CN117614485A - 一种双模hplc现场故障诊断方法及装置 - Google Patents

一种双模hplc现场故障诊断方法及装置 Download PDF

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CN117614485A CN202311587850.1A CN202311587850A CN117614485A CN 117614485 A CN117614485 A CN 117614485A CN 202311587850 A CN202311587850 A CN 202311587850A CN 117614485 A CN117614485 A CN 117614485A
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Abstract

本发明属于电网故障信息诊断技术领域，公开了一种双模HPLC现场故障诊断方法及装置；该方法通过外界输入输出接口，提取设备弱电接口的12V接口数据、GND接口电气量数据，诊断HPLC通信单元、电能表、集中器是否存在故障。本发明基于国网双模HPLC载波通信互联互通标准，提出一套系统的HPLC现场故障诊断流程，统一检测规范和标准，以解决用电信息采集现场运维存在的故障甄别难度大、没有统一的故障判断依据和标准、隐性故障无法发现、现场派单量大、故障处理过程效率低等问题，支撑解决HPLC现场故障处理难点和痛点。

Description

一种双模HPLC现场故障诊断方法及装置
技术领域
本发明属于电网故障信息诊断技术领域，尤其涉及一种双模HPLC现场故障诊断方法及装置。
背景技术
现场运维人员没有准确、快速判断宽带载波通信故障的能力与手段，缺乏故障判断工具，无法准确定位宽带载波通信故障主体设备，经常导致现场人员误判、误拆电能表或者通信模块现象频繁发生，造成国网公司设备资产流失。
用采系统涉及计量、通信、计算机等多个专业技术，专业性强，县公司和供电所采集监控运维人员一般由装表接电人员、抄表员转岗，缺乏系统化培训，日常工作多靠自行“摸索尝试”。市场上出现过一些宽带载波简易诊断装置，仅作为手持终端辅助工具，设备硬件扩展受限、功能单一、诊断原理不一致、市场报价杂乱无章、质量管控缺失空白。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：用电信息采集现场运维存在的故障甄别难度大、没有统一的故障判断依据和标准、隐性故障无法发现、现场派单量大、故障处理过程效率低。
发明内容
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了一种双模HPLC现场故障诊断方法及装置。
所述技术方案如下：双模HPLC现场故障诊断方法，通过外界输入输出接口，提取设备弱电接口的12V接口数据、GND接口电气量数据，诊断HPLC通信单元、电能表、集中器是否存在故障；
其中，诊断HPLC通信单元是否存在故障包括：HPLC通信单元供电电源损坏诊断、HPLC通信单元无法入网诊断、HPLC通信单元信息错误诊断、HPLC通信单元通信接口故障诊断、HPLC通信单元烧坏诊断、HPLC通信单元死机诊断、HPLC通信单元进水诊断和HPLC通信单元外观损坏诊断。
进一步，HPLC通信单元供电电源损坏诊断包括：诊断待测HPLC模块弱电接口的1引脚和2引脚12V接口、3引脚和4引脚GND接口的之间的功耗；
HPLC通信单元无法入网诊断包括：诊断待测HPLC模块与标准HPLC模块之间的抗衰减通信性能；
HPLC通信单元信息错误诊断包括：下发F112查询宽带载波芯片信息报文，判断待测HPLC通信单元信息是否正确；
HPLC通信单元通信接口故障诊断包括：诊断待测HPLC模块弱电接口的5引脚RXD接口、8引脚TXD接口的数据通信是否正常；
HPLC通信单元烧坏诊断包括：对待测试HPLC模块外观进行检测；
HPLC通信单元死机诊断包括：对待测HPLC模块弱电接口的9引脚RST接口进行复位操作，HPLC模块未恢复正常工作，通信单元为死机。
进一步，诊断电能表是否存在故障，包括：电能表通信供电故障诊断、电能表通信带载能力不足诊断、电能表状态引脚异常诊断、电能表RS485通信故障诊断、电能表通信信道反接诊断、电能表通信接口故障诊断。
