CN113114531A - 一种实验室载波通信测试试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实验室载波通信测试试验方法，它包括：步骤1、将设备输入端接到400kVA低压台变输出，将电网和等效电感组合起来等效为现场台变；步骤2、根据现场线缆线径及长度折算得出线缆等效阻抗，在现场台变的各相分别串入等效阻抗；步骤3、增加集中器、采集器和电表，放置位置与现场保持一致；步骤4、模拟现场工况，往现场台变并联IBOOK模块；步骤5、搭建完成后，复现现场问题，进行复测工作并分析；步骤6、根据分析结果改进现场台变结构解决丢包问题；解决了在现场不能分析和解决抄表失败的问题。

Description

一种实验室载波通信测试试验方法
技术领域
本发明属于载波测试技术，尤其涉及一种实验室载波通信测试试验方法。
背景技术
目前电网终端用户用电量统计均采用4G无线传输的方式实现，避免了过去人工抄表的烦恼。终端用户电表均具有RS485通信功能，其将数据通过RS485送至采集器，每个采集器最多并行接收32个电表数据，采集器将电表数据转化为载波信号，通过台区线缆主线送至集中器，最终集中器将接收的载波信号通过远程4G通信送至供电局后台端，这样就实现了远程抄表。
采用这样的远程抄表模式，会有个别用户出现抄表失败的现象，由于现场工况特殊且不能影响用户正常用电，因此在现场不能分析和解决抄表失败的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题：提供一种实验室载波通信测试试验方法，以解决现有技术的远程抄表模式，会出现个别用户抄表失败的现象，由于现场工况特殊且不能影响用户正常用电，因此在现场不能分析和解决抄表失败的问题。
本发明技术方案：
一种实验室载波通信测试试验方法，它包括：
步骤1、将设备输入端接到400kVA低压台变输出，将电网和等效电感组合起来等效为现场台变；
步骤2、根据现场线缆线径及长度折算得出线缆等效阻抗，在现场台变的各相分别串入等效阻抗；
步骤3、增加集中器、采集器和电表，放置位置与现场保持一致；
步骤4、模拟现场工况，往现场台变并联IBOOK模块；
步骤5、搭建完成后，复现现场问题，进行复测工作并分析；
步骤6、根据分析结果改进现场台变结构解决丢包问题。
步骤5所述的进行复测工作的方法为：逐渐增加并联IBOOK模块的数量并检测是否出现丢包现象；分析并联IBOOK模块的数量与丢包现象之间的关系，测试发现当IBOOK模块超过3台并网后，采集器数据无法通过载波通信的方式送至集中器导致终端用户抄表失败。
复测工作后的分析方法为：设系统的总等效电感值为
L初＝L1+L2+L3
式中，L1为台变耦合电感；L2为Ibook模块输出电感；L3为线缆及负载等效电感；
此时谐振点频率f初
Figure BDA0003008356990000021
通过上式知，随着并入IBOOK模块数量越多，系统总等效电感L初逐渐减小，此时谐振点频率f初逐渐增大，而谐振频率越接近载波通信传输频率421kHz，谐振就会越明显，谐振导致信号传输失败。步骤6所述根据分析结果改进现场台变结构解决丢包问题的方法为：针对谐振导致信号传输失败的问题，通过改变系统阻抗匹配避免与集中器发生谐振。
通过改变系统阻抗匹配避免与集中器发生谐振的方法为：在IBOOK模块N线串入电感，既改变了IBOOK模块的阻抗比，同时不影响电网主网的阻抗。
在IBOOK模块N线串入电感的计算方法为：
设系统的总电感值为L末
L末＝L1+L2+L3+L4
式中，L1为台变耦合电感；L2为Ibook模块输出电感；L3为线缆及负载等效电感；L4为N线电感；
此时谐振点频率f末
Figure BDA0003008356990000031
通过上述计算可知，N线串入电感后，系统总等效电感L末增大，此时谐振点频率f末减小；为了不影响载波通信，同时确保IBOOK模块的正常运行，N线电感的选择大于模块开关频率90kHz，且小于载波通信传输频率421kHz。
N线串入电感的值为100uH电感。
步骤1所述设备为负载；接入方法为：在400kVA低压台变输出端的每相上接入负载。
本发明的有益效果：
本发明一种实验室载波通信测试试验方法，首先结合现场工况搭建试验台，分析丢包原因，针对丢包原因通过在IBOOK模块N线串入电感，使得系统总等效电感增大，谐振点频率减小来避免丢包现象，进一步通过参数核算，N线选用100uH电感，这样保证台区并网20个模块以内，将谐振频率均控制在200kHz-300kHz之间，解决了在现场不能分析和解决抄表失败的问题。
附图说明
图1为现场台变搭建示意图；
图2为现场台变改进示意图。
具体实施方式
一种实验室载波通信测试试验方法：
首先设备输入端(主要为负载1、负载2、负载3、…)接400kVA低压台变输出，电网、等效电感组合起来即等效为现场台变；
模拟现场实际线缆阻抗，根据现场线缆线径及长度折算，即可得出线缆等效阻抗，试验台中各相分别串入等值的阻抗；
增加集中器、采集器、电表，放置位置与现场保持一致；
模拟现场工况，整个现场台变的并联不少于10个模块，现场台变并联10个IBOOK模块；
试验台搭建完成后，复现现场问题，进行复测工作，复测不少于20次，得出实验结论。
当台区IBOOK模块并网数量超过3台后，集中器开始出现丢包现象，即无法接收终端用户电表用电量数据，目前国内市场集中器大多采用单相220V供电，并通过该单相主线与采集器实现载波通信，其载波频率为421kHz，随着并网IBOOK模块数量的增加，丢包现象越发严重，经过多次验证，最终确定在IBOOK模块多台并网后，采集器数据无法通过载波通信的方式送至集中器，也就是说载波通信失败导致终端用户抄表失败，而IBOOK模块输出采用LCL滤波方式，加之台变耦合电感的影响，综合分析是由于多台IBOOK模块并网、集中器、台变、线缆等阻抗匹配出现问题，导致集中器与采集器载波通信失败；
此时系统的总电感值为：
L初＝L1+L2+L3
式中，L1为台变耦合电感；L2为Ibook模块输出电感；L3为线缆及负载等效电感；
此时谐振点频率f初
Figure BDA0003008356990000051
通过上式知，随着并入IBOOK模块数量越多，系统总等效电感L初减小，此时谐振点频率f初增大，而谐振频率约接近载波通信传输频率421kHz，谐振越明显，此时就使得信号传输失败。
针对载波通信导致的丢包问题问题，本发明主要通过改变系统阻抗匹配，避免与集中器发生谐振来解决，为此在IBOOK模块N线串入电感，这样既改变了IBOOK模块的阻抗比，同时不影响电网主网的阻抗；
此时系统的总电感值为L末
L末＝L1+L2+L3+L4
式中，L1为台变耦合电感；L2为Ibook模块输出电感；L3为线缆及负载等效电感；L4为N线电感；
此时谐振点频率f末
Figure BDA0003008356990000061
通过上述计算可知，N线串入电感后，系统总等效电感L末增大，此时谐振点频率f末减小，为了不影响载波通信，同时确保IBOOK模块的正常运行，N线电感的选择必须远大于模块开关频率90kHz，且远小于载波通信传输频率421kHz，最终通过参数核算，N线选用100uH电感，这样保证台区并网20个模块以内，谐振频率均控制在200kHz-300kHz之间。
现场实际验证：考虑到设备的可靠性、安全性等多方面因素，决定将N线电感内置于电路板中，并先进行一个台区的试运行验证；经过两周的监控，通过查看供电局数据，未再出现载波通信的问题，如表所示：
Figure BDA0003008356990000062
Figure BDA0003008356990000071
Figure BDA0003008356990000072
Figure BDA0003008356990000081
Figure BDA0003008356990000082
综上所述，本发明在IBOOK模块N线串入电感，使得系统总等效电感增大，谐振点频率减小，通过参数核算，N线选用100uH电感，这样保证台区并网20个模块以内，谐振频率均控制在200kHz-300kHz之间，通过实验室试验验证及现场试点整改试运行情况，证明N线串入电感的方案可行，各试点台区未再出现丢包现象，问题得以解决。

