一种宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统的制作方法

本实用新型属于一种用电信息采集系统测试技术领域，特别涉及一种用于用电信息系统的宽带HPLC(高速载波)Ⅱ型采集器和HPLC通信模块的抗衰减性能测试的系统。

背景技术：

电力线通信(PLC Power Line Communication)是指以电力线及其输、配电网络作为传输介质来传输数据和语音信号的一种通信方式。近年来，运用窄带载波技术，通过集中器、采集器、电能表中的载波通信模块进行用电信息采集已经广泛应用。随着用电信息采集系统设备的升级和改进，窄带载波技术已经很难满足其更大数据量、实时采集、加密数据采集等新的需求。宽带HPLC，即高速载波技术，以其通信速率更快、通信频段更宽、信息采集更安全等优势在用电信息采集系统中的应用需求急剧增加。

电力线信道的复杂性和负载的时变等因素导致衰减在载波通信过程中是不可避免的，因此抗衰减性能是衡量载波通信模块性能的关键指标，会直接影响载波通信数据采集的成功率。当前针对宽带HPLCⅡ型采集器抗衰减性能测试方法非常有限。传统的载波通信单元抗衰减性能测试大多只给载波模块供12V直流电源，并需要通过计算机、衰减器、屏蔽箱等设备进行测试，该方法不会引入AC220V交流回路，与现场应用场景差别较大，很难真实体现模块应用中的抗衰减性能；此外，传统测试平台还需要计算机、程控衰减器、示波器等设备，测试成本较高且一般还需要专用的应用软件辅助测试，操作复杂。

现有技术中，测试系统都针对用电信息采集系统中通信单元进行整机测试，例如：公开号为CN107425881A的发明专利公开了“一种用于低压电力线宽带载波通信性能进行测试的方法及系统”，其包括载波总线信道接入单元、待测通信设备、待测通信设备应用接口监控单元、载波总线信号监测单元、干扰注入单元、减量控制单元，系统结构相对复杂，所需设备较多，可测试内容主要包含针对整机的抗衰减性能、抗干扰性能、抗频偏性能、通信速率等多种性能参数，相应的，该测试平台搭建成本较高，专业性也较强，很多公司难以搭建和运用，此外，在实际生产，很多时候只需要满足对某一通信模块或某一通信性能做测试即可，而现有技术中并没有针对某一通信模块或某一通信性能做单独的测试方案。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型针对宽带HPLC通信性能中较为关键的抗衰减性能，提出一种容易实现的用电信息采集系统的宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统，用以解决宽带HPLC通信单元(即HPLC主节点通信模块和HPLCⅡ型采集器)抗衰减性能测试方法的有限性，简化了测试结构，测试操作简单。

具体技术方案如下：

一种宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统，包括第一屏蔽箱、射频线连接单元和第二屏蔽箱；所述第一屏蔽箱包括第一UPS电源、I型集中器、HPLC主节点通信模块和第一隔离耦合单元；其中：第一UPS电源与I型集中器的电源端子连接，用于提供220V交流电源；HPCL主节点模块嵌入I型集中器；I型集中器的电源端子还与第一隔离耦合单元并联连接；第一隔离耦合单元还通过SMA射频接口与射频线连接单元连接；所述第二屏蔽箱包括第二UPS电源、电能表、HPLCⅡ型采集器、第二隔离耦合单元；其中：第二UPS电源分别与HPLCⅡ型采集器的电源连接线和电能表的电源端子连接，用于提供220V交流电源；HPLCⅡ型采集器通过458接口与电能表的485端口连接；HPLCⅡ型采集器的电源连接线还与第二隔离耦合单元并联连接；第二隔离耦合单元还通过SMA射频接口与射频线连接单元连接；所述射频线连接单元包括依次连接的第一固定衰减器、可调衰减器和第二固定衰减器，所述第一固定衰减器与第一隔离耦合单元连接，所述第二固定衰减器与第二隔离耦合单元连接。

