一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台及方法与流程

1.本发明涉及电力线载波通信设备技术领域，特别是涉及一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台及方法。


背景技术：

2.电力线载波(power line carrier，plc)通信，是利用高频调制信号，电力线作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式，在电力线载波通讯中，载波通讯装置的信号传输性能影响信息传输的效果，因此需要对通讯装置的plc常规性能进行全面的测试判断通讯装置是否符合要求。
3.申请号为cn201610556135.5的现有技术公开了一种载波通信模块智能检测系统。该系统中，计算机主机通过以太网和检测试验台建立连接，与频谱分析仪、噪声源模拟器、可变负载模拟器、程控衰减器实现通讯控制载波通道参数，完成载波通信模块性能测试和模拟系统测试。但是，上述现有技术方案测试的参数较少，测试的方面不够全面，不能得到准确的电力线载波通信设备的电力线载波常规性能的数据。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：对现有技术中对电力线载波通信设备的检测设备进行改进，实现对电力线载波常规性能的全面检测并得到更为准确的数据。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台，所述测试平台包括：第一人工电源网络、第二人工电源网络、程控衰减器、控制系统和频谱分析仪；所述第一人工电源网络的第一端口和程控衰减器的第一端口连接，所述第一人工电源网络的第一端口还用于与被测载波发射设备的第一端口连接；所述程控衰减器的第二端口和第二人工电源网络的第一端口连接，所述第二人工电源网络的第一端口还用于与被测载波接收设备的第一端口连接；所述第一人工电源网络的第二端口和第二人工电源网络的第二端口连接，所述第一人工电源网络的第三端口和第二人工电源网络的第三端口均和传输回路的第一端口连接；所述传输回路的第二端口和频谱分析仪的第一端口连接，所述频谱分析仪的第二端口和控制系统的第一端口连接，所述控制系统的第二端口和程控衰减器的第三端口连接；所述传输回路用于分离载波信号。
6.进一步的，所述传输回路包括阻波电路、滤波电路和耦合电路；所述第一人工电源网络的第三端口和第二人工电源网络的第三端口均和所述阻波电路的第一端口连接，所述阻波电路的第二端口和滤波电路的第一端口连接，所述滤波电路的第二端口和所述耦合电路的第一端口连接，所述耦合电路的第二端口和频谱分析仪的第一端口连接。
7.进一步的，所述程控衰减器的第一端口还用于和被测载波发射设备的第一端口连接，所述程控衰减器的第二端口还用于和被测载波接收设备的第一端口连接。
8.进一步的，所述测试平台还包括噪声发生装置，所述噪声发生装置的第一端口和程控衰减器的第一端口连接。
9.进一步的，所述噪声发生装置包括信号发生器和逆变器，所述信号发生器和逆变器用于运行模拟电网噪声。
10.进一步的，所述测试平台还包括第一电参量测量模块和第二电参量测量模块；所述第一电参量测量模块的第一端口和第一人工电源网络的第一端口连接，所述第一电参量测量模块的第二端口用于和被测载波发射设备的第二端口连接，所述第一电参量测量模块的第三端口和控制系统的第三端口连接；所述第二电参量测量模块的第一端口和第二人工电源网络的第一端口连接，所述第二电参量测量模块的第二端口用于和被测载波接收设备的第二端口连接，所述第二电参量测量模块的第三端口和控制系统的第三端口连接。
11.进一步的，所述控制系统设置有测量模块，所述测量模块设置有控制系统的第三端口。
12.进一步的，所述第一电参量测量模块和第二电参量测量模块均包括感应线圈和电压输入接口，所述第一电参量测量模块的感应线圈用于被被测载波发射设备的供电电源线绕过，所述第一电参量测量模块的电源输入接口用于和被测载波发射设备的供电电源线并联连接；所述第二电参量测量模块的感应线圈用于被被测载波接收设备的供电电源线绕过，所述第二电参量测量模块的电源输入接口用于和被测载波接收设备的供电电源线并联连接。
