本發(fā)明涉及低壓電力線載波通信抄表涉及的載波芯片、通信模塊、計(jì)量表計(jì)、集中抄表等的檢測裝置，具體為低壓電力載波模塊模擬檢測裝置。

背景技術(shù)：

在智能電網(wǎng)抄控領(lǐng)域，國內(nèi)外電力企業(yè)先后對低壓用電戶開展了大規(guī)模的自動化集中抄表和遠(yuǎn)程控制建設(shè)，我國南方電網(wǎng)和國家電網(wǎng)兩大電網(wǎng)公司也建設(shè)了規(guī)模龐大的低壓集中抄表網(wǎng)絡(luò)。低壓電力線載波通信由于其可以直接利用電力線網(wǎng)絡(luò)無須額外增加人工和物料成本等優(yōu)點(diǎn)，在低壓集抄表建設(shè)中得到廣泛的應(yīng)用。然而由于載波通信抄表涉及的載波芯片、通信模塊、計(jì)量表計(jì)、集成抄表等設(shè)備供應(yīng)廠商眾多，技術(shù)水平不一，加之國內(nèi)用電網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性對載波通信質(zhì)量的影響，綜合上述因素，各地電力企業(yè)集中抄表的實(shí)際抄表效果理想程度具有極大的差異，抄表效果難以考核。

為了嚴(yán)格控制這些抄表通信設(shè)備的質(zhì)量，部分省級電力企業(yè)也建設(shè)了載波通信實(shí)驗(yàn)室，對相關(guān)模塊進(jìn)行入網(wǎng)檢測。但這些檢測還只是針對模塊進(jìn)行了結(jié)構(gòu)尺寸的互換性、功率損耗、功能等檢驗(yàn)測試，通常以單體模塊為測試對象，未能從整個載波通信網(wǎng)絡(luò)整體上進(jìn)行測試，因此不能對組網(wǎng)后的實(shí)際整體使用效果進(jìn)行考察。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)以單體模塊為測試對象，未能從整個載波通信網(wǎng)絡(luò)整體上進(jìn)行測試，因此不能對組網(wǎng)后的實(shí)際整體使用效果進(jìn)行考察的問題，建立一種低壓電力線載波通信仿真檢測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)——低壓電力載波模塊模擬檢測裝置，以整個載波通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為總體對象，仿真模擬載波通信抄表的應(yīng)用過程，以實(shí)際應(yīng)用結(jié)果為依據(jù)，對不同廠商的載波通信模塊及其抄表網(wǎng)絡(luò)功能性能進(jìn)行比較和效果判定，為電力企業(yè)建設(shè)集中抄表過程中甄別選用優(yōu)質(zhì)高效的通信產(chǎn)品提供有效的依據(jù)。

本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：低壓電力載波模塊模擬檢測裝置，包括三相配電柜，一個集中器通信柜，七個結(jié)構(gòu)相同且依次排列的載波表通信柜，與集中器通信柜通信的且安裝有抄表檢測軟件的主站（圖1中未顯示主站），用于控制集中器通信柜和各載波表通信柜的控制計(jì)算機(jī)，三相配電柜為集中器通信柜和各載波表通信柜提供主供電，220v電源為集中器通信柜和各載波表通信柜提供測量和專用設(shè)備使用電源。

載波表通信柜包括延時(shí)開關(guān)、電源隔離模塊、人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊、五路合成器、程控衰減器、頻譜儀、多表位的載波表架；三相配電柜連接延時(shí)開關(guān)，延時(shí)開關(guān)連接電源隔離模塊，電源隔離模塊連接人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊，人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊連接多表位的載波表架及五路合成器的第一路（五路合成器的每一路的功用是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，為區(qū)分五路，按描述的順序?qū)⑵涠x成第一路，第二路，……第五路），五路合成器的第二路連接程控衰減器，五路合成器的第三路（網(wǎng)線）連接頻譜儀，五路合成器的第四路連接相鄰的下一個載波表通信柜內(nèi)的程控衰減器。