Claims (8)

1.一种实验室载波通信测试试验方法，它包括：
步骤1、将设备输入端接到400kVA低压台变输出，将电网和等效电感组合起来等效为现场台变；
步骤2、根据现场线缆线径及长度折算得出线缆等效阻抗，在现场台变的各相分别串入等效阻抗；
步骤3、增加集中器、采集器和电表，放置位置与现场保持一致；
步骤4、模拟现场工况，往现场台变并联IBOOK模块；
步骤5、搭建完成后，复现现场问题，进行复测工作并分析；
步骤6、根据分析结果改进现场台变结构解决丢包问题。
2.根据权利要求1所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：步骤5所述的进行复测工作的方法为：逐渐增加并联IBOOK模块的数量并检测是否出现丢包现象；分析并联IBOOK模块的数量与丢包现象之间的关系，测试发现当IBOOK模块超过3台并网后，采集器数据无法通过载波通信的方式送至集中器导致终端用户抄表失败。
3.根据权利要求2所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：复测工作后的分析方法为：设系统的总等效电感值为
L初＝L1+L2+L3
式中，L1为台变耦合电感；L2为Ibook模块输出电感；L3为线缆及负载等效电感；
此时谐振点频率f初
Figure FDA0003008356980000021
通过上式知，随着并入IBOOK模块数量越多，系统总等效电感L初逐渐减小，此时谐振点频率f初逐渐增大，而谐振频率越接近载波通信传输频率421kHz，谐振就会越明显，谐振导致信号传输失败。
4.根据权利要求3所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：步骤6所述根据分析结果改进现场台变结构解决丢包问题的方法为：针对谐振导致信号传输失败的问题，通过改变系统阻抗匹配避免与集中器发生谐振。
5.根据权利要求4所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：通过改变系统阻抗匹配避免与集中器发生谐振的方法为：在IBOOK模块N线串入电感，既改变了IBOOK模块的阻抗比，同时不影响电网主网的阻抗。
6.根据权利要求5所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：在IBOOK模块N线串入电感的计算方法为：
设系统的总电感值为L末
L末＝L1+L2+L3+L4
式中，L1为台变耦合电感；L2为Ibook模块输出电感；L3为线缆及负载等效电感；L4为N线电感；
此时谐振点频率f末
Figure FDA0003008356980000022
通过上述计算可知，N线串入电感后，系统总等效电感L末增大，此时谐振点频率f末减小；为了不影响载波通信，同时确保IBOOK模块的正常运行，N线电感的选择大于模块开关频率90kHz，且小于载波通信传输频率421kHz。
7.根据权利要求5所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：N线串入电感的值为100uH电感。
8.根据权利要求1所述的一种实验室载波通信测试试验方法，其特征在于：步骤1所述设备为负载；接入方法为：在400kVA低压台变输出端的每相上接入负载。
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