进一步，诊断集中器是否存在故障，包括：集中器开关电源故障诊断、集中器通信带载能力不足诊断、集中器状态引脚异常诊断、集中器RS485通信故障诊断、集中器通信信道反接诊断、集中器通信接口故障诊断；
集中器开关电源故障诊断包括：诊断待集中器弱电接口的11引脚和12引脚12V接口、9引脚和10引脚GND接口的之间的电压是否满足12V±1V；
集中器通信带载能力不足诊断包括：诊断待测集中器弱电接口的11引脚和12引脚12V接口、9引脚和10引脚GND接口的之间的电压是否满足12V±1V；
集中器状态引脚异常诊断包括：诊断待测HPLC模块弱电接口的15引脚、16引脚、19引脚-26引脚电平是否满足集中器型式规范；
集中器RS485通信故障诊断包括：对待测集中器的RS485接口进行数据通信检测，抄读集中器地址，如果数据收发不正常，RS485通信故障；
集中器通信信道反接诊断包括:对待测集中器的强电接口进行相位检测，与标准相位进行对比，如果相位反向，通信信道反接；
集中器通信接口故障诊断包括：诊断待测集中器弱电接口的15引脚RXD接口、和16引脚TXD接口的数据通信和电平是否正常，如果TXD和RXD无数据收发或电平异常，通信接口故障。
进一步，诊断HPLC通信单元是否存在故障的方法包括：
第一步，通信故障检测采用二次正交频分复用OFDM累加方式，以非宽带电力线载波编码长度整数倍的间隔向后调频做正交频分复用OFDM；再设置一诊断门限进行采集诊断，若正交频分复用OFDM输出的最大值大于门限，则采集成功；
第二步，在采集位置前后两个通信节点处开始间隔调频做正交频分复用OFDM，每次调频做1个正交频分复用OFDM；再求出这4次正交频分复用OFDM输出峰值的最大值及其对应位置，确定通信节点同步位置；所述正交频分复用OFDM调频域4次调频的起点分别为采集位置前后两个通信节点处，即正交频分复用OFDM调频域第1次调频的间隔为O×M-2，第2次调频的间隔为O×M+1，第3次调频的间隔为O×M+2，第4次调频的间隔为O×M+3；O为宽带电力线载波编码的长度，O为上采样倍数；
其中，第一步通信故障检测具体包括：
(1)HPLC通信单元对接收到的正交频信号先进行相位量化，即把不同频带范围内信号分别映射到不同相位，再对量化后的信号进行解频得到相关值；相关值由以下公式获得：
式中，corr(x)表示解频后的相关值，D表示经过多相位量化后的正交频信号，MPN表示宽带电力线载波编码，y为接收正交频信号D的采样点位置，x为解频调频位置；
(2)对于解频后的相关值，采用二次正交频分复用OFDM累加方式；正交频分复用OFDM调频域以O×M+1个采样点为间隔，依次向后调频，每次调频做1个正交频分复用OFDM；
(3)根据正交频分复用OFDM输出序列的峰值大小设置诊断门限a0，并进行采集诊断；
所述二次正交频分复用OFDM累加方式，以O×M个采样点为间隔，O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数，取E个相关值做E点正交频分复用OFDM并求最大值；
所述采集诊断的方法为：当累加峰值大于诊断门限a0时，认为采集成功，同时记录采集位置；否则正交频分复用OFDM调频域向后调频一次重复以上步骤；
在第二步通信节点同步具体包括：
(i)从采集位置开始再向后搜索4个宽带电力线载波编码，即正交频分复用OFDM调频域从采集位置开始再向后调频4次，每次调频做1个正交频分复用OFDM，且4次的起点分别为采集位置前后两个通信节点处；
(ii)每次调频以O×M个采样点为间隔取数做E点正交频分复用OFDM并求最大值，选出4次的最大值max_v(f)，并记录最大值位置max_f(f)，通信节点同步位置为f*＝max_f{arg(maxf＝1-4v(f))}，至此，位同步完成；O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数。
本发明的另一目的在于提供一种双模HPLC现场故障诊断装置，该装置实施所述双模HPLC现场故障诊断方法，该装置对单相HPLC、三相HPLC、HPLC集中器路由通信模块的检测与诊断，进行串口通信功能、载波通信功能与性能、电源功能故障类型进行分析诊断，以及对集中器红外、RS485具体故障的诊断和电能表供电带载能力，弱电通信接口，RS485接口进行故障诊断和分析。
进一步，该装置集成有：
