一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，包括三相四线标准源及与三相四线标准源连接的噪声注入单元、载波信号衰减控制电路、电力线接入阻抗电路，所述三相四线标准源用于为噪声注入单元、载波信号衰减控制电路、电力线接入阻抗电路提供标准的三相四线电压和三相电流，所述噪声注入单元、载波信号衰减控制电路、电力线接入阻抗电路位于仿真测试台区，用于实现电能计量采集终端与智能电能表之间模拟噪声注入以及载波信号衰减、阻抗功能。本实用新型专利技术能够实现针对用电信息采集系统中采集终端与电能表之间特有的载波通信实现载波信道参数的仿真，满足用电信息采集系统仿真教学电力线载波现场环境模拟要求。

【技术实现步骤摘要】
一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置
本技术涉及电力通信
，具体是一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置。
技术介绍
当前，湖北省电力公司用电信息采集系统基本实现所有用户全采集覆盖，运行采集终端30万台，智能电能表2200万只，采集终端与电能表之间的本地通信基本采用电力线载波方式。在实际的用电信息采集系统工作环境中，随着采集终端以及电表使用规模的不断增大，随之而来的故障问题也在不断的显现出来，特别是采集终端与电能表之间的载波通信问题。为了能让现场维护人员能够快速、准确的定位采集终端与电能表之间载波通信故障原因，需要一套模拟用电信息采集设备运行现场载波环境的实验装置，对现有的用电采集系统所出现的各种载波通信故障或者问题进行模拟仿真，达到更好的实现对现场维护人员的工作技能进行培训的目的，同时也降低现场维护工作难度。
技术实现思路
本技术提供一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，能够实现针对用电信息采集系统中采集终端与电能表之间特有的载波通信实现载波信道参数的仿真，满足用电信息采集系统仿真教学电力线载波现场环境模拟要求。一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，包括三相四线标准源及与三相四线标准源连接的噪声注入单元、载波信号衰减控制电路、电力线接入阻抗电路，所述三相四线标准源用于为噪声注入单元、载波信号衰减控制电路、电力线接入阻抗电路提供标准的三相四线电压和三相电流，所述噪声注入单元、载波信号衰减控制电路、电力线接入阻抗电路位于仿真测试台区，用于实现电能计量采集终端与智能电能表之间模拟噪声注入以及载波信号衰减、阻抗功能。进一步的，所述噪声注入单元包括串接的噪声发生器电路和噪声耦合电路，所述噪声发生器电路包括依次连接的噪声源、信号放大电路、衰减电路、功率放大电路、与衰减电路连接的处理器、以及与噪声源和处理器连接的直流电源。进一步的，所述载波信号衰减控制电路包括集中器、与集中器连接的载波信号衰减器及与载波信号衰减器连接的多个载波表。进一步的，所述噪声源包括7.5V稳压二极管V2、电阻R12以及直流电源，直流电源通过电阻R12与稳压二极管V2的阴极连接，稳压二极管V2的阳极接地，通过稳压二极管V2反向导通自激产生的白噪声信号作为整个系统的噪声源。进一步的，所述信号放大电路由运放MAX4117电路构成，由噪声源输出的小信号经过信号放大电路，将噪声信号的电压幅值放大到200mV。进一步的，所述信号衰减电路由继电器TQ2-5V以及π型电阻衰减网络构成，可实现0～80dB的动态衰减范围。进一步的，所述噪声耦合电路由耦合电感L1、取样电容C32以及控制开关电路J5构成，耦合电感L1用于将系统悬浮同电力线隔离，充分保证使用者的人身安全；取样电容C32用来隔离工频同时通过射频信号；控制开关电路J5由STM32F103RBT6单片机+JW1SN继电器电路构成，用于控制噪声耦合电路与三相四线电压之间的连接和断开状态。本技术可实现电能计量采集终端与智能电能表之间载波通信参数的仿真能力，模拟噪声注入以及载波信号衰减、阻抗功能，能够还原用电信息采集系统现场通信环境，为查找故障原因以及故障排除提供强有力的支撑。附图说明图1是本技术用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置的结构示意图；图2是本技术中噪声注入单元的电路原理框图；图3是本技术中载波信号衰减控制电路的电路原理框图；图4是本技术中噪声源的电路结构示意图；图5是本技术中信号衰减电路的电路结构示意图；图6是本技术中功率放大电路的电路结构示意图；图7是本技术中处理器的电路结构示意图；图8是本技术中噪声耦合电路的电路结构示意图。图中：10—三相四线标准源，20—噪声注入单元，30—载波信号衰减控制电路，40—电力线接入阻抗电路，21—噪声源，22—信号放大电路，23—信号衰减电路，24—处理器，25—功率放大电路，26—噪声耦合电路，27—直流电源，31—集中器，32—载波信号衰减器，33—载波表。具体实施方式下面将结合本技术中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。