一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统及其方法，通过专门设计的耦合器以及高速多通道数据采集卡进行时域和频域的噪声测试，通过笔记本电脑上的测试软件实现对噪声信号的时域波形显示，然后通过软件将时域数据进行FFT变换，得到噪声频域波形（功率谱密度）。观察波形的同时，还可以利用计算机数据存储资源，进行长时间数据存储和监测，以实现对低压电力线噪声特性的记录、分析和评估。同时，该方法及其系统具有灵活，便捷的优点，适用于各种低压电力线路环境。

【技术实现步骤摘要】
一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统及其方
本专利技术属于电力系统通信领域，具体涉及一种用于现场的低压电力线载波信道噪 声测试系统及其方法。
技术介绍
电力线网络是世界上最大的网络之一，电力线通信是以电力线网络作为通信信道 的一种通信方式。利用低压电力线网络进行通信具有广阔的应用前景，可以覆盖从变压器 到各个居民用户电表以及所有家用电器的范围。但是电力线并不是一种理想的通信介质， 具有工作环境恶劣、噪声干扰大以及时变性强等特点。电力线的噪声主要是由电网中工作 的各种用电设备产生的，不同时间，不同地点电网中工作的用电设备是不同的，因此电力线 信道的噪声随着时间和地点而变化。目前，普遍的电力线载波信道噪声测试方法主要利用示波器进行时域噪声测试， 利用频谱分析仪进行频域噪声测试。由于频谱分析仪和数字示波器都是高精密专业信号测 试仪器，因此体积大，便携性差，只适用于实验室的环境，不适合在多种复杂的电力现场使 用；另外，单独的示波器和频谱分析仪只能用于信号实时观测，不能进行长时间连续测量和 存储，再加上分析功能不足等缺点。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试 系统及其方法，通过相对成本较低的高速信号采集卡来替代示波器和频谱仪来实现电力线 噪声的测量。本专利技术提供的一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统，其改进之处在 于，所述测试系统包括变压器、耦合器、数据采集卡和信号处理装置；所述变压器通过降压将电力线的工频信号作为所述数据采集卡的基准工频信号， 所述数据采集卡通过所述耦合器采集电网电力线上的信号，并传给所述信号处理装置，所 述信号处理装置对数据进行噪声测试。其中，所述变压器和耦合器并联接入电网的电力线上，所述变压器的输出端和所 述耦合器的输出端分别与所述数据采集卡的两个输入端连接；所述数据采集卡与所述信号 处理装置连接。其中，所述信号处理装置对数据进行噪声测试包括单相噪声测试和三相噪声测 试；若进行单相噪声测试，则耦合器为一个耦合器，并配有一个变压器；若进行三相噪声测试，则耦合器为三个耦合器，并配有三个变压器；所述三个耦合 器并联接入三相电网，所述三个耦合器的输出端分别与所述数据采集卡连接；所述三个变 压器并联接入三相电网，根据需求选择一个变压器与所述数据采集卡连接。 其中，所述数据采集卡为高速数据采集卡。其中，所述数据采集卡通过USB与所述信号处理装置连接，所述信号处理装置通过USB线给数据采集卡供电。其中，所述变压器、所述耦合器和所述数据采集卡集成在一块板卡上。本专利技术基于另一目的提供的一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试方法， 其改进之处在于，所述方法包括如下步骤(I)变压器将电力线的电压降低，并输出交流信号作为数据采集卡的基准信号；(2)数据采集卡通过耦合器采集电网电力线上的信号，并传给所述信号处理装置；(3)所述信号处理装置对数据进行噪声测试，并显示。其中，所述信号处理装置对数据进行噪声测试包括单相噪声测试和三相噪声测试；若进行单相噪声测试，则耦合器为一个耦合器，并配有一个变压器；若进行三相噪声测试，则耦合器为三个耦合器，并配有三个变压器；所述三个耦合器并联接入三相电网，所述三个耦合器的输出端分别与所述数据采集卡连接；所述三个变压器并联接入三相电网，根据需求选择一个变压器与所述数据采集卡连接。其中，所述数据采集卡为高速数据采集卡。其中，所述信号处理装置包括计算机；所述计算机根据数据进行噪声测试，所述测试内容包括时域分析，并通过FFT变换，用于进行频域分析。与现有技术比，本专利技术的有益效果为本专利技术能够适应于各种电力线网络环境下实现低压电力线载波信道噪声测试、数据存储和分析的专用测试系统具有较高的实用价值。本专利技术具有成本低，易携带，抗干扰能力强，具有自身保护功能，并可以测量时域和频域噪声的特点，解决了传统的低压电力线信道噪声现场测试的一些难题，因此非常适合现场测试。本专利技术可以广泛用于城市、偏远农村，以及城乡结合部等多种复杂环境下的电力线噪声测试。现有方法中的噪声的时域测试和频域测试采用两种不同的仪器(时域采用示波器，频域采用频谱分析仪)，本专利技术采用的是通过数据采集卡采集时域信号，然后再利用软件信息时域分析，并通过FFT变换实现噪声的频域分析，实现了其多功能性。本专利技术的测试系统中的工频变压器、耦合器和数据采集卡都集中在一个板卡上， 实现了抗干扰性强和高集成度。