主控MCU、电源电路、集成Type-C充电接口的接口转换电路、充电电路、液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口、蜂鸣器、手持式终端数据存储单元Flash，表模块弱点接口、12V开关控制过流保护电路、弱点接口、220V继电器、30dB信号衰减器，支持STA载波模块、CCO载波模块接入。
进一步，所述STA载波模块集成有单相STA模块接口、三相STA模块接口；
所述CCO载波模块集成有CCO模块接口；
所述液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口、蜂鸣器、表模块弱点接口、手持式终端数据存储单元Flash均与主控MCU连接；
表模块弱点接口分别与12V开关控制过流保护电路、单相STA模块接口、三相STA模块接口、CCO模块接口连接。
进一步，所述12V开关控制过流保护电路依次与电源电路、接口转换电路连接，所述接口转换电路依次与充电电路以及外部锂电池连接；
所述单相STA模块接口、三相STA模块接口均通过弱点接口与220V继电器连接，所述CCO模块接口通过弱点接口与30dB信号衰减器连接；
所述30dB信号衰减器还通过220V继电器连接外部220V交流电。
进一步，所述主控MCU还连接有I型4G远程通信模块、II型4G远程通信模块；所述I型4G远程通信模块集成有I型集中器4G模块接口，II型4G远程通信模块集成有II型集中器4G模块接口；所述主控MCU还连接有HPLC物联网模块接口、HPLC单相模块接口、HPLC三相模块接口、HPLC路由模块接口。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明提供的双模HPLC现场故障诊断装置从故障深层原理级分析故障发生机理入手，区别市场上功能单一的检测装置，以故障复现形式确定诊断方法，诊断结果准确。该装置不局限于检测通信单元，立足各环节宽带载波通信这一频带，对电能表、模块等通信链路全方面进行检测。该装置创新对电网运行的技术、方法、工艺、设备等进行技术改进。
本发明基于国网双模HPLC载波通信互联互通标准，提出一套系统的HPLC现场故障诊断流程，统一检测规范和标准，以解决用电信息采集现场运维存在的故障甄别难度大、没有统一的故障判断依据和标准、隐性故障无法发现、现场派单量大、故障处理过程效率低等问题，支撑解决HPLC现场故障处理难点和痛点，HPLC现场故障诊断测试装置应运而生。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理；
图1是本发明实施例提供的双模HPLC现场故障诊断装置示意图；
图2是本发明实施例提供的载波通信信道诊断测试仪示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
本发明创新的提出一种双模HPLC现场故障诊断装置，从故障深层原理级分析故障发生机理入手，区别市场上功能单一的检测装置，以故障复现形式确定诊断方法，诊断结果准确。该装置不局限于检测通信单元，立足各环节宽带载波通信这一频带，对电能表、模块等通信链路全方面进行检测。该装置创新对电网运行的技术、方法、工艺、设备等进行技术改进。
本发明从以往HPLC通信单元质量管控经验以及海量分拣HPLC通信单元，筛选出故障HPLC通信单元，从中归结出通信单元无法通信或抄读参数、无法正常工作等12类通信单元故障现象、8类电能表故障现象、8类集中器故障现象。逐个分析故障单元，对28类故障现象分析出故障发生原因，形成HPLC通信单元、电能表和集中器载波故障类型典型特征，为后续研究诊断方法提供基础。
根据故障产生机理，模拟通信故障运行过程，形成故障诊断方法。如HPLC通信单元供电故障，一般由于HPLC通信单元运行过程中，电源电路回路元器件损坏击穿，导致无法为通信单元提供电源。基于故障原因，通过设计外界输入输出接口，提取设备弱电接口的1和2引脚12V接口、3和4GND接口电气量数据，判断是否有供电故障。本发明共提出6种HPLC通信单元故障诊断方法、6种电能表故障诊断方法、6种集中器故障诊断方法。
双模HPLC现场故障诊断装置分为诊断主机和诊断模块两部分组成。诊断主机包括设计了主机的主控MCU、电源电路、接口转换电路、充电电路、液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口等，支持STA载波模块、CCO载波模块和I型4G远程通信模块、II型4G远程通信模块接入。
