一种电力载波通信模块功率灵敏度测试系统 |
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| 申请号 | CN201910342700.1 | 申请日 | 2019-04-26 | 公开(公告)号 | CN109981140B | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | 深圳芯珑电子技术有限公司; | 发明人 | 张智翔; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开一种电 力 线载波通信模 块 功率灵敏度测试系统，对 电能 表与集中器之间传送的功率电平进行测试；包括： 滤波器 、 耦合器 、 衰减器 ；所述的滤波器为分别设置在市电进入 电能表 和市电进入集中器的电源线上的EMI电源线滤波器；连接在电能表与集中器之间的电力线为屏蔽线；所述的耦合器设置在屏蔽线两端分别与电能表或集中器相连处；所述的衰减器为设置在屏蔽线上SMA型步进式同轴衰减器。利用本发明的系统可以优化人员安排，测试系统可重复使用，且不易出错，测试结果能够直接观察出来，节省人力。用于验证电表模块功率灵敏度性能。其结构较为简单，通过更换耦合器就可以实现频带的切换。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统，对电能表与集中器之间传送的功率电平进行测试；其特征在于：在纯净的电力环境下，通过测试电能表为实现自动抄表而设置的利用电力线载波通信的电力线载波通信模块的功率电平；包括：滤波器、耦合器、衰减器； |
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| 说明书全文 | 一种电力载波通信模块功率灵敏度测试系统技术领域背景技术[0002] 对于电力线载波设备通讯性能进行测试能够为企业生产和发展提供改进的动力以及数据支持。其工作原理是利用电力线路为通讯介质，在电力线路中将数据调制为固定频率信号并通过固定的耦合器进行通讯。可用于实验室环境搭建，模拟现场应用情况。测试模块在自然环境下衰减信号造成通讯不良的情况。 [0003] 电力市场安装了大量的远程数据采集终端（如：集中器，配变，负控等）设备，这些设备安装使用的年代跨度大，从起初的电力窄带载波通讯到如今的宽带载波通讯。由于测试频段不同，宽带和窄带的不同测试方法以及测试环境的改变容易造成测量数据不准确。传统的方法是利用示波器和频谱仪去观察每个模块的发射功率以及信号波形，这样效率慢而且不能排除的仿真环境造成的干扰。 [0004] 为提供符合国网窄带模块通讯灵敏度的生产测试以及宽带模块通讯灵敏度的生产测试，减少测试环节损耗的工时，提高测试的精确度，需要搭建一个可在宽带与窄带中切换且具有多路抄表能力的电力线载波通讯模块功率灵敏度测试系统。 发明内容[0005] 本发明的目的是提供一种电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统。 [0006] 本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是一种电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统，对电能表与集中器之间传送的功率电平进行测试；包括： [0008] 所述的滤波器为分别设置在市电进入电能表和市电进入集中器的电源线上的EMI电源线滤波器； [0009] 连接在电能表与集中器之间的电力线为屏蔽线； [0010] 所述的耦合器设置在屏蔽线两端分别与电能表或集中器相连处； [0011] 所述的衰减器为设置在屏蔽线上SMA型步进式同轴衰减器。 [0012] 利用本发明的系统可以优化人员安排，测试系统可重复使用，且不易出错，测试结果能够直接观察出来，节省人力。