低壓電力線載波通信試驗方法及其試驗系統的製作方法
2023-08-04 00:26:31 1
專利名稱：低壓電力線載波通信試驗方法及其試驗系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及低壓電力線載波通信試驗系統，通過模擬現場線路環境，檢 測載波電能表和其它載波通信產品的低壓載波通信能力的一種試驗方法。屬 於低壓電力線載波通信測試技術領域。
背景技術：
低壓電力線載波通信是指通過載波方式將模擬或數位訊號加載到低壓 輸電線路上迸行信號傳輸的技術。由於低壓輸電線路上的信號衰減特性和幹 擾特性非常複雜，而且隨機性、時變性大，難以找到一個準確的解析式或數 學模型加以描述和分析。因而，對低壓電力線載波通信性能的測試一直沒有 找到有效的方法。目前，對低壓電力線載波通信性能、技術指標因缺乏先進 的手段和測試設備，尚難於進行系統的定量測試。對載波電能表和類似產品 的載波通信性能的測試，只能局限於定性的檢測，或是採用安裝現場後測試 其通訊成功率再去評判其通信性能。測試方法和測試結論缺乏推廣意義，因 而影響對該類產品的性能評判和大面積推廣應用。
發明內容
本發明的目的旨在克服現有技術所存在的上述缺陷，提出一種用於測試 低壓電力線載波通信性能的試驗方法。該方法測量範圍覆蓋低壓電力線載波
通信頻段9kHz 500kHz。該方法同時提供了一種可供測試載波性能的試驗平 旮。在該平臺上，通過模擬低壓電力線線路環境，提出了測試載波通信性能 主要性能指標，包括發送電平測試、接收靈敏度測試以及抗幹擾測試、低壓 線路阻抗變化測試等的實現方案。該測試方案基於載波發送器與載波接收器 之間進行通信的低壓電力線路上進行，不涉及載波通信的實現形式和內部通信協議，具有良好的可操作性。這些測試項目是通過測試系統內部軟體所控 制，可實現單步測試或全部測試。可以對系統中的設備進行主要技術參數的設置和査詢；實現對本系統的權限管理、測試方案設置、測試結果判斷及保 存、數據查詢、報表生成、列印等通用管理功能。本發明的技術解決方案低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是該試驗方法包括如下測試方法i載波發送電平在線測試方法、ii載波接收靈敏 度在線測試方法、iii載波通信抗幹擾在線測試方法、iv低壓線路阻抗變化在 線測試方法，所述的i載波發送電平在線測試方法，載波發送控制由計算機實現，載 波發送電平用頻譜儀進行測量。由於載波通信在低壓線路上進行，而頻譜儀 僅能測量低電平信號，所以需要一套隔離裝置來隔離電氣線路，同時需要一 套耦合裝置來耦合載波信號。參考GB/T 6113 F2中規定的人工電源網絡構 成，利用50uH與5Q的串聯迴路和50Q並聯的V型人工電源網絡，將載波 信號從低壓線路中分離出來，人工電源網絡保證測試數據滿足規範要求且具 有可比性。所述的ii載波接收靈敏度在線測試方法，由於載波通信基於兩種通信方式 進行，過零觸發通信方式和不過零觸發通信方式，需要建立一組同頻鎖相雙 路隔離試驗電源線路。利用電源逆變裝置產生另一組電源環境，通過鎖相技 術實現兩組電源的同頻鎖相，保證被測試載波發送器和載波接收器在同頻但 隔離的電源環境中進行測試。接收靈敏度在線測試方案的另一關鍵點是載波信號在線衰減裝置。程控 衰減器直接連接到兩路隔離電源之間，僅對載波信號進行衰減。衰減單元由 電阻網絡構成，可以保證載波頻率範圍內頻響一致，多級串聯的電阻網絡保 證足夠的衰減量。載波隔離器保證載波收發信號之間的隔離度滿足靈敏度測 試要求。所述的iii載波通信抗幹擾在線測試方法，載波通信抗幹擾測試的核心是 噪聲模擬器，.而噪聲模擬器的核心是任意波形發生器，可以產生各種噪聲脈 衝信號。外加功率放大器和電網同頻觸發裝置，產生過零觸發信號，觸發噪 聲信號同頻輸出或異頻輸出，可以模擬電網同頻幹擾和異頻幹擾。所述的iv低壓線路阻抗變化測試方法，低壓線路阻抗測試的核心是阻抗模 擬器，通過在線測試家用電器阻抗特性，建立相應的電參數模型，再按照低 壓電力線阻抗分布的不同的拓撲結構形式，通過預先設定的控制手段，模擬 線路阻抗變化特性。本發明的優點提出了低壓電力線載波通信試驗的一種新方法及其實現方案，使得載波通信產品有了一個可以比較的試驗平臺，對載波大面積推廣應用起到了一定的保障和監督作用。採用了GB/T6113F2規定的人工電源網 絡參數模型，標準化程度高，測試數據具有可比性；採用了改變載波通信信 道參數的辦法進行試驗，避免了採用不同的載波通信方案帶來的試驗問題； 採用了雙路同頻鎖相隔離電源系統，實現了在線靈敏度測試；採用了噪聲模 擬器模擬實際噪聲幹擾環境，使得試驗隨時可以進行，不受外部天氣等環境 因數影響；採用了線路阻抗模擬器，可以模擬實際線路阻抗變化環境，使得 載波通信對線路阻抗變化的分析成為可能。