作为一种优先方案，所述电能表为单相电能表或三相电能表。

作为一种优先方案，所述I型集中器和三相电能表的电源端子为三相四线制，所述电源端子连接在A相电源上

作为一种优先方案，所述第一隔离耦合单元和第二隔离耦合单元具体包括X1接口、电容Cx、信号变压器T1、电阻R、稳压管TVS和SMA射频接口，其中，所述X1接口与I型集中器或HPLCⅡ型采集器连接，所述电容Cx的一端与X1接口连接，另一端与信号变压器T1的第一引脚连接；所述电阻R的一端与X1接口连接，另一端与信号变压器T1的第二引脚连接；所述SMA射频接口与稳压管TVS并联后连接信号变压器T1的第三引脚和第四引脚。

作为一种优先方案，所述X1接口为两脚插座或两脚接线端子，且两脚间距大于6mm。

作为一种优先方案，所述第一固定衰减器和第一固定衰减器的衰减度之和为40～60dB，且不要求相同；所述可调衰减器的可调范围为0dB～90dB。

作为一种优先方案，所述第一固定衰减器和第一固定衰减器均为30dB固定衰减器。

作为一种优先方案，所述可调衰减器为90dB步进可调衰减器。

有益效果：

(1)本实用新型与现有技术相比引入了AC220V电源，测试过程中被测宽带HPLC通信单元(即HPLC主节点通信模块和HPLCⅡ型采集器)与现场应用状态完全符合，能更真实反映出现场应用的场景下模块的抗衰减性能。

(2)解决宽带HPLC通信模块抗衰减性能测试方法的有限性，且有效简化了载波通信模块抗衰减性能测试平台，选用较少的测试设备即可实现宽带HPLC通信模块抗衰减性能测试，测试成本大大降低。

(3)操作简单，不需要进行单独软件设计，通用抄表应用软件即可完成测试。

附图说明

图1为实施例中公开的宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统的电路框图；

图2为实施例中隔离耦合单元的电路结构示意图。

具体实施方式

结合图1和图2所示，实施例中公开一种可用于用电信息系统的宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统，其主要由屏蔽箱A、射频线连接单元和屏蔽箱B组成。采用屏蔽器能够隔离载波信号的空间辐射和外部相近频率信号的干扰，提高测试的稳定性和准确性。

所述屏蔽箱A中由AC220V UPS电源11(以下简称即UPS电源11)、I型集中器12、HPLC主节点通信模块13、隔离耦合单元14组成。其中：UPS电源11与I型集中器12的电源端子连接，用于提供220V交流电源；HPLC主节点通信模块13嵌入I型集中器12中；I型集中器具有手动按键和观察显示屏，I型集中器12的电源端子还与隔离耦合单元14连接，即UPS电源11和隔离耦合单元14通过并联方式连接I型集中器12的电源端子；隔离耦合单元14通过SMA射频接口接入外部射频线连接单元。

需要说明的是，HPLC主节点通信模块与集中器和电能表之间的连接均为标准接口，参照国家相关标准的接口定义连接，所有厂家设计的接口均相同，即是通过强电接口和弱电接口连接的。因此，这里所述嵌入方式为按照国家标准《Q GDW 1375.2-2013电力用户用电信息采集系统型式规范第2部分：集中器型式规范》中规定的强、弱电接口连接，其中，弱电接口主要包含I型集中器给HPLC主节点通信模块供12V电源和与之通信的串行通信接口。另外，需要注意的是，I型集中器、三相电能表电源端子为三相四线制，实施例中，所述的I型集中器、三相电能表电源端子均连接在A相电源。

所述屏蔽箱B中由AC220V UPS电源21、单/三相电能表22、HPLCⅡ型采集器23和隔离耦合单元24组成。其中：UPS电源21与单/三相电能表22和HPLCⅡ型采集器23的电源连接线连接，提供AC220V电源；HPLCⅡ型采集器23的458接口与单/三相电能表22的485端口连接；单/三相电能表22的电源端子还与隔离耦合单元24连接；隔离耦合单元24通过SMA射频接口接入外部射频线连接单元。

需要注意的是，I型集中器、三相电能表电源端子为三相四线制，实施例中，所述I型集中器、三相电能表的电源端子均连接在A相电源。

所述射频线连接单元由固定衰减器31、可调衰减器32和固定衰减器33组成。屏蔽箱A输出的一个SMA射频接口通过射频连接线与固定衰减器31的一端连接，与屏蔽箱B输出的一个SMA射频接口通过射频连接线固定衰减器33的一端连接，固定衰减器31和固定衰减器33均采用30dB固定衰减器，通过可调衰减器32连接，可调衰减器32可采用90dB步进可调衰减器。需要说明的是，实施例中，可将固定衰减器直接拧在屏蔽箱输出的一个SMA接口上固定，并置于屏蔽箱外，以方便操作，当然也可根据需求放置在屏蔽箱内。