用于验证电表模块功率灵敏度性能。其结构较为简单，通过更换耦合器就可以实现频带的切换。 [0013] 进一步的，上述的电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统中：所述的电能表为单相电表。 [0015] 进一步的，上述的电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统中：所述的耦合器为窄带载波耦合器，包括变压器RFT1，在所述的变压器RFT1高压端与输入相线之间设置有抑制50HZ以上信号的滤波器，所述的变压器RFT1低压端通过SMA接口接屏蔽线。 [0016] 进一步的，上述的电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统中：所述的抑制50HZ以上信号的滤波器包括电阻R11、R12、R13、电容C11、C12、C13、C14和单刀双掷开关SW11； [0017] 所述的电阻R13设置在输入相线之间，电阻R11、R12、和电容C11的一端与输入相线中L1相相连，电阻R11、R12相互连接，并与电容C12、C13的一端相连，电容C12、C13的另一端接单刀双掷开关SW11的1号引脚上，单刀双掷开关SW11的2、3号引脚分别接相线的两相；电容C11的另一端与电容C14的一端相连，电容C14的另一端接输入相线中的N1相； [0018] 电容C4的两端分别接变压器RFT1的1、2号引脚。 [0019] 进一步的，上述的电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统中：所述的耦合器为宽带载波耦合器，包括耦合变压器T1，所述的耦合变压器T1为三绕组变压器，其原边采用压敏电阻RV1对其进行保护并间设置有抑制50HZ信号以及低频信号的第二滤波器，在其一组次级线圈上加入瞬态二极管D1对其进行保护，然后通过SMA接口接屏蔽线。 [0020] 进一步的，上述的电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统中：所述的第二滤波器包括电阻R1、R2、R3、R4、电容C1、C2、C3、C4、和单刀双掷开关SW1； [0021] 电阻R1、R2、R4以及电容C1的一端与输入相线中L1相相连，电阻R1、R2的另一端相互连接，并与电容C2、C3的一端相连，电容C2、C3的另一端接单刀双掷开关SW1的1号引脚上，单刀双掷开关SW1的2、3号引脚分别接相线的两相；电阻R4和电容C1的另一端分别接耦合变压器T1原边阳极，耦合变压器T1原边阴极接电容C4、电阻R3的一端，电容C4、电阻R3的另一端与输入相线中N1相相连。 附图说明[0023] 附图1是本发明测试系统框图。 [0024] 附图2是本发明使用的窄带耦合器原理图。 [0025] 附图3是本发明使用的宽带耦合器原理图。 具体实施方式[0026] 实施例1，如图1所示，是一种检测电能表中电力线载波通信模块功率灵敏度的系统，本实施例中，通过测试电能表为实现自动抄表而设置的利用电力线载波通信的电力线载波通信模块的功率电平，测试电力线载波通信模块的性能。 [0027] 如图1所示，为了使测试环境纯净，在系统中设置了EMI电源线滤波器，为电能表和集中器提供纯净的电源，本实施例中，市电先经过继电器保护开关以后进入到测试系统，本实施例中，采用三相电供电，每相采用一台单相电表计量，然后通过连接到集中器的电力线将载波通信模块输出的载波信号传送到集中器。如图1所示：本实施例的电力线载波通信模块功率灵敏度测试系统，对电能表与集中器之间传送的功率电平进行测试；包括： [0028] 滤波器、耦合器、衰减器； [0029] 本实施例中，滤波器为分别设置在市电进入电能表和市电进入集中器的电源线上的EMI电源线滤波器；由于采用的是三相电，因此，在继电器保护开关后，先采用一台EMI电源线滤波器对三相电进行滤波，为集中器和电表提供纯净的电能，在进入每台单相电表前，还采用另外一台EMI电源线滤波器进行滤波，每台单相电表使用一个EMI电源线滤波器，为集中器供电时，也使用一台EMI电源线滤波器再次滤波，力争为电能表和集中器提供纯净的电能，杜绝干扰。