CN102420637B - 一种低压电力线载波信道检测仪 - Google Patents

一种低压电力线载波信道检测仪 Download PDF

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赵永春
颜庭乔
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NANJING XINLIAN ELECTRONIC CO Ltd
NANJING ZHIDE ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Chongqing Electric Power Co Ltd
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NANJING XINLIAN ELECTRONIC CO Ltd
NANJING XINLIAN TELECOM INSTRUMENT CO Ltd
NANJING ZHIDE SOFTWARE TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种低压电力线载波信道检测仪，其特征包括工频隔离高频取样电路、A/D采样电路、FPGA+DSP、核心单元、载波模块、载波衰减和工频隔离电路、长数据存储系统、人机界面和接口单元；本发明的优点：通过对低压电力线的高频段噪声进行采样分析和显示，配合载波通信测试功能，可以帮助用户分析和判断低压集抄现场调试或检修中出现的载波通信问题。主要包括工频隔离高频取样电路，A/D采样电路，FPGA+DSP，核心单元，载波模块，载波衰减和工频隔离电路，长数据存储系统，人机界面和接口单元等。

Description

一种低压电力线载波信道检测仪
技术领域
本发明涉及一种低压电力线载波信道检测仪，乃是用于低压电力线进行载波信道检测和载波通信功能判断。
背景技术
低压电力线载波通信是利用低压电力线作为传输载体的一种通信方式，国内外从事该方面的研究很多，市场上已经有相当数量的产品应用在抄表、信息采集等领域，由于低压电力线本身是输送工频电能的，并不是专为载波通信铺设的，这些低压线路存在高频噪声和衰减特征，造成载波产品在调试和现场应用过程中出现各式各样的通信问题，使用者缺乏必要的检测设备无法进行分析和判断，影响了载波产品的推广速度。
发明内容
本发明提供一种低压电力线载波信道检测仪，其目的旨在有效克服现有技术所存在的上述缺陷。
本发明的技术解决方案：其结构包括工频隔离高频取样电路、A/D采样电路、FPGA+DSP、核心单元、载波模块、载波衰减和工频隔离电路、长数据存储系统、人机界面和接口单元；其中工频隔离高频取样电路的信号输入端接低压电力线，工频隔离高频取样电路的信号输出端与A/D采样电路的信号输入端相接，A/D采样电路的信号输出/输入端与FPGA+DSP的第一信号输入/输出端对应相接，FPGA+DSP的第二信号输入/输出端与核心单元的第一信号输出/输入端对应相接，核心单元的第二信号输出/输入端与长数据存储系统的信号输入/输出端对应相接，核心单元的第三信号输出/输入端与人机界面和接口单元的信号输入/输出端对应相接，核心单元的信号输出端与载波模块的信号输入端相接，载波模块的信号输出端与载波衰减和工频隔离电路的信号输入端相接，载波衰减和工频隔离电路的信号输出端接低压电力线。
本发明的优点：通过对现场低压电力线载波信道进行测试，给出显示图形，并结合载波衰减的实际通信效果，帮助使用者进行分析和判断，可以较快地解决低压电力线载波产品调试和现场应用问题。
附图说明
附图1是低压电力线载波信道检测仪的结构图。
附图2是工频隔离高频取样电路结构图。
附图3载波衰减和工频隔离电路联接在载波模块的示意图。
附图4是负责管理上述单元的工作过程示意图。
具体实施方式
对照附图1，其结构包括工频隔离高频取样电路、A/D采样电路、FPGA+DSP、核心单元、载波模块、载波衰减和工频隔离电路、长数据存储系统、人机界面和接口单元；其中工频隔离高频取样电路的信号输入端接低压电力线，工频隔离高频取样电路的信号输出端与A/D采样电路的信号输入端相接，A/D采样电路的信号输出/输入端与FPGA+DSP的第一信号输入/输出端对应相接，FPGA+DSP的第二信号输入/输出端与核心单元的第一信号输出/输入端对应相接，核心单元的第二信号输出/输入端与长数据存储系统的信号输入/输出端对应相接，核心单元的第三信号输出/输入端与人机界面和接口单元的信号输入/输出端对应相接，核心单元的信号输出端与载波模块的信号输入端相接，载波模块的信号输出端与载波衰减和工频隔离电路的信号输入端相接，载波衰减和工频隔离电路的信号输出端接低压电力线。
所述的工频隔离高频取样电路（如图2），将工频220V电压经过阻抗隔离后降低工频电压，使工频对后续电路不再构成影响，由于工频隔离器设计时仅对工频等低频成分进行衰减，而载波频段属于高频，所以载波频段高频信号电压经过工频隔离电路几乎不受影响，高频取样电路设计时将工频进一步降低，并同时提取高频信号，经过直流电平转换和增益调节，使信号符合A/D采样的范围，再送A/D采样电路；
所述的A/D采样电路，ADC分辨率14bit以上，采样率10MSPS以上，如AD9240，通过高通滤波器仅对载波频段高频信号进行采样处理，为了防止采样出现混叠，一方面提高采样频率必须两倍于被采样信号的最高频率，另一方面设置了更高频率的低通防混叠滤波器，该采样电路将载波频段高频模拟信号转换成数字信号，以便后级处理；
所述的FPGA+DSP由大规模逻辑门陈列FPGA和数字信号处理器DSP构成，FPGA如ALTERA CycloneⅢ（EP3C25E144）接收核心单元的相关命令，负责A/D采样定时时序控制，并执行1024点FFT运算，DSP将原始采样数据和FFT数据进行分类处理，并承担与核心单元的数据通信任务；
所述的核心单元（mini2440 Samsung S3C2440AL）是载波信道检测仪的核心处理器，负责管理上述单元的工作过程（如图4），核心单元一上电就自动进行工作，进行检测仪的初始化、设置人机界面、监视通信端口等，当人机界面出现响应时，立即处理相关要求，并转换成命令控制字，控制FPGA进行信号采样和FFT运算工作，与DSP进行数据通信，将原始数据与FFT数据进行信号波形显示和频谱显示等工作，还可以根据需要，存储这些数据。在通信方式选择载波方式时，还可以设置载波通信参数和载波衰减参数，控制载波模块发送正确的通信代码，以判断载波通信状态是否正确等；
所述的载波模块（一种用于低压电力线上利用载波进行数据通信的模块）选用国内主流载波通信模块（如晓程模块、鼎新模块、东软模块、瑞斯康模块等），可以根据需要进行现场更换，该载波模块负责特定载波信号的接收和发送，该模块的工作受到核心单元的控制；
所述的载波衰减和工频隔离电路联接在载波模块（如图3）与低压电力线之间，载波信号经过0dB/20dB/40dB可控衰减器衰减后送到高频谐振耦合电路，谐振频率在载波频率中心附近，工频隔离电路由电容电感等无源器件组成，起到隔离工频作用，同时将载波信号引入低压电力线。该模块可以模拟低压线路的衰减特征，帮助使用者分析和判断现场载波通信产品是否正常工作等；
所述的长数据存储系统（如SSD1GB/2GB/4GB/8GB等）是一个大容量存储器，可以将A/D采样数据进行长时间存储，取决于存储器的容量大小，该部分电路受到核心单元的控制和管理；
人机界面和接口单元由LCD液晶屏、控制器和按键组成，按键负责界面管理、参数设置和通信接口的配置操作，液晶屏有波形显示和频谱显示功能。
本发明的一种低压电力线载波信道检测仪，通过对现场低压电力线载波信道进行测试，给出显示图形，并结合载波衰减的实际通信效果，帮助使用者进行分析和判断，可以较快地解决低压电力线载波产品调试和现场应用问题。