集中器通信柜包括延時(shí)開關(guān)、電源隔離模塊、人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊、三路合成器、噪聲源模塊、頻譜儀、集中器架；三相配電柜連接延時(shí)開關(guān)，延時(shí)開關(guān)連接電源隔離模塊，電源隔離模塊連接人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊，人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊連接集中器架及三路合成器的第一路，三路合成器的第二路連接第一個載波表通信柜的程控衰減器，三路合成器的第三路（網(wǎng)線）連接頻譜儀，噪聲源模塊分別連接各載波表通信柜的五路合成器的第五路。

控制計(jì)算機(jī)通過rs485總線與各載波表通信柜的程控衰減器連接，控制計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線與集中器通信柜的噪聲源模塊及頻譜儀連接，控制計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線分別與各載波表通信柜的頻譜儀連接。

使用時(shí)，被測設(shè)備集中器和載波電能表分別連接到集中器架和多表位的載波表架上。該低壓電力載波模塊模擬檢測裝置的信號傳輸路徑如下：集中器發(fā)出的信號經(jīng)集中器通信柜的人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊，進(jìn)入三路合成器后，再分別送入集中器通信柜的頻譜儀（進(jìn)行顯示）和第一個載波表通信柜的程控衰減器，信號經(jīng)第一個載波表通信柜的程控衰減器后再送入第一個載波表通信柜的五路合成器，送入第一個載波表通信柜的五路合成器的信號再分成三路：一路進(jìn)入第一個載波表通信柜的人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊，進(jìn)而進(jìn)入第一個載波表通信柜的多表位的載波表架，另一路進(jìn)入第一個載波表通信柜的頻譜儀進(jìn)行顯示，再一路進(jìn)入相鄰的下一個載波表通信柜的程控衰減器；信號在相鄰的下一個載波表通信柜中的傳輸路徑與第一個載波表通信柜的相同，以此類推，直至最后一個載波表通信柜；同時(shí)集中器通信柜的噪聲源模塊分別向各載波表通信柜的五路合成器發(fā)出噪聲信號?？刂朴?jì)算機(jī)通過rs485總線控制各載波表通信柜內(nèi)的程控衰減器，同時(shí)控制計(jì)算機(jī)控制集中器通信柜內(nèi)的噪聲源模塊及集中器通信柜和各載波表通信柜內(nèi)的頻譜儀，并與集中器通信柜和各載波表通信柜內(nèi)的頻譜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。上述信號傳輸路徑是可逆的，從而實(shí)現(xiàn)從多表位的載波表架到集中器架的信號傳輸。

人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊將載波信號從低壓抄表集中器和電能表間的供電電源去偶分離；程控衰減器對分離后的通信信號施加一定幅度的衰減，噪聲源模塊施加窄帶、寬帶噪聲干擾，以模擬實(shí)際通信線路中電力線和用電設(shè)備產(chǎn)生的阻抗及各種干擾信號，最后再通過人過電源網(wǎng)絡(luò)模塊將通信信號耦合至供電電源，經(jīng)主供電線路輸入至被測設(shè)備，完成低壓抄表集中器與電能表間的通信。

電源隔離模塊來抑制電源中含有的高、低頻干擾信號，消弱環(huán)境噪聲對測試電路的影響，同時(shí)也提高了輸入、輸出電源之間的電氣隔離性能，保護(hù)后續(xù)的控制回路。

10khz~30mhz傳導(dǎo)帶寬的人工電源網(wǎng)絡(luò)為檢測網(wǎng)絡(luò)提供統(tǒng)一穩(wěn)定的50ω阻抗，將來自電網(wǎng)的干擾信號與測試電路進(jìn)一步的隔離，并將被測設(shè)備（低壓集中器及載波電能表）的載波信號去偶到測試線路，或?qū)⑹┘恿怂p和干擾后的載波信號由測試線路耦合至被測設(shè)備。

程控衰減器可在不中斷電路的情況下以1db步進(jìn)形式調(diào)節(jié)測量線路的信號電平，以調(diào)節(jié)測試系統(tǒng)中的功率電平。

