CN113507297A

CN113507297A - 一种评价hplc通信单元性能的测试方法及系统

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Publication number: CN113507297A
Application number: CN202110576388.XA
Authority: CN
Inventors: 厉康; 严由辉; 孙文; 刘邦; 李勇; 罗盛; 熊桂全
Original assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Current assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority date: 2021-05-26
Filing date: 2021-05-26
Publication date: 2021-10-15

Abstract

本发明公开一种评价HPLC通信单元性能的测试系统，涉及测试技术领域，该系统包括：隔离器A、隔离器B、测试板A、测试板B、控制板、WIFI路由器、笔记本电脑和智能手机。隔离器隔离电力线上0.5MHz～12MHz的载波信号，测试板A包括主控MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测CCO；测试版B包括主控MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测STA；控制板包括MCU、FPGA噪声源、程控阻抗模块、程控衰减器和网络模块；WIFI路由器作为交换机连接测试板A、测试板B、控制板和智能手机或者笔记本电脑。本发明使用真实的电力线通信环境，模拟线路衰减、加入信道噪声和阻抗变化。利用本发明能准确的评价HPLC通信单元在现场应用环境下的通信性能。

Description

一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统

技术领域

本发明实施例涉及用电信息采集设备检测技术领域，具体涉及一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统。

背景技术

随着能源电力技术快速发展，电力行业与“大云物移智”等现代信息通信技术和数字技术不断融合，电网的功能形态、运行方式发生日益深刻变化。为了适应能源革命和数字革命的发展潮流，2019年国家电网有限公司提出了“三型两网、世界一流”的战略目标，这对用电信息采集系统中宽带HPLC通信单元的通信性能提出了更高的要求。

目前宽带HPLC相对于窄带PLC技术具有较多的优势，但是由于电力线信道特性复杂，噪声干扰、信道衰减和负载时变等因素会直接影响电力线载波通信数据采集成功率。传统的窄带PLC测试系统已经不能满足宽带HPLC对高速率、高实时、低延迟的测试要求。当前针对宽带HPLC同时模拟电力线噪声、衰减和阻抗的测试系统非常有限。大多数的测试系统没有引入AC220V交流回路，通信单元使用弱电的同轴电缆作为通信信道，或者测试中只模拟电力线信道中影响通信性能的单一因素。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统。实现简单、方便、准确测试通信单元抗噪声、抗衰减、抗阻抗变化的性能。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下系统方案：一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，该系统包括：隔离器A、隔离器B、测试板A、测试板B、控制板、WIFI路由器、笔记本电脑和智能手机；隔离器与测试板通过电源线连接，用于隔离系统外部噪声和提供220V交流电源，测试板A电源端子与控制板中程控衰减器的A侧端子连接，测试板B电源端子与控制板中程控衰减器的B侧端子连接，测试板A与WIFI路由器通过网线连接，测试板B与WIFI路由器通过网线连接，控制板与WIFI路由器通过网线连接，笔记本电脑与WIFI路由器通过无线WIFI连接，智能手机与WIFI路由器通过无线WIFI连接。所述测试板A包括主控MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测CCO；所述测试板B包括主控MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测STA；所述控制板包括MCU、FPGA噪声源、程控阻抗模块、程控衰减器和网络模块。

作为一种有效方案：所述隔离器阻带频率范围为0.5MHz～12MHz，对频率范围在0.5MHz～12MHz的信号衰减幅度不低于90dB。

作为一种有效方案：所述程控衰减器衰减范围0～127dB，衰减器输入输出阻抗50Ω。

作为一种有效方案：所述程控衰减器与控制板MCU通信接口为串口通信，波特率9600bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。

作为一种有效方案：所述FGPA噪声源输出噪声类型包括白噪声、脉冲噪声、单频点噪声、现场采集噪声，噪声幅度输出范围7.5dB～0dB。

作为一种有效方案：所述FGPA噪声源与控制板MCU通信接口为串口通信，波特率115200bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。

作为一种有效方案：所述程控阻抗模块输出阻抗类型包括容性阻抗和纯阻性阻抗。阻抗输出范围2Ω～100Ω。

作为一种有效方案：所述程控阻抗模块与控制板MCU通信接口为串口通信，波特率9600bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。

与现有技术相比，本发明实施例有益效果：

本发明使用AC220V交流回路，测试模拟环境更接近于真实的电力线环境，同时把噪声、衰减、阻抗变化等因素加入宽带HPLC性能测试系统，能够准确评价HPLC通信单元在现场应用环境下的通信性能，并且测试流程自动化，使用方便，操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的测试方法及系统实施方式和技术方案，下面将对实施方式或技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例提供的评价宽带HPLC通信单元性能的测试系统框架示意图。

图2为本发明实施例提供的程控衰减器框架图。

图3为本发明实施例提供的程控阻抗框架图。

图4为本发明实施例提供的FPGA噪声源框架图。

图5为本发明实施例提供的测试流程图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

参照说明书附图1，本发明一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，该系统包括：隔离器A、隔离器B、测试板A、测试板B、控制板、WIFI路由器、笔记本电脑和智能手机；