附圖1是低壓電力線載波通信試驗系統組成框圖。附圖2載波發送電平在線測試方法的示意圖。附圖3 —種人工電源網絡示意圖。附圖4載波接收靈敏度在線測試方法的示意圖。附圖5載波通信抗幹擾在線測試方法的示意圖。附圖6低壓線路阻抗變化在線測試方法的示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
對照附圖1，其結構是試驗系統中的載波發送裝置的載波信號輸出端與程控 衰減裝置的信號輸入端相接；程控衰減裝置的信號輸出端與被測載波接收裝置的 信號輸入端相接；被測載波接收裝置在接收到正確的載波信號並解碼後，通過被 測載波接收裝置的信號輸出端再發送載波信號進行回復通信；載波發送裝置發送 的載波電平和被測載波接收裝置發送的載波電平端均通過人工電源網絡耦合取 樣後接入頻譜儀接收機進行測量；計算機通過頻譜儀接口讀取載波電平測試數 據；被測載波接收裝置的輸入端一路與噪聲模擬器相接，噪聲模擬器接計算機控 制；被測載波接收裝置的輸入端另一路與阻抗模擬器相接，阻抗模擬器接計算機 控制；淨化電源的輸出端分別送到兩路載波隔離電源裝置，保證兩路電源同頻鎖 相工作並具有載波隔離作用，作為同頻鎖相低壓測試載波通信線路，其中一路隔 離的電源作為被測載波發送裝置的工作電源，另一路電源作為被測載波接收裝置 的工作電源。示波器用來觀察載波信號。低壓電力線載波通信試驗方法，包括如下測試方法 i載波發送電平在線測試方法對照圖2，載波發送裝置的控制由計算機接口完成。當計算機發出載波通信 命令時，載波發送裝置發送載波信號，載波信號在載波信道上傳輸，傳送到被測 載波接收裝置，載波接收裝置接收到正確的載波信號並解碼後，再發送載波信號 進行應答方式通信，這樣構成了載波通信的基本形式。載波發送裝置發送的載波電平和載波接收裝置發送的載波電平都通過人工 電源網絡由耦合裝置取樣，由頻譜儀接收機進行測量。一種人工電源網絡如圖3所示，人工電源網絡給出了一個適當的測試環境， 保證測試數據具有可比性。頻譜儀具有高靈敏度大動態範圍接收能力，適當的設置頻譜儀參數可以得 到正確的測試結果。計算機通過頻譜儀接口讀取載波電平測試數值。 ii載波接收靈敏度在線測試方法對照圖4，載波發送裝置的控制由計算機接口完成。當計算機發出載波通信命令時，載波發送裝置發送載波信號，載波信號經過載波信號程控衰減裝置傳送到被測載波接收裝置，載波接收裝置在接收到正確的載波信號並解碼後，再發送載波信號進行應答方式通信。計算機控制載波收發裝置的通信過程，記錄發送和接收的次數以及錯誤碼數，計算通信誤碼率的大小。通信誤碼率=通信失敗的碼數+通信總的碼數 (公式1)程控衰減器受計算機控制，程控衰減器的衰減量可以改變，用於調節載波發送信號的大小，也就改變了載波接收端的信噪比，引起載波通信誤碼率上升，當達到設定的誤碼率時，此時的衰減值與接收靈敏度相關。計算機讀取衰減器數值，根據載波發送電平和衰減數值計算出載波接收靈敏度。載波接收靈敏度=載波發送電平+衰減倍數 (公式2)衰減倍數=10*鵬/2° (公式3) iii載波通信抗幹擾在線測試方法對照附圖5，在被測載波接收裝置的輸入端，噪聲模擬器施加一定級別的噪聲 信號對載波發送裝置發送的載波信號進行幹擾，噪聲模擬器受計算機控制。噪聲模擬器可以產生白噪聲、有色背景噪聲、窄帶噪聲、同步和異步周期性 脈衝噪聲及隨機脈衝噪聲，噪聲模擬器的輸出頻率和幅度可以改變。計算機預先 設定了 1級到30級的噪聲強度，對應噪聲模擬器不同的輸出電平、輸出頻率和 波形。可以按照需要修改噪聲強度定義標準。在載波通信過程中，施加不同級別的噪聲，記錄噪聲幹擾下的誤碼率變化數 據，作為載波收發設備的抗噪聲幹擾能力的判斷依據。載波通信誤碼率的計算方法等同載波接收靈敏度中通信誤碼率計算公式。 iv低壓線路阻抗變化在線測試方法對照附圖6，在載波接收裝置的輸入端，阻抗模擬器並接在載波迴路上，模 擬電力線負載阻抗，阻抗模擬器受計算機控制。.阻抗模擬器可以設定不同類型阻抗的拓撲結構，按照單元阻抗並聯和串聯 的不同組合模型，產生載波頻率下的等效阻抗，並用計算機預先設定為1級到30 級阻抗模型。可以根據需要修改阻抗模型定義要素。在載波通信過程中，改變阻抗模擬器的級別，也就改變了載波通信信道的 環境參量，也就改變了通信誤碼率，計算機記錄不同阻抗級別下的誤碼率，從而 判定載波收發設備抗線路負載阻抗變化能力。載波通信誤碼率的計算方法等同載波接收靈敏度中通信誤碼率計算公式。
