便携式电力通信通道测试终端的制作方法

本实用新型主要涉及电路通信检测相关技术领域，具体是便携式电力通信通道测试终端。

背景技术：

电力通信在协调电力系统发、送、变、配、用电等组成部分的联合运转及保证电网安全、经济、稳定、可靠的运行方面发挥了重要作用，有力保障了电力生产、基建、行政、防汛、调度、继电保护、安全自动装置、远动、计算机通信、电网调度自动化等通信需要。调度自动化系统是电力通信的主要服务对象之一，保障调度自动化系统的安全稳定运行是电力通信的重要任务，也是保证电力系统的安全稳定和顺利进行生产经营的关键环节。

现行的日常电力通信系统运维中存在以下几点问题：(1)使用笔记本电脑串口测试软件测试rs232通道工作效率低——各厂、站音频配线架数据端口配线不同，在未确定调控通道收、发、地线序情况下利用笔记本串口测试软件测试调控通道需要反复尝试接线顺序，在尝试过程往往会造成串口软件进入“死循环”需要重启软件，甚至会因为接线错误损坏笔记本串口，通道测试过程花费时间较长且效率低下；(2)使用笔记本电脑串口测试软件测试rs232通道操作不便——在变电站使用笔记本测试时常遇到现场杂乱笔记本电脑不易摆放、外接电源困难、usb转接线驱动损坏等情况，此外在音频配线架上用笔记本测试调控通道单人操作不便，往往需要一人操作笔记本软件，一人进行端口对接；(3)以往的测试方法需要常备笔记本电脑和数字万用表，但在实际通道测试中仅用到了串口测试软件和万用表直流电压测量档(20v量程档)，仪表使用效率低，维护保养成本较高。

技术实现要素：

为解决目前技术的不足，本实用新型结合现有技术，从实际应用出发，提供一种便携式电力通信通道测试终端，应用于rs232调控通道、电话线路测试排查故障等工作，供工作人员测试调控通道收发报文数据准确性、端口电压是否正常，同时能满足电话线路故障排查的功能。

本实用新型的技术方案如下：

便携式电力通信通道测试终端，包括：

电压测量电路，所述电压测量电路包括电压信号采样电路、a/d转换电路、单片机和显示电路，通过单片机对输入的采样信号进行处理，最后在显示电路上显示管脚电压值；

线缆短路测试电路，所述线缆短路测试电路通过集成运放芯片及外围电路结合电源、蜂鸣器和发光二极管实现短路接入时的声光同步报警；

环路检测电路，所述环路检测电路通过单片机设定不同的波特率下发送特定报文实现rs232串口信号测试。

所述电压测量电路中，电压信号采样电路选用lm324集成运放和74hc4051八选一模拟开关构成，能够精准的获取管脚电压，之后对采集的信号进行模数转换，a/d转换电路使用adc0808芯片，单片机与显示电路使用51单片机与lcd1602。

所述线缆短路测试电路中，通过构建集成运放lm741芯片的外围电路，结合电源、蜂鸣器和发光二极管实现短路接入时的声光同步报警。

所述环路检测电路中，通信的连接方式采用三线制方法，即将单片机的rxd、txd和gnd三个管脚，分别与配线架上的发送口、接收口和地三根线相连。

所述测试终端还包括端口检测电路，所述端口检测电路基于万用表的测电压功能以及端口功能实现rs232工业串口的3个端口判别。

本实用新型的有益效果：

1、本实用新型是基于检测信道是否通畅，以及及时查找信道故障处的重要性，并结合实际情况设计的便携式电力通信通道测试终端，本便携式电力通信通道测试终端应用于rs232调控通道、电话线路测试排查故障等工作，供工作人员测试调控通道收发报文数据准确性、端口电压是否正常，同时能满足电话线路故障排查的功能。