接口诊断模块包括12V开关控制过流保护电路、表弱电接口检测电路、主控MCU及其外围、RS485接口电路、蜂鸣器电路等。
实施例1，本发明实施例提供的双模HPLC现场故障诊断装置需具备对HPLC单相、三相HPLC、HPLC集中器路由通信模块的检测与诊断，可进行串口通信功能、载波通信功能与性能、电源功能等故障类型进行分析诊断。可以实现对集中器红外、RS485等具体故障的诊断和电能表供电带载能力，弱电通信接口，RS485接口等进行故障诊断和分析。
该双模HPLC现场故障诊断装置包括:
手持式终端数据存储单元Flash，实现监测数据的压缩化存储；
终端电源单元，保证电源模块的低幅值辐射；
终端显示单元，实现低维度监测数据的高分辨率显示。
在硬件上，如图1所示，本发明实施例提供的双模HPLC现场故障诊断装置包括：
主控MCU、电源电路、接口转换电路(Type-C充电接口)、充电电路、液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口、蜂鸣器、手持式终端数据存储单元Flash，表模块弱点接口、12V开关控制过流保护电路、弱点接口、220V继电器、30dB信号衰减器，支持STA载波模块、CCO载波模块接入。
所述STA载波模块集成有单相STA模块接口、三相STA模块接口；
所述CCO载波模块集成有CCO模块接口；
所述液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口、蜂鸣器、表模块弱点接口、手持式终端数据存储单元Flash均与主控MCU连接；
表模块弱点接口分别与12V开关控制过流保护电路、单相STA模块接口、三相STA模块接口、CCO模块接口连接；
所述12V开关控制过流保护电路依次与电源电路、接口转换电路(Type-C充电接口)连接，所述接口转换电路(Type-C充电接口)依次与充电电路以及外部锂电池连接；
所述单相STA模块接口、三相STA模块接口均通过弱点接口与220V继电器连接，所述CCO模块接口通过弱点接口与30dB信号衰减器连接；
所述30dB信号衰减器还通过220V继电器连接外部220V交流电。
所述主控MCU还连接有I型4G远程通信模块、II型4G远程通信模块；
所述I型4G远程通信模块集成有I型集中器4G模块接口，II型4G远程通信模块集成有II型集中器4G模块接口；所述主控MCU还连接有HPLC物联网模块接口、HPLC单相模块接口、HPLC三相模块接口、HPLC路由模块接口。
具体的，在本发明实施例中，本发明实施例提供的双模HPLC现场故障诊断装置外观硬件包括：
1个HPLC单相模块接口、1个HPLC三相模块接口、1个HPLC路由模块接口，1个I型集中器4G模块接口和1个II型集中器4G模块接口，采用人工压接形式，兼容国网标准的HPLC单相模块接口、HPLC三相模块接口HPLC、集中I型集中器4G模块接口、II型集中器4G模块接口器、HPLC物联网模块接口的接线端子。
在本发明实施例中，双模HPLC现场故障诊断装置工作原理包括：
(1)根据待测试HPLC模块或终端产品的类型，接入相应的座位和接口。
(2)主控MCU可以实现模拟表，模拟集中器的工作流程，实现对STA载波模块、CCO载波模块、I型4G远程通信模块、II型4G远程通信模块的测试。
(3)电源电路为整个系统提供12V、5V、3.3V供电电压，同时为防止被测试载波由于短路等问题将电源短路损坏，增加12V开关控制过流保护电路，当待测试HPLC模块因为故障导致短路时，可以有效的保护系统电源不受影响，同时可以将电源故障进行提示和报警。
(4)采用接口转换电路(Type-C充电接口)，可为整个系统5V/2A以上的供电能力，保证系统正常的工作的情况下，同时可以通过充电电路给锂电池充电。同时，可以为锂电池提供有效的过充和短路保护。
(5)测试过程中，所有的操作和控制，都是通过3.5寸电容显示屏实现，可显示测试过程，测试时间，测试结果等。
(6)通信接口，包括RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口等接口。
(7)内置5000mAh大容量锂电池。
在本发明实施例中，双模HPLC现场故障诊断装置可实现如下功能：
1、HPLC通信单元故障检测包括：
表计模块故障检测，表计模块为STA载波模块，包括单相STA模块和三相STA模块；
路由模块故障检测；路由模块为CCO载波模块；
远程通信模块故障检测，远程通信模块包括I型4G远程通信模块、II型4G远程通信模块。
