CN106789328A - 低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台 - Google Patents
低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台 Download PDFInfo
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Abstract
本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，包括与市电相连的净化电源装置、与净化电源装置相连的测量级人工电源网络、与测量级人工电源网络相连的宽带载波耦合装置、与宽带载波耦合装置相连的宽带载波主节点、与宽带载波主节点相连的计算机、与宽带载波主节点相连的宽带载波智能衰减装置、与人工电源网络及宽带载波智能衰减装置相连的多级宽带载波组网从节点。本发明在宽带载波主节点和多级宽带载波组网从节点之间组网建立仿真通信网络，通过净化、智能衰减、隔离和耦合等在实验室模拟现场通信网络环境，适用于对各种不同工作频率及调制方式的电力线宽带载波通信模块组网的评估与验证，适应范围广，且简单实用、准确可靠。
Description
技术领域
本发明涉及低压电力线宽带载波通信组网技术领域，尤其涉及一种低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台。
背景技术
电力线宽带载波通信技术，即宽带电力线通信（Broadband over Power Line，BPL），是利用低压电力配电线（380/220V用户线）作为信息传输媒介进行语音或数据传输的一种特殊通信方式。其使用频率在1MHz以上、通信速率在1Mbps以上，调制解调多采用各种扩频通信技术、OFDM技术、DMT（Discrete Multi-tone）技术等该技术是把载有信息的高频信号加载于电流，然后利用各种等级的电力线传输，接受信息的调制解调器再把高频信号从电流中分离出来，并传送到电力线宽带用户终端（计算机、电视或电话机和智能电表、开关、变台）。
该技术已成功应用于用电信息采集系统的本地通信，电力线宽带载波通信相对于窄带通信的优势除带宽高外，还有使用频带提高到2MHz以上，躲避了大量的干扰噪声；可以实现基于SNMP的远程网管，完全超越了窄带设备的能力；配合中继技术完全能够达到稳定可靠的全覆盖；目前常见的物理层速率为200Mbps，某些高端技术可达500Mbps甚至1Gbps，TCP/IP层速率可达80Mbps以上，可实现用电信息的并发采集，极大地提高了采集速度、成功率及多业务应用支撑能力。
电力线宽带载波通信组网技术、网络拓扑适应能力是载波通信性能非常关注的内容。目前，缺少对电力线宽带载波通信组网技术的成熟的能力评估和验证平台。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，包括与市电相连用于供电的净化电源装置、与净化电源装置相连的测量级人工电源网络、与测量级人工电源网络相连的宽带载波耦合装置、与宽带载波耦合装置相连的宽带载波主节点、与测量级人工电源网络及宽带载波主节点均相连的计算机、与宽带载波主节点相连的宽带载波智能衰减装置、与测量级人工电源网络及宽带载波智能衰减装置相连的多级的宽带载波组网从节点。
优选地，所述测量级人工电源网络与净化电源装置、宽带载波耦合装置、计算机、宽带载波组网从节点之间均通过电力线连接，宽带载波耦合装置与宽带载波主节点之间通过电力线连接，宽带载波主节点和计算机之间通过数据传输线连接，宽带载波耦合装置、宽带载波智能衰减装置和多级的宽带载波组网从节点之间通过屏蔽精密测量级射频线缆连接。
优选地，每级宽带载波组网从节点包括与测量级人工电源网络通过电力线相连的滤波装置、与滤波装置通过电力线相连的宽带载波节点通信模块、与宽带载波节点通信模块相连的宽带载波智能衰减装置、以及与所述宽带载波节点通信模块通过电力线相连用于模拟实际电网上各种负载的可调负载。
优选地，第2-N级的宽带载波组网从节点还包括与宽带载波节点通信模块通过屏蔽精密测量级射频线缆相连的宽带载波可调衰减装置。
优选地，第1级的宽带载波组网从节点的滤波装置通过电力线与所述测量级人工电源网络相连，第1级的所述宽带载波组网从节点的宽带载波节点通信模块通过屏蔽精密测量级射频线缆与所述宽带载波智能衰减装置相连，第2-N级的宽带载波组网从节点的宽带载波可调衰减装置通过屏蔽精密测量级射频线缆与上一级的宽带载波节点通信模块相连。