13.本发明还公开了一种电力线载波通信设备常规性能指标测试方法，测试方法包括：应用上述的测试平台，将被测载波发射设备的第一端口和第一人工电源网络的第一端口连接，将被测载波接收设备的第一端口和第二人工电源网络的第一端口连接；获取被测载波发射设备发送的载波信号，所述载波信号依次经过第一人工电源网络、传输回路和频谱分析仪，通过频谱分析仪得到被测载波发射设备的载波发送性能和频带宽度。
14.进一步的，测试方法还包括：
15.通过噪声发生装置模拟电网噪声，应用测试平台获取信噪比变化和传输误码率变化，根据信噪比变化和数据传输误码率变化得到载波通信电路的抗干扰性能。
16.本发明实施例一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台及方法与现有技术相比，其有益效果在于：本发明的测试平台可以对多种电力线载波性能进行检测，进而实现对电力线载波常规性能的全面检测；测试平台中设置有两个人工电源网络和传输回路，可以更好的消除检测过程中的噪声，得到更为准确的数据。
附图说明
17.图1是本发明一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台的整体结构示意图；
18.图2是本发明一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台中传输回路的结构示意图；
19.图3是本发明一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台中噪声发生装置的结构示意图；
20.图4是本发明一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台中电参量测量模块的结构示意图。
21.图中，1、第一人工电源网络；2、第二人工电源网络；3、程控衰减器；4、控制系统；
41、测量模块；5、频谱分析仪；6、传输回路；61、阻波电路；62、滤波电路；63、耦合电路；7、噪声发生装置；71、信号发生器；72、逆变器；8、第一电参量测量模块；81、感应线圈；82、电压输入接口；9第二电参量测量模块。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
23.实施例1：
24.参照图1，本发明公开了一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台，所述测试平台包括：第一人工电源网络1、第二人工电源网络2、程控衰减器3、控制系统4和频谱分析仪5；所述第一人工电源网络1的第一端口和程控衰减器3的第一端口连接，所述第一人工电源网络1的第一端口还用于与被测载波发射设备的第一端口连接；所述程控衰减器3的第二端口和第二人工电源网络2的第一端口连接，所述第二人工电源网络2的第一端口还用于与被测载波接收设备的第一端口连接；所述第一人工电源网络1的第二端口和第二人工电源网络2的第二端口连接，所述第一人工电源网络1的第三端口和第二人工电源网络2的第三端口均和传输回路6的第一端口连接；所述传输回路6的第二端口和频谱分析仪5的第一端口连接，所述频谱分析仪5的第二端口和控制系统4的第一端口连接，所述控制系统4的第二端口和程控衰减器3的第三端口连接；所述传输回路6用于分离载波信号。
25.在本实施例中，第一人工电源网络1和第二人工电源网络2用于去除测试过程中的电源噪声，所述电源噪声包括声波光电对电力线波动造成的影响；所述程控衰减器3用于对载波信号进行衰减，用于完成载波通信灵敏度的测试；所述控制系统4用于对测试过程进行调控；所述频谱分析仪5测试出该载波设备载波信号的中心频率、峰值电平、带外峰值电平、频谱宽度。
26.在本实施例中，电力线载波通信设备在测试时区分为发射设备和接收设备，发射设备和接收设备形成完整的无线通信网络，可以更好的对发射和接收的电力线载波信号进行检测，进一步的，由于设备在测试平台中为被测，因此命名为被测载波发射设备和被测载波接收设备。
27.在本实施例中，所述连接均为电性连接。
28.在本实施例中，所述程控衰减器3的第一端口为程控衰减器3的输入端，所述程控衰减器3的第二端口为程控衰减器3的输出端，所述程控衰减器3的第三端口和控制系统4的输出端连接，所述控制系统4用于调控测试过程。所述频谱分析仪5的第一端口为输入端口，所述频谱分析仪的第二端口为输出端口。
29.在本实施例中，通过所述程控衰减器3与所述控制系统4通过电线电性连接，所述控制系统4与所述频谱分析仪5通过电线电性连接的设置，能够起到控制系统4综合调控测试平台，实现全方面plc常规性能指标集成测试的效果。