2、设备故障检测，包括：
集中器设备故障检测，包括红外接口功能检测、RS485接口功能检测。
电能表设备故障检测，包括12V Type-C充电接口、表模块弱点接口、12V开关控制过流保护电路、弱点接口和UART接口功能检测。
电能表RS485接口故障检测。
3、本地通信模块功耗测试，包括：
表计模块静态功耗和动态功耗测试，表计模块为STA载波模块，包括单相STA模块和三相STA模块。
路由模块静态功耗和动态功耗测试，路由模块为CCO载波模块。
4、模块控制，包括：
HPLC路由模块频段主动切换。
读取待测试HPLC模块信息，包括厂商代码、芯片型号、软件版本。
5、电力线报文监控，包括：
监控HPLC载波通信系统通信报文。
6、点对点性能测试，包括：不同频段HPLC通信，点对点通信性能测试。
7、系统参数，包括：显示系统信息。
8、开关机按钮支持功能，包括：开关机功能。返回上一级功能界面按钮功能。截图功能。
实施例3，本发明实施例提供的双模HPLC现场故障诊断方法包括：
(1)HPLC载波通信单元故障诊断，包括：
(1.1)HPLC通信单元供电电源损坏：诊断待测HPLC模块弱电接口的1和2引脚12V接口、3和4GND接口的之间的功耗，如果功耗为零或者功耗超过400mA以上，说明待测HPLC模块供电电源损坏。
(1.2)HPLC通信单元无法入网：诊断待测HPLC模块与标准HPLC模块之间的抗衰减通信性能，如果通信不成功，说明待测HPLC模块通信性能有问题。
(1.3)HPLC通信单元信息错误：下发F112查询宽带载波芯片信息报文，查看待测HPLC通信单元信息是否正确。
(1.4)HPLC通信单元通信接口故障：诊断待测HPLC模块弱电接口的5引脚RXD接口、和8引脚TXD接口的数据通信是否正常，如果TXD和RXD无数据收发，说明通信接口故障。
(1.5)HPLC通信单元烧坏：对待测试HPLC模块外观进行肉眼检测，如果发现PCB有发黑、烧焦的现象，说明通信单元烧坏。
(1.6)HPLC通信单元死机：对待测HPLC模块弱电接口的9引脚RST接口进行复位操作，如果HPLC模块未恢复正常工作，说明通信单元为死机。
(1.7)HPLC通信单元进水：对待测试HPLC模块外观进行肉眼检测，如果发现PCB有水剂，说明通信单元进水。
(1.8)HPLC通信单元外观损坏：对待测试HPLC模块外观进行肉眼检测，如果发壳体有破损或变形、畸形等现象，说明壳体外观损坏。
(2)电能表故障诊断，包括：
(2.1)电能表通信供电故障：一般由于电能表12V开关电源设计问题。
(2.2)电能表通信带载能力不足：一般由于电能表12V电源供电能力不足。
(2.3)电能表状态引脚异常：一般由于电能表接口设计不满足Q/GDW 1355-2013单相智能电能表型式规范和Q/GDW1356-2013三相智能电能表型式规范。
(2.4)电能表RS485通信故障：一般由于电能表RS485电路防护等级不够，导致芯片损坏。
(2.5)电能表通信信道反接：一般由于电能表内部220V接线反向导致。
(2.6)电能表通信接口故障：一般由于电能表接口上下拉电阻过大或过小导致。
(3)集中器故障诊断，包括：
(3.1)集中器开关电源故障：诊断待集中器弱电接口的11和12引脚12V接口、9和10GND接口的之间的电压是否满足12V±1V的要求。
(3.2)集中器通信带载能力不足：诊断待测集中器弱电接口的11和12引脚12V接口、9和10GND接口的之间的电压是否满足12V±1V的要求。
(3.3)集中器状态引脚异常：诊断待测HPLC模块弱电接口的15、16、19～26引脚电平是否满足集中器型式规范。
(3.4)集中器RS485通信故障；对待测集中器的RS485接口进行数据通信检测，抄读集中器地址，如果数据收发不正常，说明RS485通信故障。
(3.5)集中器通信信道反接:对待测集中器的强电接口进行相位检测，与标准相位进行对比，如果相位反向，通信信道反接。
(3.6)集中器通信接口故障：诊断待测集中器弱电接口的15引脚RXD接口、和16引脚TXD接口的数据通信和电平是否正常，如果TXD和RXD无数据收发或电平异常，说明通信接口故障。
示例性的，诊断HPLC通信单元是否存在故障的方法包括：
第一步，通信故障检测采用二次正交频分复用OFDM累加方式，以非宽带电力线载波编码长度整数倍的间隔向后调频做正交频分复用OFDM；再设置一诊断门限进行采集诊断，若正交频分复用OFDM输出的最大值大于门限，则采集成功；
