技术领域本发明属于电能计量领域，尤其是一种基于低压电力线载波的智能用电系统及测试方法。
背景技术：
用电信息采集系统建设是智能电网的重要组成部分，是实现电网与用户之间实时交互响应、增强电网综合服务能力、满足互动营销需求、提升服务水平的重要手段。由于低压电力线载波通信具有组网简单、成本低、易于实现的优势，而成为用电信息采集系统中最为普遍的通信形式。随着社会发展的高度信息化，用电信息采集系统将更加注重供电企业和用户之间的沟通，使双方可以更便捷的使用网络、手机、短信等方式实现交流。除此之外，用电信息采集系统采集的数据将会实现更大程度的资源共享，对低压电力线载波的通信性能也提出了更高的要求。近年来，各地供电公司根据应用需求，陆续开展了智能电网用电信息采集系统的试点建设，然而由于环境的显著差异性，低压电力线上的噪声干扰大、载波信道衰减大、时变性强等现象频发，导致采用低压载波通信方式的用电信息采集系统运行不稳定，表现出参数下发不成功、采集成功率低等诸多问题，严重制约着智能电网双向互动技术的发展与最后一公里智能用电的实现。同时，当现场出现故障时，由于系统中设备耦合关系紧密，故障难以重现，致使问题分析和故障定位排查困难，因此亟需一个可靠准确的测试系统和科学的系统化验证方法实现对各种现场故障的复现和仿真，提升对用电信息采集系统的分析和处理能力。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种基于低压电力线载波的智能用电系统及其测试方法，应用于实际用电信息采集系统环境，还原现场故障，实现问题准确定位和分析，提升用电信息采集系统可靠运维。本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种基于低压电力线载波的智能用电系统，其特征在于：包括控制机、采集终端、电表/载波测试模块及多个通信信道组成，控制机、采集终端以及电表/载波测试模块之间分别通过通信信道互通。而且，控制机与采集终端之间的通信信道采用无线公网或以太网，采集终端与电表/载波测试模块之间的通信信道采用低压电力线载波模式，而控制机则通过RS232串口线与电表/载波测试模块实现串口通信。而且，控制机包含模拟主站、数据转发模块、监测模块、分析模块和数据库，其中，模拟主站负责采集指令下发和接受回采信息；数据转发模块用于转发电表载波模块的电表信息采集请求、转发真实电表的采集信息；监测模块负责监测仿真系统通信过程的信息，分析模块用于分析监测的数据以得出测试结果。而且，电表/载波测试模块由多个真实智能电表以及多个电表载波模块组成，系统设计容量支持512个载波模块接入，电表载波模块、真实电表分别通过RS232串口线与控制机的数据转发模块之间实现串口通信。而且，采集终端包含终端控制模块、上行通信模块以及下行通信模块，上行通信模块通过低压电力线载波模式的通信信道连接电表载波模块；下行通信模块连接控制机的模拟主站。而且，包括如下操作步骤：⑴测试开始前，根据实验参数设置和测试要求，在测试平台中装载待测智能电表载波模块，建立包含模拟主站、采集终端、待测电表载波模块、真实智能电表的用电信息采集仿真系统，同时将控制机的数据监测接口与仿真系统中待检测的通信模块接口相连；⑵进行参数配置，设置下发指令，并确定待测范围，即接入测试系统的智能电表载波模块数量、起始表号，设置测试超时时间、重试次数及轮循次数；对所有待测载波模块测试结束表示完成一轮测试；⑶启动测试系统，依循真实电能表通信流程，系统启动前期需对电表载波模块上电和分配逻辑地址，控制机依次为各个电能表载波模块分配独立的逻辑地址；若出现电表载波模块地址分配不成功，控制机对其进行多次地址分配，直至达到重试最大次数，则显示握手失败；待所有电表载波模块完成上电和地址分配操作，将采集终端上电，采集终端通过自检、自学习匹配上行和下行规约后，同电表载波模块和控制机建立通信链路；⑷待上一步骤完成，控制机模拟主站通过采集终端向电表载波模块下发指令，载波模块接收到指令后，通过控制机的数据转发模块将指令转发给真实智能电表，在主站指令下发过程中，测试系统采用对比机制判断控制机-终端-电表载波模块-真实电表的指令下发通路是否存在故障，同历史数据库比对判断指令完整性，若相同表明指令下发通路正确，否则记录故障；⑸当真实电表收到数据转发模块转发的采集请求后，进行电表数据采集或费控操作，并经由控制机数据转发模块将结果发送到电表载波模块，最后依低压载波通道经采集终端将电表信息回送到模拟主站，与步骤⑷相同，测试系统通过监测模块获取通信数据，同真实电表数据进行比对，若相同则表明验证成功，否则记录故障；至此完成一次测试实验；⑹待所有电表载波模块测试完成后，控制机数据分析模块对监测数据进行分析和判断，并呈现最终测试结果。而且，步骤⑵中的超时时间是采集终端向某个待测电表载波模块发送抄表指令至该模块上报电表数据的最大允许延时；若某待测电表载波模块经过超时时间后仍未返回正确电表数据，则认定此次抄表失败，重新访问该模块，直至达到重试次数后，标记为异常模块，进行下一模块的测试。