30.在本实施例在中，参照图2，所述传输回路6包括阻波电路61、滤波电路62和耦合电路63；所述第一人工电源网络1的第三端口和第二人工电源网络2的第三端口均和所述阻波电路61的第一端口连接，所述阻波电路61的第二端口和滤波电路62的第一端口连接，所述滤波电路62的第二端口和所述耦合电路63的第一端口连接，所述耦合电路63的第二端口和
频谱分析仪5的第一端口连接。
31.在本实施例中，所述第一人工电源网络1和第二人工电源网络2分别通过传输回路6与所述频谱分析仪5连接，所述传输回路6包括阻波电路61、滤波电路62和耦合电路63，所述阻波电路61、滤波电路62和耦合电路63均通过电线电性连接的设置能够起到传输回路6将载波信号与220v电源的分离，人工电源网络去除电源噪声，提高采集载波信号的准确度的效果。
32.在本实施例中，所述程控衰减器3的第一端口还用于和被测载波发射设备的第一端口连接，所述程控衰减器3的第二端口还用于和被测载波接收设备的第一端口连接。
33.在本实施例中，所述测试平台还包括噪声发生装置7，所述噪声发生装置7的第一端口和程控衰减器3的第一端口连接。
34.在本实施例中，参照图3，所述噪声发生装置7包括信号发生器71和逆变器72，所述信号发生器71和逆变器72用于运行模拟电网噪声。
35.在本实施例中，所述噪声发生装置7包括噪声处理模块、噪声收集分离模块、信号发生器71和逆变器72，所述噪声收集分离模块、信号发生器71、逆变器72均与噪声处理模块连接，所述信号发生器71和信号逆变器72连接。
36.在本实施例中，参照图4，所述测试平台还包括第一电参量测量模块8和第二电参量测量模块9；所述第一电参量测量模块8的第一端口和第一人工电源网络1的第一端口连接，所述第一电参量测量模块8的第二端口用于和被测载波发射设备的第二端口连接，所述第一电参量测量模块8的第三端口和控制系统4的第三端口连接；所述第二电参量测量模块9的第一端口和第二人工电源网络2的第一端口连接，所述第二电参量测量模块9的第二端口用于和被测载波接收设备的第二端口连接，所述第二电参量测量模块9的第三端口和控制系统4的第三端口连接。
37.在本实施例中，所述控制系统4设置有测量模块41，所述测量模块41设置有控制系统4的第三端口。
38.在本实施例中，所述第一电参量测量模块8和第二电参量测量模块9均包括感应线圈81和电压输入接口82，所述第一电参量测量模块8的感应线圈81用于被被测载波发射设备的供电电源线绕过，所述第一电参量测量模块8的电源输入接口用于和被测载波发射设备的供电电源线并联连接；所述第二电参量测量模块9的感应线圈81用于被被测载波接收设备的供电电源线绕过，所述第二电参量测量模块9的电源输入接口用于和被测载波接收设备的供电电源线并联连接。
39.在本实施例中，通过所述电参量测量模块包括感应线圈81和电压输入接口82，载波通信设备的供电电源线绕过所述电流感应线圈81，所述电压输入接口82与载波通信设备的供电电源线的电压端并联连接的设置，能够起到电参量测量模块通过对载波通信设备的电流和电压的采集，经过相关计算，得到有功功率、无功功率及功率因素等参数的效果。
40.应用上述的测量平台，可以实现如下方面的测试：
41.a)载波信号发送性能与频带宽度，在测试平台上，结合频谱分析仪进行检测，并设置人工电源网络，人工电源网络采集载波通信设备的信号送至传输回路6，传输回路6通过阻波电路61、滤波电路62以及耦合电路63实现载波信号与220v电源的分离，最后通过频谱分析仪测试出该载波设备载波信号的中心频率、峰值电平、带外峰值电平、频谱宽度，信号
的频谱宽度越大，峰值电平衰减越小，载波信号发送性能越好。
42.b)载波通信设备抗干扰能力，通过信号发生器71结合实际逆变器72等设备运行模拟电网噪声，通过载波通信电路测量信噪比变化情况，结合数据传输误码率的变化，得出载波通信电路抗干扰性能的情况，误码率越小，载波通信电路抗干扰性能越强。
43.c)载波信号接收灵敏度，利用系统中的程控衰减器3对载波信号进行衰减，直至无法实现载波通信，用程控衰减器3的衰减值来衡量载波通信接收灵敏度，衰减值越大，载波通信接收灵敏度越高。
44.d)误码率、数据传输成功率、纠错编码性能，设置相同的误码率条件，通过对比有无纠错编码的数据传输成功率变化情况，来评估载波通信设备纠错编码的实际效果。