优选地，所述宽带载波节点通信模块设置于宽带载波终端上，所述宽带载波终端为采集终端、采集器或智能电表。
优选地，所述宽带载波智能衰减装置和宽带载波可调衰减装置工作频率为3KHz-60MHz，衰减幅值为0dB-120dB。
优选地，还包括与所述宽带载波耦合装置通过数据传输线相连用于模拟噪声的加扰信号源。
优选地，还包括与所述宽带载波主节点和计算机均通过数据传输线相连的网络分析仪、频谱分析仪和示波器，所述网络分析仪、频谱分析仪、示波器和测量级人工电源网络之间通过电力线连接。
优选地，所述净化电源装置包括与所述市电相连用于滤除电压波动的交流稳压电源装置、与所述交流稳压电源装置相连用于隔离的电源隔离变压器装置、与所述电源隔离变压装置相连用于滤除干扰信号的交流滤波装置。
实施本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台的技术方案，具有如下优点或有益效果：本发明在宽带载波主节点和多级宽带载波组网从节点之间建立仿真通信网络，模拟应用场景，通过净化、智能衰减、隔离和耦合等模拟实际用电信息采集系统的工作环境，适用于对各种不同厂家、不同中心频率、不同调制方式的宽带载波通信进行评估与验证，适应范围广，且简单实用、准确可靠。同时，宽带载波组网从节点之间串联，网络规模不受限制，可增加、减少通信模块的节点完全模拟实际情况，结构灵活。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：
图1是本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台第一实施例的结构示意图；
图2是本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台第二实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种实施例。应明白，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。
如图1所示，本发明提供一种低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台实施例，包括与市电相连用于供电的净化电源装置1，与净化电源装置1相连的测量级人工电源网络2，与测量级人工电源网络2相连的宽带载波耦合装置3，与宽带载波耦合装置3相连的宽带载波主节点4，与宽带载波主节点4及测量级人工电源网络2相连的计算机5，与宽带载波主节点4相连的宽带载波智能衰减装置6、与测量级人工电源网络2及宽带载波智能衰减装置6相连的多级的宽带载波组网从节点7。其中，测量级人工电源网络2满足各种类型载波通信组网技术需要。宽带载波智能衰减装置6用于控制宽带载波主节点4到第1级宽带载波组网从节点7的衰减值。宽带载波耦合装置3耦合载波信号的频率范围为3kHz~60MHz，可适用于不同厂家的不同频率宽带载波模块通信测试，避免了不同载波通信模块的测试需要人工选择相应衰减器的繁琐过程，提供了测试效率。
本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台的测量级人工电源网络2与净化电源装置1、宽带载波耦合装置3、计算机5、宽带载波组网从节点7之间通过电力线连接，宽带载波耦合装置3与宽带载波主节点4之间通过电力线连接，宽带载波主节点4和计算机5之间通过数据传输线连接，宽带载波耦合装置3、宽带载波智能衰减装置6和多级的宽带载波组网从节点7之间通过屏蔽精密测量级射频线缆连接。所采用的数据传输线可以是双绞线、同轴电缆、光纤、GPIB总线、USB数据线等数据传输线。优选的，多级的宽带载波组网从节点7的层级数可以为1-8级。
宽带载波主节点4作为组网中心节点，其通过屏蔽精密测量级射频线缆和第1级宽带载波组网从节点7相连，与宽带载波主节点4相连的宽带载波组网从节点7再通过屏蔽精密测量级射频线缆与其它级宽带载波组网从节点级联组网。宽带载波主节点4为低压电力线宽带载波通信中心节点，该低压电力线宽带载波通信节点为市场上销售的产品，其需符合国标Q-GDW 1374.3-2013电力用户用电信息采集系统通信单元技术规范中终端用通信单元的要求。
