发明内容
本申请要解决的技术问题是提供一种低压电力线高频阻抗的测量系统和测量方法,用以测量低压电力线的高频阻抗。
一种低压电力线高频阻抗的测量系统,包括:
信号发生器、分压电阻、高频连接器和分析器;
其中:
所述信号发生器,用于生成与所述低压电力线上的载波通信信号频率相同的高频信号;
所述分压电阻,用于接收所述高频信号,对所述高频信号进行消耗功率,将所述经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号;
所述高频连接器,用于接收所述高频输出信号,依据所述高频输出信号将所述分压电阻与所述低压电力线的高频阻抗相串联,并输出当前所述高频阻抗的电压信号;
所述分析器,用于依据预设的分析转换规则,对所述高频信号及所述电压信号进行分析转换,获得所述低压电力线的高频阻抗值。
上述的系统,优选的,还包括:
功率放大器,用于对所述信号发生器产生的高频信号进行放大处理,并将经过放大处理的高频信号发送至所述分压电阻。
上述的系统,优选的,所述分析器包括:
采集模块,用于分别采集经过所述功率放大器放大的高频信号及所述高频连接器输出的电压信号;
分析模块,用于依据预设的分析转换规则,分别对所高频信号及所述电压信号进行分析转换,获取所述低压电力线的高频阻抗值。
上述的系统,优选的,所述功率放大器包括:
调节模块,用于对所述功率放大器的放大倍数进行调节。
上述的系统,优选的,还包括:
阻抗匹配电阻,用于与所述信号发生器和所述功率放大器串联的总内阻相匹配。
上述的系统,优选的,所述高频信号为10kHz~600kHz的正弦波。
一种低压电力线高频阻抗的测量方法,包括:
生成与所述低压电力线上的载波通信信号频率相同的高频信号;
接收所述高频信号,对所述高频信号进行消耗功率,将所述经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号;
接收所述高频输出信号,依据所述高频输出信号将所述分压电阻与所述低压电力线的高频阻抗相串联,并输出当前所述低压电力线高频阻抗的电压信号;
依据预设的分析转换规则,对所述高频信号及所述电压信号进行分析转换,获得所述低压电力线的高频阻抗值。
上述的方法,优选的,接收所述高频信号前还包括:
对所述高频信号进行放大处理。
本申请提供了一种低压电力线高频阻抗的测量系统,包括:信号发生器,用于生成与所述低压电力线上的载波通信信号频率相同的高频信号;分压电阻,用于接收所述高频信号,对所述高频信号进行消耗功率,将所述经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号;高频连接器,用于接收所述高频输出信号,依据所述高频输出信号将所述分压电阻与所述低压电力线的高频阻抗相串联,并输出当前所述高频阻抗的电压信号;分析器,用于依据预设的分析转换规则,对所述高频信号及所述电压信号进行分析转换,获得所述低压电力线的高频阻抗值。采用本申请提供的一种低压电力线高频阻抗的测量方法和测量系统,就能够计算测量得到载波通信的低压电力线的高频阻抗。在实际操作中,可以根据测量的低压电力线的高频阻抗与载波发射设备阻抗匹配,发射设备就能够将信号能量最大化的发射出。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
本申请提供的一种低压电力线高频阻抗的测量方法和测量系统,应用于电力线载波通信领域,主要是用于测量低压电力线的高频阻抗的测量,为低压电力线的高频阻抗与低压电力线上的载波发射设备阻抗匹配提供依据。
参见图1,示出了本申请一种低压电力线高频阻抗的测量系统实施例1的结构示意图,包括信号发生器101、分压电阻102、高频连接器103和分析器104;
其中,所述信号发生器101,用于生成与所述低压电力线的载波通信信号频率相同的高频信号;
载波通信时,低压电力线上传输的信号为10k~600kHz的高频信号,所以为了模拟电力线上的高频信号,需要生成与所述低压电力线的高频载波通信信号频率相同的高频信号,正弦波的频率成分最为单一,任何复杂信号都可以视为正弦波的复合,所以信号发生器101产生的高频信号为:类似低压电力线的高频载波通信信号的10k~600kHz的正弦波。