Claims (1)

1.一种低压电力线载波信道检测仪，其特征包括工频隔离高频取样电路、A/D采样电路、FPGA+DSP、核心单元、载波模块、载波衰减和工频隔离电路、长数据存储系统、人机界面和接口单元；其中工频隔离高频取样电路的信号输入端接低压电力线，工频隔离高频取样电路的信号输出端与A/D采样电路的信号输入端相接，A/D采样电路的信号输出/输入端与FPGA+DSP的第一信号输入/输出端对应相接，FPGA+DSP的第二信号输入/输出端与核心单元的第一信号输出/输入端对应相接，核心单元的第二信号输出/输入端与长数据存储系统的信号输入/输出端对应相接，核心单元的第三信号输出/输入端与人机界面和接口单元的信号输入/输出端对应相接，核心单元的信号输出端与载波模块的信号输入端相接，载波模块的信号输出端与载波衰减和工频隔离电路的信号输入端相接，载波衰减和工频隔离电路的信号输出端接低压电力线；所述的核心单元是载波信道检测仪的核心处理器，负责管理上述单元的工作过程，核心单元一上电就自动进行工作，进行检测仪的初始化、设置人机界面、监视通信端口，当人机界面出现响应时，立即处理相关要求，并转换成命令控制字，控制FPGA进行信号采样和FFT运算工作，与DSP进行数据通信，将原始数据与FFT数据进行信号波形显示和频谱显示工作，还可以根据需要，存储这些数据；在通信方式选择载波方式时，还可以设置载波通信参数和载波衰减参数，控制载波模块发送正确的通信代码，以判断载波通信状态是否正确；所述的载波模块是用于低压电力线上利用载波进行数据通信的模块。
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