隔离器与测试板通过电力线连接，用于隔离系统外部噪声和提供220V交流电源；测试板A电源端子与控制板中程控衰减器的A侧端子连接；测试板B电源端子与控制板中程控衰减器的B侧端子连接，测试板A与WIFI路由器通过网线连接，测试板B与WIFI路由器通过网线连接，控制板与WIFI路由器通过网线连接，笔记本电脑与WIFI路由器通过无线WIFI连接，智能手机与WIFI路由器通过无线WIFI连接，所述测试板A包括MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测CCO，所述测试版B包括MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测STA，所述控制板包括电源、主控MCU、FPGA噪声源、程控衰减器、程控阻抗模块和网络模块。

需要说明的是，参照说明书附图2，程控衰减器包括控制器、RS232接口、数码管显示、继电器控制网络、耦合电路、衰减网络。控制器具有处理串口数据接收、发送、协议解析、继电器控制、数码管显示等功能。RS232接口连接控制板，波特率9600bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。耦合电路用于隔离AC220V强电，允许高频HPLC信号通过。数码管用于显示当前的衰减值。继电器控制网络控制衰减电路切入和切出衰减器，控制衰减值。

需要说明的是，参照说明书附图3程控阻抗包括控制器、RS232接口、数码管显示，继电器控制网络、耦合电路、电阻电容电路。控制器具有处理串口数据接收、发送、协议解析、继电器控制、数码管显示等功能。RS232接口连接控制器，波特率9600bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。耦合电路用于隔离AC220V强电，允许高频HPLC信号通过。数码管用于显示当前的阻抗值。继电器控制网络控制电阻电容电路切入和切出程控阻抗器，控制阻抗值。

需要说明的是，参照说明书附图4，FPGA噪声源包括FPGA核心板、网络模块、USB模块、SD卡电路、DAC转换模块、功率放大器、耦合电路。FPGA读取SD中噪声配置文件，SD卡中存储噪声文件类型有白噪声、脉冲噪声、单频点噪声、现场采集噪声，计算后通过DAC转换成模拟信号，通过功率放大器和耦合电路，把噪声信号耦合到电力线上。网络模块和上述控制板连接，通过TCP/IP网络协议控制噪声源。上述一种评价HPLC通信单元性能的测试系统测试原理如下：

结合图1所示，按照实施例中提供的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，测试板A底座上的CCO(被测对象)和测试板B底座上的STA(被测对象)之间通过电力线载波通信的方式来获取单相电能表电量等数据。为了衡量CCO和STA载波通信的抗衰减、抗噪声、抗阻抗性能，同时模拟真实的电力线通信环境，在通信线路中增加能够衰减信号强度的衰减器(程控可调衰减器)、和能够输出不同类型噪声的FPGA噪声源以及能够进行阻抗变换的程控阻抗变换器。首先CCO和STA组网成功后，通过自动化抄表方式让CCO与STA进行载波通信，并在数据通信过程中，固定加入噪声信号、固定阻抗值，从小到大调整通信线路中所加衰减值，如果发现CCO和STA成功率低于90％的临界值，记录此时程控衰减器衰减值，此时，线路中的衰减值即可认定为在当前噪声和阻抗条件下CCO与STA的通信性能。

基于一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，具体测试方法如下：

将CCO放置于测试板A底座上，将STA放置于测试板B底座上，将网线和电力线正常连接后，测试系统上电；笔记本电脑和WIFI路由器之间正常连接；运行笔记本电脑上的测试软件，启动测试后自动执行测试流程，不需要人工干预，测试完成后，测试软件将测试结果记录并存储到文件中，测试完成后只需查看测试结果。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims

1.一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于，该系统包括：隔离器A、隔离器B、测试板A、测试板B、控制板、WIFI路由器、笔记本电脑和智能手机；隔离器与测试板通过电源线连接，用于隔离系统外部噪声和提供220V交流电源，测试板A电源端子与控制板中程控衰减器的A侧端子连接，测试板B电源端子与控制板中程控衰减器的B侧端子连接，测试板A与WIFI路由器通过网线连接，测试板B与WIFI路由器通过网线连接，控制板与WIFI路由器通过网线连接，笔记本电脑与WIFI路由器通过无线WIFI连接，智能手机与WIFI路由器通过无线WIFI连接；所述测试板A包括主控MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测CCO；所述测试板B包括主控MCU、电源、网络模块、功率测试模块、待测STA；所述控制板包括MCU、FPGA噪声源、程控阻抗模块、程控衰减器和网络模块。

2.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述隔离器阻带频率范围为0.5MHz～12MHz，对频率范围在0.5MHz～12MHz的信号衰减幅度不低于90dB。

3.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述程控衰减器衰减范围0-127dB，衰减器输入输出阻抗50Ω。

4.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述程控衰减器与控制板MCU通信接口为串口通信，波特率9600bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。

5.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述FGPA噪声源输出噪声类型包括白噪声、脉冲噪声、单频点噪声、现场采集噪声，噪声幅度输出范围7.5dB～0dB。

6.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述FGPA噪声源与控制板MCU通信接口为串口通信，波特率115200bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。

7.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述程控阻抗模块输出阻抗类型包括容性阻抗和纯阻性阻抗，阻抗输出范围2Ω～100Ω。

8.根据权利要求1所述的一种评价HPLC通信单元性能的测试方法及系统，其特征在于：所述程控阻抗模块与控制板MCU通信接口为串口通信，波特率9600bps，偶校验，8个数据位，1个停止位。