其中,所述分压电阻102,用于接收所述高频信号,对所述高频信号进行消耗功率,将所述经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号;
分压电阻102的作用是分压,在信号传输过程中就表现在对其接收到的高频信号消耗功率,分压电阻102接收信号发生器101输出的高频信号,消耗接收的高频信号的功率,消耗的功率就是分压电阻102与低压电力线高频阻抗串联分压时分得的电压相对应的信号功率,将经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号。分压电阻102消耗的信号功率在分析器104的分析计算中对应着分压电阻102分得的电压。
其中,所述高频连接器103,用于接收所述高频输出信号,依据所述高频输出信号将所述分压电阻与所述低压电力线的高频阻抗相串联,并输出当前所述低压电力线高频阻抗的电压信号;
高频连接器103的作用就是建立测量系统与低压电力线之间的高频通道,高频通道只能通过高频信号,过滤掉低压电力线上的低频信号,将分压电阻102与低压电力线的高频阻抗串联起来。建立高频通道的过程可以为把高频输出信号和低压电力线上的电能信号耦合到一起的过程,将耦合得到的耦合高频信号再解耦和得到解耦和电能信号及电压信号。
分压电阻102与低压电力线的高频阻抗串联分压,在分析器104的计算中,电压信号的功率对应着高频阻抗分得的电压。
其中,所述分析器104,用于依据预设的分析转换规则,对所述高频信号及所述电压信号进行分析转换,获得所述低压电力线的高频阻抗值。
参见图2,所述分析器104包括采集模块1041和分析模块1042。
其中,采集模块1041分别采集信号发生器101发出的高频信号和高频连接器103的电压信号,采集信号发生器101发出的高频信号也就是所述分压电阻102的输入信号;分析模块1042依据预设的分析转换规则,对所述高频信号和电压信号进行分析转换,获取低压电力线的高频阻抗值。
分析模块1042依据预设的分析转换规则中的频域分析规则,分别对电压信号和高频信号进行频域分析,得到与其相对应的所述低压电力线高频阻抗的电压及所述分压电阻和所述低压电力线高频阻抗串联的总电压,依据预设的分析转换规则中的计算规则对所述分压电阻的阻值、所述总电压和所述电压进行计算,得到所述低压电力线的高频阻抗值。该计算规则包括分压原理和欧姆定律。
具体分析转换步骤为:分析模块1042对所述高频信号和电压信号进行频域分析,采用傅里叶变换功能的频域分析将时域信号转换为频域信号,高频信号转换为的高频频域信号可记为|VPAOUT|,电压信号转换为的电压频域信号记为|VRX|,可将|VPAOUT|视为分压电阻102和低压电力线的高频阻抗的串联电阻的总电压;将|VRX|视为低压电力线的高频阻抗的电压。
已知分压电阻102的阻值,记为R,假设待测低压电力线的高频阻抗值为|ZL|,根据分压原理和欧姆定律,计算低压电力线的高频阻抗值。
可将低压电力线的高频阻抗和分压电阻102视为串联,那么二者通过的电流相同,依据自身的阻抗大小进行分压,那么分压电阻102的电流为
则低压电力线的高频阻抗值为
参见图3,示出了本申请实施例1的另一种结构示意图,所述分析器104还包括规则预设模块1043。
规则预设模块1043预设计算所述低压电力线高频阻抗值的分析转换规则,包括频域分析规则和计算规则。
频域分析规则用于分别对所述高频信号和电压信号进行频域分析;
计算规则用于依据分压原理和欧姆定律对所述分压电阻的阻值、所述总电压和所述电压计算低压电力线高频阻抗值。
参见图4,示出了本申请一种低压电力线高频阻抗的测量系统实施例2的结构示意图,本实施例是在实施例1的所述信号发生器101和所述分压电阻102之间,还设置有功率放大器105,用于对所述信号发生器101产生的高频信号进行放大处理,并将经过放大处理的高频信号发送至所述分压电阻102。
为了后续的分析模块1042计算高频线路阻抗值时得到的高频信号和电压信号强度较合适,频域分析得到的电压值的大小利于计算,需要将高频信号进行放大处理。
其中,所述功率放大器105包括:
调节模块1051,用于对所述功率放大器105的放大倍数进行调节。