2、本实用新型使用单片机独立对语音环路进行测试，避免了采用笔记本现场测试带来的不便及不足。

3、本实用新型将电力系统现场检测所需的各个模块融合在一个小小的便携式终端，具有很强的应用价值。

4、降低了检测调度自动化系统故障使用的设备成本和维护成本，提升检测效率，节省人力，保障电网更稳定更安全的运行。

附图说明

附图1为电压测量原理图；

附图2为线缆短路测试原理图；

附图3为环路检测原理图；

附图4为测电压电路图；

附图5为测短路电路图；

附图6为测环路电路图。

具体实施方式

结合附图和具体实施例，对本实用新型作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

如图1～6所示，为本实用新型的便携式电力通信通道测试终端相关原理和电路图。

本测试终端具有如下功能：

rs232管脚的确认及通路检测：

设计电力测试系统，实现脱离计算机对配线架数据端口进行确认的。能接受并以十六进制显示常用波特率(9600、1200、300)下的报文；能发送固定的十六进制报文，能实现被测试通道环回状态下的“自发自收”功能。

rs232管脚电压的测量：

以往的测试方法需要常备笔记本电脑和数字万用表，但在实际通道测试中仅用到了串口测试软件和万用表直流电压测量的20v电压量程档，仪表使用效率低，维护保养成本较高。

针对这一问题的解决方案，设计设备端口电压测试模块。能够测试rs232通道收、发、地三根线间的电压，量程为0-20v，测量值与实际值误差值不超过0.5v，并将测试的电压值通过显示设备反馈用户，更精确的获取和记录检测数据。

线缆短路检测：

电话线是被广泛应用的信号传输或能量传输的重要载体。与其应用的广泛性相比，它的测试同样受到广大技术人员的关注。电力语音用户侧按照用户属性分为调度电话用户和行政电话用户，在中心机房配线架和用户侧配线架均使用二线模拟环路，在测试二线环路通断情况时使用万用表测试环路有无短路等情况。

线缆短路检测模块通过“正、负”极外接测试笔测试线路是否有短路，以声、光同步告警形式来判断短接情况。

本实用新型中功能模块的设计如下：

端口检测电路：

电力系统使用的rs232是工业串口，只用到rxd、txd、gnd三个引脚。区分三个引脚可以通过检测管脚的电压，以及组间管脚短路判断。由于txd引脚空闲时逻辑为1，即电压为负。因此能测出负电压的是被测设备串口txd线。通过测试，找到两组串口端口的txd。对剩余的两个两组端口，使用万用表测试短路，若出现短路提示时，则找到了两组串口中的gnd信号，剩下的就是rxd端口。

这种判别方法简便直观，设计万用表的测电压功能，以及短路功能，就可以实现对3个端口的判别。

电压测量电路：

电压端口测试功能也是在现场检修中必备的功能，将之结合在一个设备上，可以大大提高检修工作的方便性及准确性，能够更快的解决通信系统的故障，保障电力通讯系统的稳定运行。

系统电压测试模块如图1所示，硬件电路由四部分构成：电压信号采样电路，a/d转换电路，单片机和显示电路。电压采集电路选用lm324集成运放和74hc4051八选一模拟开关构成，能够精准的获取管脚电压。之后对采集的信号进行模数转换，模数转换电路使用adc0808芯片，可以满足对工作中测试精度的要求。单片机与现实电路使用51单片机与lcd1602。通过对单片机编程实现对送入的采集信号计算处理，最后在液晶上显示电压值。

线缆短路测试电路：

线路短路、断路检测装置是电力监测目的一个基本功能模块，设计良好的检测电路，制作出一个良好的检测装置，是本设计的一个基础部分。

短路测试电路的设计如图2所示，模块通过构建集成运放lm741芯片的外围电路，结合电源、蜂鸣器和发光二极管实现短路接入时的声光同步报警，操作方便反馈直观。具体电路设计如图所示。测试表笔接入信号的电阻在小于10欧姆的情况下，视为短路，蜂鸣器发出声音提示，同时led等闪烁。这里的10欧姆，可以视具体要求进行更改，只需要改变放大器同相端下拉电阻的阻值即可实现调节。