如图2所示，本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台的每级宽带载波组网从节点7包括与测量级人工电源网络2通过电力线相连的滤波装置701、与滤波装置701通过电力线相连的宽带载波节点通信模块702、以及与宽带载波节点通信模块702通过电力线相连用于模拟实际电网上各种负载的可调负载704。其中，第2-N级的宽带载波组网从节点7还包括与宽带载波节点通信模块702通过屏蔽精密测量级射频线缆相连的宽带载波可调衰减装置703。
优选的，第1级的宽带载波组网从节点7的滤波装置701通过电力线与测量级人工电源网络2相连，第一级的宽带载波组网从节点7的宽带载波节点通信模块702通过屏蔽精密测量级射频线缆与宽带载波智能衰减装置6相连，第2-N级的宽带载波组网从节点7的宽带载波可调衰减装置703通过屏蔽精密测量级射频线缆与上一级的宽带载波节点通信模块702相连。其中，可调负载704用于实现阻性、感性、容性等线性负载和非线性负载，负载阻值可满足分别在0.1~100Ω范围内可调。
优选的，宽带载波可调衰减装置703可以为宽带载波智能衰减装置6，宽带载波可调衰减装置703和宽带载波智能衰减装置6可满足工作频率3kHz~60MHz，衰减幅度0dB~120dB随机程式化可调。为此，可以这么理解每级宽带载波组网从节点7，每级宽带载波组网从节点7都包括滤波装置701、宽带载波节点通信模块702、宽带载波可调衰减装置703和可调负载704，只是第1级的宽带载波组网从节点7的宽带载波可调衰减装置703与宽带载波智能衰减装置6重复多余，即用宽带载波智能衰减装置6来代替实现宽带载波可调衰减装置703相应的功能。
优选的，宽带载波节点通信模块702设置于宽带载波终端上，该宽带载波终端为采集终端、采集器或智能电表。多级宽带载波组网从节点7设置于便于专业的标准环境中，该多级宽带载波组网从节点7可以模拟实际情况设置相应的级数，便于接入大量的宽带载波节点通信模块702，以便更加真实模拟现场环境，测试更加准确真实。宽带载波可调衰减装置703工作频率为3kHz-60MHz，衰减幅值为0dB-120dB，可以方便的实现模拟现场环境与宽带载波模块之间载波信号传输过程中的衰减。
本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台还包括与宽带载波耦合装置3通过数据传输线相连用于模拟噪声的加扰信号源11。加扰信号源可输出高斯白噪声或者模拟现场噪声注入到通信线路中，使得整个平台更加符合实际情况，对宽带载波通信进行更加准确可靠的评估。优选的，为了防止外界其他电磁干扰，宽带载波主节点4和宽带载波节点通信模块702放置在电磁屏蔽箱内，使得电磁环境更加干净。
本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台还包括与宽带载波主节点4和计算机5均通过数据传输线相连的网络分析仪8、频谱分析仪9和示波器10。其中，频谱分析仪9用于对宽带载波信号的频域特性进行分析，对宽带载波信号的进行符合性的通信技术指标验证，用于信号失真度、调制度、谱纯度、频率稳定度和交调失真等信号参数的测量。示波器10用于对载波信号的时域特性进行采集与分析。网络分析仪8用于对阻抗匹配性等进行分析。计算机5与网络分析仪8、频谱分析仪9和示波器10实现实时通讯控制和数据采集，调整宽带载波通道的相关参数（信号衰减、阻抗变化等），从而自动化实现仪器配置、采集数据读取与分析结果，完成宽带载波通信组网技术的能力评估。
本发明低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台的净化电源装置1包括与市电相连用于滤除电压波动的交流稳压电源装置101、与交流稳压电源装置101相连用于隔离的电源隔离变压装置102、与电源隔离变压装置102相连用于滤除干扰信号的交流滤波装置103。交流稳压电源装置101滤除输入市电的电压波动并输出到电源隔离变压装置102；电源隔离变压装置102对滤除电压波动的市电进行进一步隔离，并将被隔离的市电传输到交流滤波装置103；交流滤波装置103将被隔离市电中的干扰信号进行滤除，并将滤除干扰信号的市电传输到测量级人工电源网络2，用于为宽带载波耦合装置3和宽带载波组网从节点7供电。