而且，步骤⑹中，控制机的数据库将检测过程中产生的所有数据以文本和数据表两种形式保存，若出现故障，则根据系统监测的包括采集终端上行通信模块、采集终端主控模块、采集终端下行通信模块、电表载波模块、真实电表主控模块在内的全通信路径的串口数据，进行分析比对并准确定位故障点。本发明的优点和积极效果是：本发明基于低压电力线载波的智能用电系统化测试方法，能够完成包括系统主站、采集终端和智能电表在内的用电信息采集系统全通信路径的各功能单元的通信模块性能测试、故障定位等功能，实现了隐性故障的及早发现和预防，避免其在系统运行中造成的大范围损失，同时也可以进行现场问题的快速复现，保障用电信息采集系统的正常工作。而且，随着智能电网的发展，用电信息采集系统应用需求的增多，采用基于低压电力线载波的智能用电系统化测试方法的优势也将愈加明显和重要。附图说明图1平台系统架构图；图2系统仿真实验流程图；图3实验参数设置示意图；图4电表载波模块逻辑地址分配示意图；图5控制机模拟主站指令下发信号流向图；图6真实智能电表信息回送信号流向图；图7系统测试结果示意图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。一种基于低压电力线载波的智能用电系统，本方法应用的平台系统架构如图1所示，该测试平台依循真实用电信息采集架构进行设计，由控制机、采集终端、电表/载波测试模块(包含真实智能电表)及多个通信信道组成，控制机、采集终端以及电表/载波测试模块之间分别通过通信信道互通；主站与采集终端之间的通信信道采用无线公网(GPRS/CDMA)或以太网，采集终端与电表/载波测试模块之间的通信信道采用低压电力线载波模式，而控制机则通过RS232串口线与电表/载波测试模块实现可靠串口通信；控制机包含模拟主站、数据转发模块、监测模块、分析模块和数据库，其中，模拟主站负责采集指令下发和接受回采信息；数据转发模块用于转发电表载波模块的电表信息采集请求、转发真实电表的采集信息；监测模块负责监测仿真系统通信过程的信息，分析模块用于分析监测的数据以得出测试结果；电表/载波测试模块由多个真实智能电表以及多个电表载波模块组成，系统设计容量支持512个载波模块接入，电表载波模块、真实电表分别通过RS232串口线与控制机的数据转发模块之间实现可靠串口通信；采集终端包含终端控制模块、上行通信模块以及下行通信模块，上行通信模块通过低压电力线载波模式的通信信道连接电表载波模块；下行通信模块连接控制机的模拟主站。一种基于低压电力线载波的智能用电系统的测试方法，包括如下操作步骤：⑴测试开始前，根据实验参数设置和测试要求，在测试平台中装载待测智能电表载波模块，可多块，建立包含模拟主站、采集终端、待测电表载波模块、真实智能电表的用电信息采集仿真系统，同时将控制机的数据监测接口与仿真系统中待检测的通信模块接口相连；⑵进行参数配置，如图3所示，设置下发指令，并确定待测范围，即接入测试系统的智能电表载波模块数量、起始表号，设置测试超时时间、重试次数及轮循次数；其中超时时间是采集终端向某个待测电表载波模块发送抄表指令至该模块上报电表数据的最大允许延时，一般设定最大值为50秒；若某待测电表载波模块经过超时时间后仍未返回正确电表数据，则认定此次抄表失败，重新访问该模块，直至达到重试次数后，标记为异常模块，进行下一模块的测试。对所有待测载波模块测试结束表示完成一轮测试；⑶启动测试系统，依循真实电能表通信流程，系统启动前期需对电表载波模块上电和分配逻辑地址，如图4所示，控制机依次为各个电能表载波模块分配独立的逻辑地址；若出现电表载波模块地址分配不成功，控制机对其进行多次地址分配，直至达到重试最大次数，则显示握手失败；待所有电表载波模块完成上电和地址分配操作，将采集终端上电，采集终端通过自检、自学习匹配上行和下行规约后，同电表载波模块和控制机建立通信链路；⑷待上一步骤完成，控制机模拟主站通过采集终端向电表载波模块下发指令，载波模块接收到指令后，通过控制机的数据转发模块将指令转发给真实智能电表，其信号流程如图5所示，在主站指令下发过程中，测试系统采用对比机制判断控制机-终端-电表载波模块-真实电表的指令下发通路是否存在故障，即通过控制机监测模块获取①-④的通信数据，同历史数据库比对判断指令完整性，若相同表明指令下发通路正确，否则记录故障；⑸当真实电表收到数据转发模块转发的采集请求后，进行电表数据采集或费控操作，并经由控制机数据转发模块将结果发送到电表载波模块，最后依低压载波通道经采集终端将电表信息回送到模拟主站，其信号流程如图6所示；与步骤⑷相同，测试系统通过监测模块获取⑧的通信数据，同真实电表数据进行比对，若相同则表明验证成功，否则记录故障；至此完成一次测试实验。⑹待所有电表载波模块测试完成后，控制机数据分析模块对监测数据进行分析和判断，并呈现最终测试结果，如图7所示；同时控制机的数据库将检测过程中产生的所有数据以文本和数据表两种形式保存，若出现故障，则根据系统监测的包括采集终端上行通信模块、采集终端主控模块、采集终端下行通信模块、电表载波模块、真实电表主控模块在内的全通信路径的串口数据，进行分析比对并准确定位故障点。尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。