一端与隔离变压器的一次侧电连接，隔离变压器的二次侧的一端与第一级系统电能表的一端电连接，第一级系统电能表的另一端与第一级系统负载的一端电连接，第一级系统负载的另一端与隔离变压器的二次侧的另一端电连接。

此外，还包括mcu和显示器，mcu分别与显示器和每个载波信号衰减器电连接；在电路开始工作前，先对载波信号衰减器进行故障检测，包括如下步骤：

mcu中设有j的初始值为1，i的初始值为1，设有故障阈值e；

mcu计算载波信号衰减器的电流信号u(t)的局部极大值并通过三次样条插值获得上包络线uup(t)；

计算信号u(t)的局部极小值并通过三次样条插值获得下包络线ulow(t)；

定义平均包络m1(t)＝[uup(t)+ulow(t)]／2；

利用公式hj(t)＝u(t)-mj(t)计算差值hj(t)；

若hj(t)不满足imf筛分停止条件，使u(t)＝hj(t)j值增加1，继续对hj(t)进行分解；当hj(t)满足imf筛分停止条件，则得到u(t)信号的第1个imf分量c1(t)＝hj(t)；

利用公式ri(t)＝u(t)-ci(t)计算剩余分量ri(t)；

当ri(t)不满足分解停止条件时，使u(t)＝ri(t)，使i值增加1，继续对ri(t)进行分解；当满足筛分停止条件时，设n1＝i，得到n1个imf分量ci(t)和1个剩余分量rn(t)，u(t)则可以表示为抽取ci(t)的n个抽样值ci(k)，k＝1,2,...,n；

mcu利用公式计算u(t)的各个分量能量，比较u(t)的各分量能量emax，选取e1,e2,...,en中最大值emax，当emax＞e时，mcu做出载波信号衰减器故障的判断，显示器显示载波信号衰减器故障的信息；mcu控制载波信号衰减器停止工作；

当emax≤e时，电力线载波通信现场模拟测试系统正常工作；

其中，筛分停止条件采用仿柯西收敛准则，当sd＜ε时筛分停止，ε通常介于0.2与0.3之间，t为设定的常数；分解停止条件为剩余信号ri(t)变为单调函数。

本发明工作过程：

闭合总开关，通过电源切换接触器的触点的通断来选择电力线载波通信现场模拟测试系统的供电电源；

如果需要进行实际负载的测试，切换负载切换接触器的触点，实际负载与载波信号衰减器连接，切换电源切换接触器的触点，直接输入未经电源处理电路处理的电源，为电力线载波通信现场模拟测试系统的提供电源；

如果需要进行模拟负载的测试，切换负载切换接触器的触点，模拟负载与载波信号衰减器连接，切换电源切换接触器的触点，将电源输入至电源处理电路；电源通过漏电保护开关接入电源处理电路，通过调压器调整电源电压至合适的电压值；经调压器调整后的电源利用电源滤波器隔离电源中的干扰信号，保证输入模拟测试系统中的载波信号无杂波信号；电源通过隔离变压器与载波信号衰减控制电路隔离，隔离并衰减电源中的其他干扰信号，为电力线载波通信现场模拟测试系统的提供无噪声的测试环境；

供电电源经过第一级系统电能表和第一级系统负载时，第一级系统负载对载波信号进行衰减，衰减后的载波信号作为第二级系统电能表的输入；

经过第一级系统衰减过的载波信号经过第二级系统电能表后再通过第二级系统的载波信号衰减器进行高频信号的衰减，衰减后的载波信号作为下一级系统电能表的输入，以此类推进行载波信号衰减，直至最后一级电能表结束。

应理解，本实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。