本实施例中，利用EMI电源滤波器隔离外部信号对实验环境的干扰，同时防止测试单元之间的相互干扰。 [0030] 连接在电能表与集中器之间的电力线为屏蔽线；耦合器设置在屏蔽线两端分别与电能表或集中器相连处；衰减器为设置在屏蔽线上SMA型步进式同轴衰减器。 [0031] 具体的，本实施例中，电力线将载波通信模块功率灵敏度测试可以表现为系统的功率电（dbmV），通过改变系统功率电平可以确定模块本身的功率灵敏度。其基本原理是将正常发送波形在通过耦合器后进行衰减，使得集中器以及终端只能接收到被衰减后的信号，如确定终端能接受并识别，可确定模块的功率灵敏度性能正常。 [0032] 测试环境利用两组SMA型步进式同轴衰减器可在不中断电路的情况下以1dB步进的形式调节电路的信号电平，可用于调整测试系统中的功率电平，具有体积小、精度高、稳定可靠等特点。可根据用户需求确定衰减量，调整系统衰减值。 [0033] 测试环境提供耦合器替换口，可自由选择窄带耦合器或者宽带耦合器。一个测试平台理论上可以搭载数十个电表终端模块，再对集中器写入地址后可重复使用。工作人员只要反复在电表上插入新模块，集中器自动抄读后数据返回接收终端，即为抄读成功。 [0034] 如附图1所示，本实施例中，主要工作器件包括：EMI滤波器、耦合器、衰减器、集中器、屏蔽线、电能表，市电接入继电器保护开关，在保护开关闭合以后，使用EMI电源线滤波器可以对高频的干扰信号有较大阻碍作用，减少外界对通讯通道的干扰。集中器接入通过MI电源线滤波器的三相四线与耦合器并联。耦合器分为A,B,C分别为一相电能表输出，隔离且模拟通讯过程，加入衰减器可选择通讯通道衰减值。耦合器与衰减器之间需用屏蔽线相连，减少外部干扰，衰减器表面接地防止信号通过外壳流向耦合器。通过衰减器后需再加入一个同类型的耦合器输出。电能表接入通过滤波器的相线与零线后与耦合器输出端并联。市电三相电接入后通过继电器保护开关，作为系统供电主开关。EMI电源线滤波器可以有效隔绝外部高频信号干扰，集中器与电能表电力线接入滤波器输出的干净电源，接入耦合器，高压侧接线完成。通过耦合器隔离后能够在屏蔽线处接入SMA型步进式同轴衰减器，衰减器可以选择需要衰减的值，提供功率灵敏度测试。 [0035] 使用本测试平台测试主要包括测试电能表模块功率灵敏度和测试集中器模块功率灵敏度两个产品测试。期中： [0036] 测试电能表模块功率灵敏度时采用以下步骤： [0037] 1、准备一套通过国家电网测试通过的集中器模块以及电能表模块（以下称为基准模块），以及待测试的电能表模块若干。 [0038] 2、将基准模块放入测试环境中，通过调整衰减器得出：最大组网灵敏度、最大接收灵敏度、最大通讯灵敏度。（此处数据作为基准数据，用于判断待测模块性能）。 [0039] 本实施例中，最大组网灵敏度、最大接收灵敏度、最大通讯灵敏度分别按照如下方式确定： [0040] 组网最大灵敏度：将衰减器衰减值调至最大值后上电，由于衰减过大集中器模块和电能表模块之间无法组网。此时减少衰减器的衰减值，观察后台报文。逐渐减少衰减值，直至集中器模块上报PC端组网成功报文，记录此时的衰减值，为组网最大灵敏度。 [0041] 最大接收灵敏度测试方法：模块之间组网成功后，将衰减器衰减值调至最大值，由于衰减过大集中器模块和电能表模块之间通讯。当测试电能表模块时，控制集中器模块对电能表模块发送抄送指令并逐渐减小衰减器的衰减值。监控电能表模块，观察模块是否接收并处理抄送指令。当电能表模块识别指令并发送数据报文，记录下此时的灵敏度为最大接收灵敏度。 [0042] 最大发送灵敏度测试方法：模块之间组网成功后，在两个衰减器之间接入频谱仪。 