該低壓電力載波模塊模擬檢測裝置可實(shí)現(xiàn)如下的檢測功能：

①抄表效率檢測，在主站的抄表檢測軟件的支持下，可分別在背景環(huán)境下、逐級增加衰減情況下以及注入噪聲信號情況下，分別考察不同環(huán)境下抄表成功率，平均抄表次數(shù)，抄表數(shù)據(jù)響應(yīng)時(shí)間等參數(shù)，以檢驗(yàn)整個仿真臺區(qū)抄表效率。

②信號接收靈敏度檢測,在通信過程中逐次增加信號衰減幅度，尋找最大可抄表衰減的臨界值，設(shè)置頻譜儀最大峰值保持，由集中器向電表發(fā)送無返回幀的廣播對時(shí)命令，記錄頻譜儀信號幅度，記為載波接收靈敏度，為避免載波通信的時(shí)變偶然性，可以多次監(jiān)測靈敏度，取數(shù)學(xué)平均值。

③路由組網(wǎng)時(shí)間檢測，清除集中器內(nèi)既有路由信息。重新設(shè)置集中器內(nèi)測量點(diǎn)參數(shù)，并將下發(fā)完成時(shí)間記為路由組網(wǎng)開始時(shí)間，周期持續(xù)的抄讀電表數(shù)據(jù)，當(dāng)抄讀數(shù)據(jù)成功率達(dá)到90%以上后，記為組網(wǎng)結(jié)束時(shí)間。計(jì)算結(jié)束時(shí)間與開始時(shí)間的時(shí)間差，記為路由組網(wǎng)時(shí)間。

④路由中繼深度檢測，在集中器和各級電表之間逐次增加衰減幅度，尋找最大衰減的臨界值，并將該最大衰減臨界值設(shè)置于各級衰減器上，通過對上一級電表的啟停及下一級是否可以成功抄見電表數(shù)據(jù)，來驗(yàn)證路由中繼關(guān)系的存在及其深度。

⑤跳頻通信檢測，載波通訊中心頻點(diǎn)采用固定頻點(diǎn)，容易受電網(wǎng)環(huán)境干擾的影響，因此一些載波廠商把載波通訊中心頻點(diǎn)頻率變成兩個，甚至多個。在主頻率受到噪聲干擾的情況下，可自動跳入副頻點(diǎn)，以避開噪聲，提高通訊成功率。通過帶通衰減及帶通放大噪聲等技術(shù)，可驗(yàn)證載波模塊的跳頻通信能力。

⑥路由路徑選擇的檢測，為適應(yīng)電網(wǎng)環(huán)境的復(fù)雜性和時(shí)變性，載波通信網(wǎng)絡(luò)一般設(shè)計(jì)具有復(fù)雜的路由路徑算法。為檢驗(yàn)載波通信路由路徑適應(yīng)能力，通過在原有路徑之間施加干擾和衰減，使得原有路徑方向無法達(dá)到，考驗(yàn)載波組網(wǎng)可否通過其他路由路徑方向達(dá)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。如圖2所示，在原有路徑之間，施加一定量的干擾和衰減，使得節(jié)點(diǎn)對節(jié)點(diǎn)通路阻斷無法到達(dá)，檢測通信能否通過或者其他路徑而完成抄表通信，并考察其路徑變換所需時(shí)間。

路由節(jié)點(diǎn)變化檢測方案在既有載波網(wǎng)絡(luò)中，增加新的電表節(jié)點(diǎn)，檢測新增節(jié)點(diǎn)可否自動加入既有載波網(wǎng)絡(luò)通信中，并考察新增節(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間，同理，通過節(jié)點(diǎn)的刪除檢驗(yàn)路由信息中節(jié)點(diǎn)信息可否剔除及其剔除時(shí)間，相關(guān)影響節(jié)點(diǎn)路由路徑的變換能力。