權利要求
1、低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是該試驗方法包括如下測試方法i載波發送電平在線測試方法、ii載波接收靈敏度在線測試方法、iii載波通信抗幹擾在線測試方法、iv低壓線路阻抗變化在線測試方法。
2、 根據權利要求1所述的低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是所述 的i載波發送電平在線測試方法，載波發送電平用頻譜儀進行測量，用一套 隔離裝置來隔離電氣線路，同時用一套耦合裝置來耦合載波信號，參考GB/T 6113 F2中規定的人工電源網絡構成，利用50yH與5Q的串聯迴路和50Q 並聯的V型人工電源網絡，將載波信號從低壓線路中分離出來，人工電源網 絡保證測試數據滿足規範要求且具有可比性。
3、 根據權利要求l所述的低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是所述 的ii載波接收靈敏度在線測試方法，是建立一組同頻鎖相雙路隔離試驗電源 線路，利用電源逆變裝置產生另一組電源環境，通過鎖相技術實現兩組電源 的同頻鎖相，保證被測試載波發送器和載波接收器在同頻但隔離的電源環境 中進行測試。
4、 根據權利要求l所述的低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是所述 的ii載波接收靈敏度在線測試方法，程控衰減器直接連接到兩路隔離電源之 間，僅對載波信號進行衰減，衰減單元由電阻網絡構成，保證載波頻率範圍 內頻響一致，多級串聯的電阻網絡保證足夠的衰減量，載波隔離器保證載波 收發信號之間的隔離度滿足靈敏度測試要求。
5、根據權利要求1所述的低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是所述 的iii載波通信抗幹擾在線測試方法，用波形發生器產生各種噪聲脈衝信號， 外加功率放大器和電網同頻觸發裝置，產生過零觸發信號，觸發噪聲信號同頻輸出或異頻輸出，模擬電網同頻幹擾和異頻幹擾。
6、根據權利要求l所述的低壓電力線載波通信試驗方法，其特徵是所述 的iv低壓線路阻抗變化測試方法，用阻抗模擬器通過在線測試家用電器阻抗 特性，建立相應的電參數模型，再按照低壓電力線阻抗分布的不同的拓撲結 構形式，通過預先設定的控制手段，模擬線路阻抗變化特性。
7、低壓電力線載波通信試驗系統，其特徵是試驗系統中的載波發送裝置的 載波信號輸出端與程控衰減裝置的信號輸入端相接；程控衰減裝置的信號輸出端 與被測載波接收裝置的信號輸入端相接；被測載波接收裝置在接收到正確的載波 信號並解碼後，通過被測載波接收裝置的信號輸出端再發送載波信號進行回復通 信；載波發送裝置發送的載波電平和被測載波接收裝置發送的載波電平均通過人 工電源網絡耦合取樣後接入頻譜儀接收機進行測量；計算機連接頻譜儀接口讀取 載波電平測試數據；被測載波接收裝置的輸入端一路與噪聲模擬器相接，噪聲模 擬器接計算機控制；被測載波接收裝置的輸入端另一路與阻抗模擬器相接，阻抗 模擬器接計算機控制；淨化電源的輸出端分別送到兩路載波隔離電源裝置，其中 一路隔離的電源作為被測載波發送裝置的工作電源，另一路電源作為被測載波接 收裝置的工作電源。
全文摘要
本發明是低壓電力線載波通信試驗方法及其試驗系統，試驗方法包括如下測試方法i載波發送電平在線測試方法、ii載波接收靈敏度在線測試方法、iii載波通信抗幹擾在線測試方法、iv低壓線路阻抗變化在線測試方法，試驗系統包括載波發送裝置、程控衰減裝置、被測載波接收裝置、人工電源網絡、頻譜儀接收機、計算機、頻譜儀、噪聲模擬器、阻抗模擬器、淨化電源。優點採用了GB/T 6113 F2規定的人工電源網絡參數模型，標準化程度高，測試數據具有可比性；避免採用不同的載波通信方案帶來的試驗問題；實現在線靈敏度測試；試驗隨時進行，不受外部天氣等環境因數影響；模擬實際線路阻抗變化環境，使得載波通信對線路阻抗變化的分析成為可能。
文檔編號H04B3/46GK101404523SQ20081023439
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者陸建友, 顏庭喬 申請人:南京新聯電子股份有限公司;南京新聯電訊儀器有限公司