图1所示为本技术用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置的结构示意图，所述用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置包括三相四线标准源10及与三相四线标准源10连接的噪声注入单元20、载波信号衰减控制电路30、电力线接入阻抗电路40，所述三相四线标准源10用于为噪声注入单元20、载波信号衰减控制电路30、电力线接入阻抗电路40提供标准的三相四线电压和三相电流，所述噪声注入单元20、载波信号衰减控制电路30、电力线接入阻抗电路40位于仿真测试台区，用于模拟采集终端、电能表的连接方式以及通信流程。本技术主要实现噪声注入仿真、载波信号衰减仿真、电力线接入阻抗三种电力线载波现场环境仿真。如图2所示，所述噪声注入单元20主要由扩噪声发生器电路和噪声耦合电路26组成。所述噪声发生器电路包括依次连接的噪声源21、信号放大电路22、衰减电路23、功率放大电路25、与衰减电路23连接的处理器24、以及与噪声源21和处理器24连接的直流电源27。在实际的电网环境中，载波通信方式的成功率往往受到各种各样的限制，其中信号衰减也是主要原因之一，为了能够真实的仿真载波信号的衰减对抄表成功率的影响，在模拟装置中添加了信号衰减单元30，具体实现方式如图3所示。所述载波信号衰减控制电路30包括集中器31、与集中器31连接的载波信号衰减器32及与载波信号衰减器32连接的多个载波表33，所述载波信号衰减控制电路30能够对抄表链路上的载波信号进行衰减，衰减范围位0～80Db。所述载波信号衰减控制电路30能够对抄表链路上的载波信号进行衰减，衰减范围0～80Db，通过该方案可以有效的测试载波模块主节点以及从节点的载波接收灵敏度。在实际的电网工作环境中，用电设备的接入不仅会损耗一些电能，同时也会在链路中引入一定的阻抗，并且对载波信号抄表造成一定的影响，甚至是抄表失败。为了能够在实验室当中真实的仿真阻抗对载波抄表的影响，并且观察抄表之后所能产生的通信故障，本技术中加入了电力线阻抗单元40，所述电路主要由功率电阻、MPX电容以及JW1ASN继电器构成，并且实现了载波链路阻抗大小可调的功能，电容选择1uF/450VAC，电阻分别选择0.5Ω/2W、1Ω/2W、2Ω/2W作为阻抗调节范围。如图4所示，所述噪声源21主要由7.5V稳压二极管V2、电阻R12以及直流电源(+12V电源)组成，直流电源通过电阻R12与稳压二极管V2的阴极连接，稳压二极管V2的阳极接地。通过稳压二极管V2反向导通自激产生的白噪声信号作为整个系统的噪声源。信号放大电路22主要由运放MAX4117电路构成，由噪声源21输出的小信号经过该放大电路，将噪声信号的电压幅值放大到200mV，并将此信号做为DA芯片DAC0832的外部参考电压；如图5所示，信号衰减电路23主要由继电器TQ2-5V以及π型电阻衰减网络构成，可以实现0～80dB的动态衰减范围；如图6所示，功率放大电路25主要由AD815芯片构成，该芯片内置两个高速放大器，能够提供最低500mA的输出电流，具有低失真度，高输出功率，120MHz信号带宽等特点；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，其特征在于：包括三相四线标准源(10)及与三相四线标准源(10)连接的噪声注入单元(20)、载波信号衰减控制电路(30)、电力线接入阻抗电路(40)，所述三相四线标准源(10)用于为噪声注入单元(20)、载波信号衰减控制电路(30)、电力线接入阻抗电路(40)提供标准的三相四线电压和三相电流，所述噪声注入单元(20)、载波信号衰减控制电路(30)、电力线接入阻抗电路(40)位于仿真测试台区，用于实现电能计量采集终端与智能电能表之间模拟噪声注入以及载波信号衰减、阻抗功能。

【技术特征摘要】
1.一种用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，其特征在于：包括三相四线标准源(10)及与三相四线标准源(10)连接的噪声注入单元(20)、载波信号衰减控制电路(30)、电力线接入阻抗电路(40)，所述三相四线标准源(10)用于为噪声注入单元(20)、载波信号衰减控制电路(30)、电力线接入阻抗电路(40)提供标准的三相四线电压和三相电流，所述噪声注入单元(20)、载波信号衰减控制电路(30)、电力线接入阻抗电路(40)位于仿真测试台区，用于实现电能计量采集终端与智能电能表之间模拟噪声注入以及载波信号衰减、阻抗功能。2.如权利要求1所述的用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，其特征在于：所述噪声注入单元(20)包括串接的噪声发生器电路和噪声耦合电路(26)，所述噪声发生器电路包括依次连接的噪声源(21)、信号放大电路(22)、衰减电路(23)、功率放大电路(25)、与衰减电路(23)连接的处理器(24)、以及与噪声源(21)和处理器(24)连接的直流电源(27)。3.如权利要求1所述的用电信息采集电力线载波现场环境模拟装置，其特征在于：所述载波信号衰减控制电路(30)包括集中器(31)、与集中器(31)连接的载波信号衰减器(32)及与载波信号衰减器(32)连接的多个载波表(33...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭刚，黄文杰，应君裕，廖阳春，
申请(专利权)人：湖北华中电力科技开发有限责任公司，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42