信号发生器101生成与所述低压电力线上的载波通信信号频率相同的高频信号;与所述信号发生器相连的功率放大器105将所述高频信号进行放大处理得到放大的高频信号输出到分压电阻102;分压电阻102输入所述放大的高频信号,消耗接收的高频信号的功率,消耗的功率就是分压电阻102与低压电力线高频阻抗串联分压时分得的电压相对应的信号功率,将经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号。分压电阻102消耗的信号功率在分析器104的分析计算中对应着分压电阻102分得的电压。
高频连接器103的作用就是建立测量系统与低压电力线之间的高频通道,高频通道只能通过高频信号,过滤掉低压电力线上的低频信号,将分压电阻102与低压电力线的高频阻抗串联起来。建立高频通道的过程可以为把高频输出信号和低压电力线的电能信号耦合到一起的过程,将耦合得到的耦合高频信号再解耦和得到解耦和电能信号及电压信号。
分压电阻102与低压电力线的高频阻抗串联分压,在分析器104的计算中,电压信号的功率对应着高频阻抗分得的电压。
分析器104的采集模块1041采集所述功率放大器105发出的放大的高频信号和高频连接器103的电压信号,放大的高频信号也就是分压电阻102的输入信号;分析模块1042依据预设的分析转换规则,对采集得到的高频信号和电压信号进行分析转换,获取低压电力线的高频阻抗值。
分析模块1042依据预设的分析转换规则中的频域分析规则,分别对电压信号和高频信号进行频域分析,得到与其相对应的所述低压电力线高频阻抗的电压及所述分压电阻和所述低压电力线高频阻抗串联的总电压,依据预设的分析转换规则中的计算规则对所述分压电阻的阻值、所述总电压和所述电压进行计算,得到所述低压电力线的高频阻抗值。该计算规则包括分压原理和欧姆定律。
具体分析转换步骤为:分析模块1042对电压信号和放大的高频信号进行频域分析,采用傅里叶变换功能的频域分析将时域信号转换为频域信号,所述放大的高频信号转换为的高频频域信号可记为|VPAOUT′|,电压信号转换为的电压频域信号记为|VRX′|,可将|VPAOUT′|视为分压电阻102和低压电力线的高频阻抗的串联电阻的电压;将|VRX′|视为低压电力线的高频阻抗的电压。
已知分压电阻102的阻值,记为R,假设待测低压电力线的高频阻抗值为|ZL|,根据分压原理和欧姆定律,计算低压电力线的高频阻抗值。
可将低压电力线的高频阻抗和分压电阻102视为串联,那么二者通过的电流相同,依据自身的阻抗大小进行分压,那么分压电阻102的电流为
则低压电力线的高频阻抗值为
参见图5,示出了本申请一种低压电力线高频阻抗的测量系统实施例3的结构示意图,本实施例的在实施例2的所述信号发生器101之后还有阻抗匹配电阻106,用于与所述信号发生器和所述功率放大器串联的总内阻相匹配。
信号发生器101和功率放大器105都存在内阻,为了使它们的内阻不影响计算结果,需要对信号发生器101和功率放大器105的内阻进行阻抗匹配,消除内阻影响。
实际操作中,阻抗匹配电阻一般采用的是50Ω电阻。
实际操作中,信号发生器和高频放大器之间采用BNC信号传输线,防止信号传输时的线路阻抗影响,信号传输效果较好。
参见图6,示出了本申请的一种低压电力线高频阻抗的测量系统实施例3的典型应用场景示意图。
在实际操作中,一般采用功率放大器的输出电阻为分压电阻,不再外置一个专用的分压电阻。
功率放大器的输出电阻值可通过预先测量得到。
信号发生器通过50欧姆阻抗匹配电阻与功率放大器输入端相连,功率放大器输出端与高频连接器输入端相连,功率放大器的信号采集端与分析器的端口1相连,高频连接器的信号采集端与分析器的端口2相连。
图中箭头标示的方向为信号传输方向。
分析器端口1连接的是功率放大器的信号采集端,采集得到的信号就是放大的高频信号;分析器端口2连接的是高频连接器的信号采集端,采集得到的信号就是电压信号。
与上述本申请一种低压电力线高频阻抗的测量系统实施例1提供的系统相对应的,参见图7本申请还提供了一种低压电力线高频阻抗的测量方法实施例1的流程图,包括:
步骤S101:生成与所述低压电力线上的载波通信信号频率相同的高频信号;
载波通信时,低压电力线上传输的信号为10k~600kHz的高频信号,所以为了模拟电力线上的高频信号,需要生成与所述低压电力线的高频载波通信信号频率相同的高频信号,正弦波的频率成分最为单一,任何复杂信号都可以视为正弦波的复合,所以信号发生器101产生的高频信号为:类似低压电力线的高频载波通信信号的10k~600kHz的正弦波。
