CN112885071A - 一种用于用电信息采集信道的干扰仿真装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于用电信息采集信道的干扰仿真装置及方法，属于电力系统仿真技术领域。本发明装置，包括：虚拟集中器仓，所述虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；虚拟表计仓，所述虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；干扰发生器，所述干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。本发明避免了软件模拟中采用的灌包及数据伪随机变化测试的局限性。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统仿真技术领域，并且更具体地，涉及一种用于用电信息采集信道的干扰仿真装置及方法。
背景技术
信道干扰我们一般在仿真中用信道噪声来替代，信道噪声分为加性跟乘性噪声，加性噪声是信道所固有的，不管有没有信道传递，而乘性噪声一般是随着信号的消失而消失的。噪声的来源一般是实际物理信道的不理想特性，或者周围器械的电气效应。
通过软件模拟可实现信道干扰效应仿真，然而由于软件模拟中的数据存在伪随机变化，仿真效果不甚理想。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种用于用电信息采集信道的干扰仿真装置，包括：
虚拟集中器仓，所述虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；
虚拟表计仓，所述虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；
干扰发生器，所述干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
可选的，装置，还包括：信道调节部件，所述信道调节部件用于对电力线信道干扰的衰减量进行调节。
可选的，装置还包括：干扰注入部件，所述干扰注入部件用于对外部干扰噪声的隔离输入。
可选的，干扰发生器，包括：射频信号发生器和脉冲群，所述射频信号发生器用于对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声；所述脉冲群将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
可选的，虚拟表计仓及虚拟集中器仓的箱体为屏蔽箱体。
可选的，装置，还包括：通信部件，所述通信部件，用于虚拟集中器仓、虚拟表计仓、干扰发生器及通信调节部件间的通信，及、232通信以及485通信的转换。
可选的，装置，还包括：辅助功能部件，所述辅助功能部件用于装置的DC供电及AC隔离。
本发明还提出了一种用电信息采集信道的干扰仿真方法，包括：
控制虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；
控制虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；
控制干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
可选的，方法还包括：使用信道调节部件对电力线信道干扰的衰减量进行调节。
可选的，方法，所述方法还包括：使用干扰注入部件用于对外部干扰噪声的隔离输入。
本发明避免了软件模拟中采用的灌包及数据伪随机变化测试的局限性。
附图说明
图1为本发明装置的结构图；
图2为本发明方法的流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
本发明提出了一种用于用电信息采集信道的干扰仿真装置，如图1所示，包括：
虚拟集中器仓，所述虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；
虚拟表计仓，所述虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；
干扰发生器，所述干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
信道调节部件，所述信道调节部件用于对电力线信道干扰的衰减量进行调节。
干扰注入部件，所述干扰注入部件用于对外部干扰噪声的隔离输入。
通信部件，所述通信部件，用于虚拟集中器仓、虚拟表计仓、干扰发生器及通信调节部件间的通信，及、232通信以及485通信的转换。
辅助功能部件，所述辅助功能部件用于装置的DC供电及AC隔离。
干扰发生器，包括：射频信号发生器和脉冲群，所述射频信号发生器用于对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声；所述脉冲群将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
虚拟表计仓及虚拟集中器仓的箱体为屏蔽箱体。
下面结合实施例对本发明进行进一步的说明：
本发明装置结置于机柜中。在机柜中设置有干扰发生设备、虚拟集中器仓、虚拟表计仓、信道调节部件、干扰注入部件、通信部件以及辅助功能部件。
其中干扰发生设备主要包括射频信号发生器、脉冲群等设备。射频发生器用于远程通信信道和本地无线信道的噪声注入。脉冲群用于电力线信道的干扰模拟，通过耦合装置注入电力线。
虚拟集中器仓用于仿真集中器功能以及上行通道干扰的注入，主要由本地模块、远程模块、支持电路、虚拟集中器等部分构成。
虚拟表计仓用于仿真表计功能以及本地无线信道干扰的注入，主要由STA模块、支持电路等部分构成。
虚拟集中器仓和虚拟表计仓考虑到避免远程4G通信以及本地无线等通信方案受到不可控的外部信号干扰，采用屏蔽箱体的设计方案。
信道调节与干扰注入部件用于信道衰减量调节、外部干扰噪声隔离输入。同时支持本地无线和HPLC信道调节和干扰注入。
通信部件用于统筹装置所有的控制、虚拟表等通信动作。根据不同的通信要求实现网络通信、232通信、485通信的转换工作。
辅助功能部件用于装置的DC供电、AC隔离等辅助性工作。
本发明的基础技术指标如下：
1.仿真信道类型；
公网信道、电力线载波信道、本地无线信道。
2.虚拟设备类型与规模；
虚拟集中器：1只；
虚拟三相表：1-20只；
虚拟单相表：10-200只；
3.实体通信模块接口；
集中器公网模块接口：1个，满足标准模块接口定义；