当测试电能表模块时，将电能表模块方向的衰减器调零；将集中器模块方向的衰减器增加5‑10 dBuV（可以有效观察电能表的发送功率）。控制集中器模块发总抄送指令，当电能表模块接收后会发送返回指令。将频谱仪调至保持最大值。抓取波形平稳的图像，记录当前频段的灵敏度。 [0043] 3、取下基准模块中的电能表模块，更换成待测试的电能表模块进行测试。得出：最大组网灵敏度、最大接收灵敏度、最大通讯灵敏度。对比基准数据以及用户需求，判断可接受灵敏度误差范围，决定测试模块性能好坏。将测试模块的结果和同等环境下的对比模块测试结果进行对比。将误差≥5内的判断为灵敏度性能正常。其余模块送至研发处理。 [0044] 4、此方法可利用集中器组网功能，实现多个电能表同时测试，提高测试效率。 [0045] 测试集中器模块功率灵敏度时包括以下步骤： [0046] 1、准备一套通过国家电网测试通过的集中器模块以及电能表模块（以下称为基准模块），以及待测试的集中器模块若干。 [0047] 2、将基准模块放入测试环境中，通过调整衰减器得出：最大组网灵敏度、最大接收灵敏度、最大通讯灵敏度。（此处数据作为基准数据，用于判断待测模块性能）。 [0048] 3、取下基准模块中的集中器模块，更换成待测试的集中器模块进行测试。得出：最大组网灵敏度、最大接收灵敏度、最大通讯灵敏度。对比基准数据以及用户需求，判断可接受灵敏度误差范围，决定测试模块性能好坏。 [0049] 本实施例中，可以使用窄带耦合器或者宽带耦合器。 [0050] 窄带耦合器如图2所示：变压器RFT1高压端（原边）设置有抑制50HZ以上信号的滤波器，变压器RFT1低压端（副边）通过SMA接口接屏蔽线。滤波器抑制50HZ信号以及高频信号。频谱曲线可由频谱仪扫出。 [0051] 根据使用需求，L1焊点可以选择接入电能表/集中器中的ABC三相中任意一相，N1焊点接入 电能表/集中器中N相;使用变压器隔离高压，使测试操作部分（衰减器）处于低压状态，保障测试环境安全。SMA口接入屏蔽线。 [0052] 抑制50HZ以上信号的滤波器包括电阻R11、R12、R13、电容C11、C12、C13、C14和单刀双掷开关SW11；电阻R13设置在输入相线之间，电阻R11、R12、和电容C11的一端与输入相线中L1相相连，电阻R11、R12相互连接，并与电容C12、C13的一端相连，电容C12、C13的另一端接单刀双掷开关SW11的1号引脚上，单刀双掷开关SW11的2、3号引脚分别接相线的两相；电容C11的另一端与电容C14的一端相连，电容C14的另一端接输入相线中的N1相；电容C4的两端分别接变压器RFT1的1、2号引脚。 [0053] 本实施例使用的宽带耦合器如图3所示：耦合变压器采用的是三绕组变压器，变压器高压端（原端）设置第二滤波器，第二滤波器抑制50HZ信号以及低频信号。频谱曲线可由频谱仪扫出。在市电时还加入压敏电阻RV1对高压端电路进行保护，加入瞬态二极管D1对变压器进行保护。 [0054] 根据使用需求，L焊点可以选择接入电能表/集中器中的A BC三相中任意一相，N焊点接入电能表/集中器中N相;使用变压器隔离高压，使测试操作部分（衰减器）处于低压状态，保障测试环境安全。SMA口接入屏蔽线。 [0055] 第二滤波器包括电阻R1、R2、R3、R4、电容C1、C2、C3、C4、和单刀双掷开关SW1；电阻R1、R2、R4以及电容C1的一端与输入相线中L1相相连，电阻R1、R2的另一端相互连接，并与电容C2、C3的一端相连，电容C2、C3的另一端接单刀双掷开关SW1的1号引脚上，单刀双掷开关SW1的2、3号引脚分别接相线的两相；电阻R4和电容C1的另一端分别接耦合变压器T1原边阳极，耦合变压器T1原边阴极接电容C4、电阻R3的一端，电容C4、电阻R3的另一端与输入相线中N1相相连。 |
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