步骤S102:接收所述高频信号,对所述高频信号进行消耗功率,将所述经过功率消耗的高频信号输出为高频输出信号;
高频信号与高频输出信号的差值对应的是分压电阻102消耗的高频信号的功率。在后续的计算中,消耗的信号功率可转换为分压电阻102分得的电压,已知分压电阻102的阻值,就可计算出分压电阻102的电流,为计算低压电力线的高频阻抗做准备。
步骤S103:接收所述高频输出信号,依据所述高频输出信号将所述分压电阻与所述低压电力线的高频阻抗相串联,并输出当前所述低压电力线高频阻抗的电压信号;
本步骤的目的是建立测量系统与低压电力线之间的高频通道,高频通道只能通过高频信号,过滤掉低压电力线上的低频信号,将分压电阻102与低压电力线的高频阻抗串联起来,建立高频通道的过程可以为把高频输出信号和低压电力线上的电能信号耦合到一起的过程,将耦合得到的耦合高频信号再解耦和得到解耦和电能信号及电压信号。
而且在后续步骤的计算中电压信号的功率对应着高频阻抗分得的电压。
步骤S104:依据预设的分析转换规则,对所述高频信号及所述电压信号进行分析转换,获得所述低压电力线的高频阻抗值。
采集电压信号和高频信号也就是分压电阻102的输入信号,对它们进行分析转换就能得到低压电力线的高频线路阻抗值。
参见图8,示出了本步骤具体流程图,包括:
步骤S1041:分别采集高频信号和电压信号;
采集电压信号和分压电阻102的输入信号即高频信号。
步骤S1042:依据预设的分析转换规则,对所述高频信号和电压信号进行分析转换,获取低压电力线的高频阻抗值。
依据预设的分析转换规则中的频域分析规则,分别对电压信号和高频信号进行频域分析,得到与其相对应的所述低压电力线高频阻抗的电压及所述分压电阻和所述低压电力线高频阻抗串联的总电压,依据预设的分析转换规则中的计算规则对所述分压电阻的阻值、所述总电压和所述电压进行计算,得到所述低压电力线的高频阻抗值。该计算规则包括分压原理和欧姆定律。
具体计算步骤为:对所述高频信号和电压信号进行频域分析,采用傅里叶变换功能的频域分析将时域信号转换为频域信号,高频信号转换为的高频频域信号可记为|VPAOUT|,电压信号转换为的电压频域信号记为|VRX|,可将|VPAOUT|视为分压电阻102和低压电力线的高频阻抗的串联电阻的总电压;将|VRX|视为低压电力线的高频阻抗的电压。
已知分压电阻102的电阻,记为R,假设待测低压电力线的高频阻抗值为|ZL|,根据分压原理和欧姆定律,计算低压电力线的高频阻抗值。
可将低压电力线的高频阻抗和分压电阻102视为串联,那么二者通过的电流相同,依据自身的阻抗大小进行分压,那么分压电阻102的电流为
则低压电力线的高频阻抗为
与上述本申请一种低压电力线高频阻抗的测量系统实施例2提供的系统相对应的,参见图9本申请还提供了一种低压电力线高频阻抗的测量方法实施例2的流程图,在本实施例中实施例1的步骤S102之前还包括:
步骤S105:对所述高频信号进行放大处理;
为了后续步骤中,计算高频线路阻抗时得到的所述高频信号和电压信号强度较合适,频域分析得到的电压值的大小利于计算,需要将高频信号进行功率放大处理,放大倍数可调节。
将高频信号放大后得到的放大的高频信号输出到分压电阻102中,所所以分压电阻102的输入信号也就是放大的高频信号,后续的信号采集步骤中,采集的信号就是电压信号和放大的高频信号。
具体分析转换步骤为:对电压信号和放大的高频信号进行频域分析,采用傅里叶变换功能的频域分析将时域信号转换为频域信号,所述放大的高频信号转换为的高频频域信号可记为|VPAOUT′|,电压信号转换为的电压频域信号记为|VRX′|,可将|VPAOUT′|视为分压电阻102和低压电力线的高频阻抗的串联电阻的电压;将|VRX′|视为低压电力线的高频阻抗的电压。
已知分压电阻102的阻值,记为R,假设待测低压电力线的高频阻抗值为|ZL|,根据分压原理和欧姆定律,计算低压电力线的高频阻抗值。
可将低压电力线的高频阻抗和分压电阻102视为串联,那么二者通过的电流相同,依据自身的阻抗大小进行分压,那么分压电阻102的电流为
则低压电力线的高频阻抗值为
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。