45.e)载波通信设备功耗，电参量测量模块通过对载波通信设备的电流和电压的采集，经过相关计算，得到有功功率、无功功率及功率因素等参数，测试平台与电参量测量模块通信，实现对该模块的控制和数据采集，从而获得载波通信模块的功耗参数。
46.f)通信规约，运用测试平台与被测载波通信设备进行通信，以测试被测载波通信设备是否满足相关的数据采集、参数设置、事件报警等功能和规约的要求。被测载波通信设备包括被测载波发射设备和被测载波接收设备。
47.实施例2：
48.本发明还公开了一种电力线载波通信设备常规性能指标测试方法，测试方法包括：应用实施例1的测试平台，将被测载波发射设备的第一端口和第一人工电源网络1的第一端口连接，将被测载波接收设备的第一端口和第二人工电源网络2的第一端口连接；获取被测载波发射设备发送的载波信号，所述载波信号依次经过第一人工电源网络1、传输回路6和频谱分析仪5，通过频谱分析仪5得到被测载波发射设备的载波发送性能和频带宽度。
49.在本实施例中，测试方法还包括：
50.通过噪声发生装置7模拟电网噪声，应用测试平台获取信噪比变化和传输误码率变化，根据信噪比变化和数据传输误码率变化得到载波通信电路的抗干扰性能。
51.在本实施例中，在使用本发明的测试平台测试时，当被测设备为载波通信模块，将其测量值从与被测载波设备连接的输入端的第一人工电源网络1取信号；当被测设备为载波电能表时，则从输出端的第二人工电源网络2取信号，测试时均通过控制系统4对应的上位机下达指令进行测试。
52.测试过程包括：
53.a)被测载波发射设备发射载波信号，载波信号经过传输回路6与220v电源信号分离，分离后的载波信号经过程控衰减器3传输至被测载波接收设备，频谱分析仪5经过人工电源网络采集载波信号，并测试出该载波设备载波信号的中心频率、峰值电平、带外峰值电平、频谱宽度。
54.b)噪声发生装置7向程控衰减器3的输入端输入噪音信号，控制系统4测量信噪比变化情况，结合数据传输误码率的变化，得出载波通信电路抗干扰性能的情况，所述误码率有电路噪声产生。
55.c)采用无线电通信设备常用灵敏度测试方法进行测试，以通信成功率为判断依据，主要考核载波通信产品拣波能力和整体接收性能。在进行灵敏度测试时，利用系统中的程控衰减器3对载波信号进行衰减，直至无法实现载波通信，此时，用程控衰减器3的衰减值
来衡量载波通信接收灵敏度。系统会利用“二分法”来确定衰减器的衰减值，利用系统中的程控衰减器3对载波信号进行衰减，直至无法实现载波通信，用程控衰减器3的衰减值来衡量载波通信接收灵敏度。
56.d)进行载波通信误码率测试时，由于各类数据的信息量差异较大，采用了数据长度可变的传输方式，首字节固定为68h，作为数据接收的标志字节，采用了4位的汉明码纠错方式，而其余数据采用累加和检验方式进行检错，根据事先设定的数据进行传输检测，通过对比收发信息的误码数量与总的通信码元数量之比来确定误码率。所有通信码元都准确的数组与总的通信数组之比定义为数据传输成功率，该参数与误码率和数组长度有关，通过对比有无纠错编码的数据传输成功率变化情况，来评估载波通信设备纠错编码的实际效果。
57.e)电参量测量模块进行测试，载波通信设备的供电电源线绕过电参量测量模块的电流感应线圈81，通过电磁感应的原理实现电参量测量模块对集中器或采集器的电流采集；将载波通信设备的供电电源线的电压端并联接入电参量测量模块的电压输人端，实现了电参量测量模块对载波通信设备的电压采集；电参量测量模块通过对载波通信设备的电流和电压的采集，经过相关计算，得到有功功率、无功功率及功率因素等参数。测试平台通过rs485与电参量测量模块通信，实现对该模块的控制和数据采集，从而获得载波通信模块的功耗参数。
58.f)载波通信设备必须要符合相关的通信规约的要求，目前主要的通信规约有61850、dl/t645－2007、dl/t645－1997、iec62056等，在电力载波测试平台上，运用测试平台与“被测载波通信设备”进行通信，以测试“被测载波通信设备”是否满足相关的数据采集、参数设置、事件报警等功能和规约的要求。
59.综上，本发明实施例提供一种电力线载波通信设备常规性能指标测试平台，有益效果在于，本发明的测试平台可以对多种电力线载波性能进行检测，进而实现对电力线载波常规性能的全面检测；测试平台中设置有两个人工电源网络和传输回路6，可以更好的消除检测过程中的噪声，得到更为准确的数据。
60.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。