环路检测电路：

利用单片机本身带有一个全双工串行接口的特点，使用串口调试程序来测试rs-232信号，实现在被测试通道环回状态下完成“自发自收”。

通信的连接方式采用三线制方法。即将单片机的rxd、txd和gnd三个管脚，分别与配线架上的发送口、接收口和地三根线相连，如图3所示。

通过对单片机编程，程序设定不同的波特率下发送特定报文，当测试通道环回状态良好时，可实现自发自收功能，并判别线路通畅。根据要求实现收发9600、1200、300波特率下的报文信息，选择12mhz的晶振作为单片机的工作频率，可以通过分频得到要求的波特率。

对于本实用新型的测试终端，进行了实际的仿真验证：

端口检测模块：

各端口可通过空闲时与工作时的电压逐一确定。使用51单片机构建量程为20v的数字电压表，并对单片机进行编程。使用pruteus软件对系统和程序进行仿真，经验证，经该模块采样处理后得出的电压值，与在信号输入端直接使用万用表设备测量的结果一致，且精度远远满足要求。测试电路如图4所示。

lm324是四运放集成电路，内部包含四组形式完全相同的运算放大器。本电路只需要用到其中的2组，通过搭建外围电路，形成电压比较器，将运放的输出信号，作为输入信号接入74hc4051。

74hc4051八选一模拟开关，6脚inh为低有效输入使能端，时钟接在gnd保持低电平，11、10、9为内置的3个地址选择端。将9脚接地，则只有11、10有效，将两个控制管脚与单片机p2口相连，通过编程，可实现4选一模拟开关。将选择器的输出信号，接入ad转换芯片，进行电压转换。

adc0808是含8位a/d转换器、8路多路开关的模数转换芯片，前端的输出信号，接入ad芯片的输入端。将adc0808的3位地址线a、b、c全部接地，只选通第一路模拟输入in0，经过对输入信号in0进行转换，最终从8位输出端口out1-out8，将转换结果传入单片机芯片。

通过对单片机编程，对转换后的电压数据进行处理，并控制1602液晶显示模数转换后的电压值。

线缆短路测试电路：

在multisim软件下进行仿真，如图5所示。根据仿真图可看出，当接入信号电阻值近似为0时，蜂鸣器可发出200hz的声音频率，且led点亮。实现声光同步告警。

短路检测电路基于电压比较器原理进行设计，电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，其功能是用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系，当”+”输入端电压高于”-”输入端时，电压比较器输出为高电平；当”+”输入端电压低于”-”输入端时，电压比较器输出为低电平。在这里，lm741两脚接电阻分压后的电压，参考电压(v+)＝v1*r3/(r1+r3),

比较电压(v-)＝v1*r4/(r2+r4)。由比较器的功能可知：r4小于r3时，lm741的输出端为高电平，带动蜂鸣器和发光二极管工作，而r4为被检测电路，由此实现短路检测电路。

环路检测测试电路：

环路检测通过51单片机实现。两片51单片机分别表示测试电路，和待测配线架。使用proteus软件，对电路进行测试验证，如图6所示。测试电路可与待测电路实现环路通信。通过数码管显示测试发送的十六进制报文，报文内容可通过测试单片机p1.7口进行设置。通信的波特率，可通过测试单片机p1.0口设置。

电力通信测试电路共用到2片51单片机，3片集成运放，一块数码管和一块1602液晶以及其他的基础元器件，电路系统体积较小。将电力系统现场检测所需的各个模块融合在一个小小的便携式终端，使用电池供电，使用方便，操作简单，具有很强的应用价值。

如图6所示，将两块单片机电路的收发信号端分别相连，即1号机的rxd端与2号机的txd相连，1号机的txd与2号机的rxd端相连，构成一个收发环路。两个测试单片机分别经p2口接一个数码管，从来显示发送或接收的16进制报文测试数据。两个单片机的p1.7口，用于设置发送的报文信息。1号机的p1.0口，用于设置发送报文的波特率。单片机通过检测p1.0口的按键信息，改变工作频率，从而实现在不同波特率下发送报文测试串口环路的收发是否正常。19引脚是晶振电路，用于为单片机提供工作时钟，9号引脚是复位电路。