其中，隔离耦合单元14和24均由X1接口、电容Cx、信号变压器T1、电阻R、稳压管TVS和射频头JA组成。其中，X1接口用于连接I型集中器或单/三相电能表引出的AC220V电源，X1接口的一端(AC220V电源一路)与电容Cx一端连接，电容Cx另一端与信号变压器1脚连接；X1接口的另一端(AC220V电源另一路)与电阻R一端连接，电阻R另一端与信号变压器2脚连接；信号变压器3脚、4脚分别于与稳压管TVS并联连接后与射频头JA连接，从而完成X1接口到JA的转换。其中，X1接口可采用2脚插座或接线端子，其2个管脚间距大于6mm。其中，X1接口可采用两脚插座或两脚接线端子，其两个管脚的间距大于6mm。

需要说明的是，HPLCⅡ型采集器23和HPLC主节点通信模块13组成宽带HPLC通信单元，即被测对象。其中，单/三相电能表22作为被测对象HPLCⅡ型采集器23的测试载体，它们的电源是连接在一起的作为载波通信的物理信道。单/三相电能表为可选项，即采用单相电能表、三相电能表均可。

还需要说明的是，屏蔽箱A、B两箱内的固定衰减器的数值可以不同，两者之和范围在40-60dB之间比较合适。此处依据国家相关标准要求抗衰减能力在85dB以上，各厂家生产的模块性能一般90-120dB范围，所以可调的总衰减值要涵盖这个范围，即固定40-60dB加上可调最大90dB，范围在40dB-150dB范围的性能都可以测试。

上述宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统的测试原理如下：

结合图1所示，按照实施例中提供的抗衰减性能测试系统，I型集中器通过内嵌的HPLC主节点通信模块(被测对象)经射频线连接单元与HPLCⅡ型采集器(被测对象)进行载波通信的方式来获取Ⅱ型采集器下端连接的单/三相电能表电量等数据。为了衡量I型集中器中主节点HPLC通信模块和HPLCⅡ型采集器的HPLC载波通信的抗衰减性能，在通信线路中(射频线连接单元)增加衰减信号强度的衰减器(固定和可调衰减器)，通过手动抄表方式让主节点HPLC通信模块与Ⅱ型采集器进行载波通信，并在数据通信过程中，调整通信线路中所加衰减值，找到I型集中器中主节点HPLC通信模块和Ⅱ型采集器HPLC载波通信的临界状态，此时，线路中的衰减值即可认定为该I型集中器主节点HPLC通信模块和HPLCⅡ型采集器的抗衰减性能。这里的临界状态可设定为抄表通信10次，抄表成功次数小于9次。

基于上述宽带HPLC通信单元抗衰减性能测试系统，具体测试方法如下：

将HPLC主节点通信模块(即主节点HPLC通信模块)嵌入I型集中器中，被测HPLCⅡ型采集器的电源和485接线线束与单/三相电能表电源和485端子连接。开启UPS分别给I型集中器、Ⅱ型采集器和单/三相电能表供电。

通过I型集中器具有的手动按键和观察显示屏配置被测Ⅱ型采集器所连接的单/三相电能表(从设备)的档案信息，其中的档案信息主要包括从设备的地址、通信方式、通信速率和通信协议，等待1-2min，使得HPLC主节点通信模块和HPLCⅡ型采集器进入组网通信状态。为了确认是否组网，可以通过I型集中器的按键进行手动抄表，当能够抄到Ⅱ型采集器所连接的单/三相电能表当前电量信息时，确认为通信状态，然后进行手动抄表操作，同时增加线路上可调衰减器的衰减值，在抄表过程中，调整线路中所加衰减值(可调衰减器初始数值配置为0)，找到主节点HPLC通信模块与Ⅱ型采集器通信的临界状态(抄表通信10次，抄表成功次数小于9次为临界状态)，此时，线路中固定衰减值加上可调衰减值之和即为该组HPLC主节点通信模块和HPLCⅡ型采集器的抗衰减性能。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。