本发明在宽带载波主节点和多级宽带载波组网从节点之间建立仿真通信网络，通过净化、智能衰减、隔离和耦合等在实验室建设模拟现场通信网络环境，适用于对各种不同厂家、不同工作频率及不同调制方式的宽带载波节点通信模块与技术方案进行组网技术的能力评估与验证，适应范围广，且简单实用、准确可靠。同时，宽带载波组网节点之间串联，网络规模不受限制，可灵活增加、减少宽带载波通信网络的节点，完全模拟实际情况的网络规模和复杂业务，网络拓扑结构灵活多变，满足各种宽带载波的应用场景。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，包括与市电相连用于供电的净化电源装置（1），与所述净化电源装置（1）相连的测量级人工电源网络（2），与所述测量级人工电源网络（2）相连的宽带载波耦合装置（3），与所述宽带载波耦合装置（3）相连的宽带载波主节点（4），与所述测量级人工电源网络（2）及所述宽带载波主节点（4）均相连的计算机（5），与所述宽带载波主节点（4）相连的宽带载波智能衰减装置（6）、与所述测量级人工电源网络（2）及所述宽带载波智能衰减装置（6）相连的多级的宽带载波组网从节点（7）。
2.根据权利要求1所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，所述测量级人工电源网络（2）与所述净化电源装置（1）、宽带载波耦合装置（3）、计算机（5）、宽带载波组网从节点（7）之间均通过电力线连接，所述宽带载波耦合装置（3）与所述宽带载波主节点（4）之间通过所述电力线连接，所述宽带载波主节点（4）和所述计算机（5）之间通过数据传输线连接，所述宽带载波耦合装置（3）、所述宽带载波智能衰减装置（6）和多级的宽带载波组网从节点（7）之间通过屏蔽精密测量级射频线缆连接。
3.根据权利要求2所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，每级所述宽带载波组网从节点（7）包括与所述测量级人工电源网络（2）通过所述电力线相连的滤波装置（701）、与所述滤波装置（701）通过所述电力线相连的宽带载波节点通信模块（702）、以及与所述宽带载波节点通信模块（702）通过所述电力线相连用于模拟实际电网上各种负载的可调负载（704）。
4.根据权利要求3所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，第2-N级的所述宽带载波组网从节点（7）还包括与所述宽带载波节点通信模块（702）通过所述屏蔽精密测量级射频线缆相连的宽带载波可调衰减装置（703）。
5.根据权利要求4所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，第1级的所述宽带载波组网从节点（7）的宽带载波节点通信模块（702）通过所述屏蔽精密测量级射频线缆与所述宽带载波智能衰减装置（6）相连，第2-N级的所述宽带载波组网从节点（7）的宽带载波可调衰减装置（703）通过所述屏蔽精密测量级射频线缆与上一级的所述宽带载波节点通信模块（702）相连。
6.根据权利要求3所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，所述宽带载波节点通信模块（702）设置于宽带载波终端上，所述宽带载波终端为采集终端、采集器或智能电表。
7.根据权利要求4所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，所述宽带载波智能衰减装置（6）和所述宽带载波可调衰减装置（703）工作频率为3KHz-60MHz，衰减幅值为0dB-120dB。
8.根据权利要求2所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，还包括与所述宽带载波耦合装置（3）通过数据传输线相连用于模拟噪声的加扰信号源（11）。
9.根据权利要求2所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，还包括与所述宽带载波主节点（4）和计算机（5）均通过数据传输线相连的网络分析仪（8）、频谱分析仪（9）和示波器（10），所述网络分析仪（8）、频谱分析仪（9）、示波器（10）和所述测量级人工电源网络（2）之间通过电力线连接。
10.根据权利要求1所述的低压电力线宽带载波通信组网评估仿真平台，其特征在于，所述净化电源装置（1）包括与所述市电相连用于滤除电压波动的交流稳压电源装置（101）、与所述交流稳压电源装置（101）相连用于隔离的电源隔离变压装置（102）、与所述电源隔离变压装置（102）相连用于滤除干扰信号的交流滤波装置（103）。
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