集中器本地模块接口：1个，满足标准模块接口定义；
单相表模块接口：10个，满足标准模块接口定义；
三相表模块接口：2个，满足标准模块接口定义；
4.信道干扰指标；
市电隔离度：＞70dB；
载波信道衰减：60dB，2dB步进；
载波信道干扰注入：电线耦合；
公网信道干扰注入：天馈线合路；
本地无线信道干扰注入：天线耦合；
干扰信号注入接口：SMA、香蕉插头；
5.干扰信号发生；
射频信号范围：10KHz-3GHz；
脉冲频率：1kHz-1200KHz；
脉冲极性：正或负，正负交替；
输出电压：0.2-±4.8KV；
程控接口：USB/RJ45/RS232；
6.装置控制；
装置控制通道采用标准网络接口，实现装置控制与测试报文收发，支持10M/100M网络连接；
7.虚拟表计；
虚拟表应答有主控软件响应，仿真设备提供实体通信单元复位、电源支持、通信接口等。提供相应的控制指令。
8.电源；
线制：三相四线
电压：380V±10％；
功耗：＜500W。
9.对外接口；
USB、网口等。
本发明进行干扰，包括如下：
S1.台区设备构建
采用实体通信单元与虚拟设备组合方式实现，提供虚拟集中器和虚拟单三相表计，由虚拟集中器实现1376.3和1376.2报文的解析处理，虚拟单三相表计主要实现645报文交互；
S2.定义数据流程
虚拟主站-集中器-表计(实体模块+虚拟数据)，表计数据和虚拟主站的数据由相同的处理单元生成，实现链路中通信报文的闭环比对测试功能；
S3.台区规模调节
支持虚拟表计数量调节，实现不同台区规模的模拟；
S4.定义扰动变量类型、干扰注入方式及干扰信号生成
扰动变量包括载波信道衰减、阻抗调节和噪声注入，公网信道噪声注入以及本地无线信道噪声注入，采用外部隔离端口实现噪声、群脉冲等干扰信号的注入，空间干扰信号采用射频源生成，传输干扰信号采用脉冲群发生设备产生；
低压台区信道干扰效应实体仿真装置通过设置不同的通信程控负载状态，调节信道衰减，注入干扰噪声等方式对低压台区用采信息采集信道通信过程开展仿真，检验通信信道在不同负载状态、干扰类型、干扰强度下的通信变化情况。具备虚拟主站-集中器-表计链路中的通信报文闭环比对测试功能；将虚拟主站下发的数据流转换为实体通信信号；同时在信道中施加信道环境干扰因素等功能。
根据干扰环节的不同采用两种类型的干扰源，空间干扰信号采用射频源生成，传输干扰信号采用脉冲群发生设备产生。
仿真的信道包含公网信道(GPRS、LTE等)、HPLC信道、双模信道等。采用实体通信单元+虚拟采集设备(集中器、表计)模式，实体电力线信道通过隔离设备同外部市电隔离，仿真设备的载波信道具备衰减量调节、负载调节和噪声注入能力，公网信道的干扰注入采用合路器通过天线馈线注入。虚拟表计规模具备调节能力，考察不同台区规模对通信过程的不同影响。
装置整体结构采用小型机柜结构，便于部署，对外测控接口采用RJ45接口，支持TCP/IP协议。提供集中器上行、CCO、单相STA、三相STA等模块接口型式。整体结构采用屏蔽材料，提供电力线信道和公网信道噪声注入接口。
本发明还提出了一种用电信息采集信道的干扰仿真方法，如图2所示，包括：
控制虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；
控制虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；
控制干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
使用信道调节部件对电力线信道干扰的衰减量进行调节。
使用干扰注入部件用于对外部干扰噪声的隔离输入。
本发明避免了软件模拟中采用的灌包及数据伪随机变化测试的局限性。
本发明将数据流转变成实际的通信信号，在通信信号上注入实体的干扰(可以是噪声，脉冲群，台区规模变化，拓扑结构变化等形式)，再把通信信号转变成数据流。通过这种方式把台区的真实随机变化状况反馈到数据流的变化中，进而考察待测对象应对受干扰数据的能力，能否有效进行数据通信，是否出现软硬件异常等情况。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种用于用电信息采集信道的干扰仿真装置，所述装置包括：
虚拟集中器仓，所述虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；
虚拟表计仓，所述虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；
干扰发生器，所述干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
2.根据权利要求1所述的装置，所述装置，还包括：信道调节部件，所述信道调节部件用于对电力线信道干扰的衰减量进行调节。
3.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：干扰注入部件，所述干扰注入部件用于对外部干扰噪声的隔离输入。
4.根据权利要求1所述的装置，所述干扰发生器，包括：射频信号发生器和脉冲群，所述射频信号发生器用于对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声；所述脉冲群将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
5.根据权利要求1所述的装置，所述虚拟表计仓及虚拟集中器仓的箱体为屏蔽箱体。
6.根据权利要求1所述的装置，所述装置，还包括：通信部件，所述通信部件，用于虚拟集中器仓、虚拟表计仓、干扰发生器及通信调节部件间的通信，及、232通信以及485通信的转换。
7.根据权利要求1所述的装置，所述装置，还包括：辅助功能部件，所述辅助功能部件用于装置的DC供电及AC隔离。
8.一种使用如权利要求1-7所述任一装置进行用电信息采集信道的干扰仿真方法，所述方法包括：
控制虚拟集中器仓仿真集中器动作，向干扰发生器注入噪声；
控制虚拟表计仓用于仿真表计动作，向干扰发生器注入噪声；
控制干扰发生器对用电信息采集信道的远程通信信道及本地无线信道注入噪声，并将注入的噪声耦合至电力线信道进行干扰模拟。
9.根据权利要求8所述的方法，所述方法还包括：使用信道调节部件对电力线信道干扰的衰减量进行调节。
10.根据权利要求8所述的装置，所述方法，所述方法还包括：使用干扰注入部件用于对外部干扰噪声的隔离输入。
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