檢驗(yàn)測試過程采用多次測試，測試結(jié)果值取平均值。

本發(fā)明在于建立一種低壓電力線載波通信仿真檢測模擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，以整個載波通信網(wǎng)絡(luò)為總體對象，仿真模擬載波通信抄表的應(yīng)用過程，以實(shí)際應(yīng)用結(jié)果為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對不同型號載波模塊網(wǎng)內(nèi)模擬檢測分析，檢驗(yàn)各模塊抄表網(wǎng)絡(luò)在不同的信號干擾和衰減水平情況下實(shí)際抄表效果，通過橫向比較各型號載波通信模塊各項(xiàng)性能指標(biāo)實(shí)現(xiàn)對載波模塊檢測，從而實(shí)現(xiàn)對不同廠商的載波通信模塊及其抄表性能進(jìn)行比較和效果判定，為電力企業(yè)建設(shè)集中抄表系統(tǒng)過程中甄別選用優(yōu)質(zhì)高效的通信產(chǎn)品提供有效依據(jù)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為路由路徑選擇的檢測示意圖。

具體實(shí)施方式

低壓電力載波模塊模擬檢測裝置，包括三相配電柜，一個集中器通信柜m1，七個結(jié)構(gòu)相同且依次排列的載波表通信柜s1-s7，與集中器通信柜通信的且安裝有抄表檢測軟件的主站（圖1中未顯示主站），用于控制集中器通信柜和各載波表通信柜的控制計(jì)算機(jī)，三相配電柜為集中器通信柜和各載波表通信柜提供主供電，220v電源為集中器通信柜和各載波表通信柜提供測量和專用設(shè)備使用電源。

載波表通信柜包括延時(shí)開關(guān)、電源隔離模塊、人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊、五路合成器、程控衰減器、頻譜儀、多表位的載波表架；三相配電柜連接延時(shí)開關(guān)，延時(shí)開關(guān)連接電源隔離模塊，電源隔離模塊連接人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊，人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊連接多表位的載波表架及五路合成器的第一路（五路合成器的每一路的功用是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，為區(qū)分五路以方便描述，按描述的順序?qū)⑵涠x成第一路，第二路，……第五路），五路合成器的第二路連接程控衰減器，五路合成器的第三路（網(wǎng)線）連接頻譜儀，五路合成器的第四路連接相鄰的下一個載波表通信柜內(nèi)的程控衰減器。

集中器通信柜包括延時(shí)開關(guān)、電源隔離模塊、人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊、三路合成器、噪聲源模塊、頻譜儀、集中器架；三相配電柜連接延時(shí)開關(guān)，延時(shí)開關(guān)連接電源隔離模塊，電源隔離模塊連接人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊，人工電源網(wǎng)絡(luò)模塊連接集中器架及三路合成器的第一路（三路合成器的各路的定義與前述的五路合成器相同），三路合成器的第二路連接第一個載波表通信柜的程控衰減器，三路合成器的第三路（網(wǎng)線）連接頻譜儀，噪聲源模塊分別連接各載波表通信柜的五路合成器的第五路。

控制計(jì)算機(jī)通過rs485總線與各載波表通信柜的程控衰減器連接，控制計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線與集中器通信柜的噪聲源模塊及頻譜儀連接，控制計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)線分別與各載波表通信柜的頻譜儀連接。

集中器通信柜的噪聲源模塊由白噪聲發(fā)生器、可調(diào)衰減器和多路耦合器構(gòu)成。其中白噪聲發(fā)生器由窄帶白噪聲發(fā)生器和寬帶白噪聲發(fā)生器構(gòu)成，窄帶白噪聲發(fā)生器可以產(chǎn)生20hz~100khz白噪聲，寬帶白噪聲發(fā)生器可產(chǎn)生100khz~30mhz的白噪聲，覆蓋了目前我國用于低壓抄表載波芯片廠商所采用的通信頻段，對目標(biāo)測試信號可以產(chǎn)生有效的干擾。多表位的載波表架為72表位的載波表架。

集中器通信柜和載波表通信柜的各構(gòu)成模塊或器件都是公知的現(xiàn)有產(chǎn)品或現(xiàn)有技術(shù)。其三路合成器和五路合成器是北京大澤科技有限公司生產(chǎn)的市售產(chǎn)品。