本专利技术设计的数据采集卡单路采样速度最高位80Mb/s，如果3路同时采集的话， 仍然可以达到26. 7Mb/s的采样率，因此可以实现30kHz IOMHz范围内的噪声测试，其采样率高。本专利技术的高速多 通道数据采集卡最多可以同时进行4路噪声信号的测试，其实现了本装置的多通道结构，并且数据采集卡的最该采样率可以达到80Ms/s，因此可以测试 (Γ40ΜΗζ带宽内的噪声。本专利技术的系统可以采用工频过零点的触发方式来采集电力线的时域噪声信号，用于分析电力线上时域噪声与工频电压的关系，最终得出过工频零点时刻的噪声最低，因此电力线载波通信可以通过过零点时刻附近发送信号。本专利技术通过笔记本电脑的USB 口给数据采集卡供电，在测试噪声的时候笔记本也 用电池供电，因此防止了测试设备对电网噪声的干扰。附图说明图1为本专利技术提供的低压单相电力线时域和频域噪声测试方法。图2为本专利技术提供的低压三相电力线时域和频域噪声测试方法。图3为本专利技术提供的低压单相电力线时域噪声测试结果图。图4为本专利技术提供的低压单相电力线频域噪声测试结果图。图5为本专利技术提供的低压三相电力线时域噪声测试结果图。图6为本专利技术提供的低压三相电力线频域噪声测试结果图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。本实施例提出一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统，所述测试系统 包括变压器、耦合器、数据采集卡和信号处理装置；变压器为工频变压器，所述工频变压器 通过降压将电力线的工频信号作为所述数据采集卡的基准工频信号，所述数据采集卡通过 所述耦合器采集电网电力线上的信号，并传给所述信号处理装置，所述信号处理装置对数 据进行时域和频域的分析，其具体连接为所述变压器和耦合器并联接入电网的电力线上， 所述工频变压器的输出端和所述耦合器的输出端分别与所述数据采集卡的两个输入端连 接；所述数据采集卡与所述信号处理装置连接。所述信号处理装置对数据进行噪声测试包括单相噪声测试和三相噪声测试；若进行单相噪声测试，则耦合器为一个耦合器，并配有一个变压器；若进行三相噪声测试，则耦合器为三个耦合器，并配有三个变压器；所述三个耦合 器并联接入三相电网，所述三个耦合器的输出端分别与所述数据采集卡连接；所述三个变 压器并联接入三相电网，根据需求选择一个变压器与所述数据采集卡连接，如图2所示。例 如，用户需要测量B相噪声，则将连接在B相上的变压器接入数据采集卡的D通道即可。本实施例的数据采集卡为高速数据采集卡，其通过USB与所述信号处理装置连 接，在测试噪声的时候笔记本也用电池供电，因此防止了测试设备对电网噪声的干扰。本实施例的耦合器和数据采集卡集成在一块板卡上。对应的，本实施例提供一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试方法，包括 如下步骤(I)变压器将电力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统，其特征在于，所述测试系统包括变压器、耦合器、数据采集卡和信号处理装置；所述变压器通过降压将电力线的工频信号作为所述数据采集卡的基准工频信号，所述数据采集卡通过所述耦合器采集电网电力线上的信号，并传给所述信号处理装置，所述信号处理装置对数据进行噪声测试。

【技术特征摘要】
1.一种用于现场的低压电力线载波信道噪声测试系统，其特征在于，所述测试系统包括变压器、耦合器、数据采集卡和信号处理装置；所述变压器通过降压将电力线的工频信号作为所述数据采集卡的基准工频信号，所述数据采集卡通过所述耦合器采集电网电力线上的信号，并传给所述信号处理装置，所述信号处理装置对数据进行噪声测试。2.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述变压器和耦合器并联接入电网的电力线上，所述变压器的输出端和所述耦合器的输出端分别与所述数据采集卡的两个输入端连接；所述数据采集卡与所述信号处理装置连接。3.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述信号处理装置对数据进行噪声测试包括单相噪声测试和三相噪声测试；若进行单相噪声测试，则耦合器为一个耦合器，并配有一个变压器；若进行三相噪声测试，则耦合器为三个耦合器，并配有三个变压器；所述三个耦合器并联接入三相电网，所述三个耦合器的输出端分别与所述数据采集卡连接；所述三个变压器并联接入三相电网，根据需求选择一个变压器与所述数据采集卡连接。4.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集卡为高速数据采集卡。5.如权利要求1所述的测试系统，其特征在于，所述数据采集卡通过USB与所述信号处理装置连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建岐，褚广斌，李勍，陆阳，赵涛，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：