第二步，在采集位置前后两个通信节点处开始间隔调频做正交频分复用OFDM，每次调频做1个正交频分复用OFDM；再求出这4次正交频分复用OFDM输出峰值的最大值及其对应位置，确定通信节点同步位置；所述正交频分复用OFDM调频域4次调频的起点分别为采集位置前后两个通信节点处，即正交频分复用OFDM调频域第1次调频的间隔为O×M-2，第2次调频的间隔为O×M+1，第3次调频的间隔为O×M+2，第4次调频的间隔为O×M+3；O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数；
其中，第一步通信故障检测具体包括：
(1)HPLC通信单元对接收到的正交频信号先进行相位量化，即把不同频带范围内信号分别映射到不同相位，再对量化后的信号进行解频得到相关值；相关值由以下公式获得：
式中，corr(x)表示解频后的相关值，D表示经过多相位量化后的正交频信号，MPN表示宽带电力线载波编码，y为接收正交频信号D的采样点位置，x为解频调频位置；
(2)对于解频后的相关值，采用二次正交频分复用OFDM累加方式；正交频分复用OFDM调频域以O×M+1个采样点为间隔，依次向后调频，每次调频做1个正交频分复用OFDM；
(3)根据正交频分复用OFDM输出序列的峰值大小设置诊断门限a0，并进行采集诊断；
所述二次正交频分复用OFDM累加方式，以O×M个采样点为间隔，O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数，取E个相关值做E点正交频分复用OFDM并求最大值；
所述采集诊断的方法为：当累加峰值大于诊断门限a0时，认为采集成功，同时记录采集位置；否则正交频分复用OFDM调频域向后调频一次重复以上步骤；
在第二步通信节点同步具体包括：
(i)从采集位置开始再向后搜索4个宽带电力线载波编码，即正交频分复用OFDM调频域从采集位置开始再向后调频4次，每次调频做1个正交频分复用OFDM，且4次的起点分别为采集位置前后两个通信节点处；
(ii)每次调频以O×M个采样点为间隔取数做E点正交频分复用OFDM并求最大值，选出4次的最大值max_v(f)，并记录最大值位置max_f(f)，通信节点同步位置为f*＝max_f{arg(maxf＝1-4v(f))}，至此，位同步完成；O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数。
通过上述实施例可知，HPLC现场故障诊断系统软件优化上，申请地址检测流程中，异常超时时间加长，保证检测准确。载波链路连通性检测流程中，在保证总的异常超时时间相同的前提下，通过增加重试次数，提高测试效率。增加过流检测流程，检测过程中发生过流中断，立即切断被测模块电源，并判定相应检测结果结束检测。
HPLC现场故障诊断系统硬件优化上，增加双路供电电路，分别给单相模块和路由模块供电，已增大电源带载能力。每一路供电电源，均带有限流保护电路，防止因一路过载导致另外一路受影响；优化单相模块和路由模块功耗采样电路，改善采样精度。优化整机待机功耗，掌机提高待机时间。
实施例4，作为本发明的另一种实施方式，如图2所示，本发明实施例提供的双模HPLC现场故障诊断装置采用一种载波通信信道诊断测试仪，是一款功能强大、操作简单、维护方便的现场故障诊断设备。主要功能划分三个部分：一是通信模块故障检测和功耗检测；二是设备故障检测；三是HPLC载波通信系统的监控及维护。
主要包括：通信模块、电源模块、显示模块、主控MCU、存储模块、功能模块；
主控MCU选用ST32F429作为核心芯片，并结合相应电路实现HPLC载波通信故障诊断。
功能模块包括表模块弱电接口检测电路，主要对HPLC的单相STA模块接口、HPLC的三相STA模块接口、路由模块的弱电接口(CCO模块接口)进行检测，主要包括RXD、TXD、RST、STA、Eventout等接口电平和通信进行检测。
电源模块包括电源检测电路，主要用于检测和测试HPLC的单相STA模块接口、HPLC的三相STA模块接口、路由模块的弱电接口(CCO模块接口)的静态功耗和动态功耗。
电源模块还包括12V开关控制和过流保护电路，主要作用是当表模块弱电接口检测电路、通信检测电路测试中因为故障导致短路时，可以有效的保护系统电源不受影响。
通信模块包括通信检测电路，主要对HPLC的单相STA模块接口、HPLC的三相STA模块接口、路由模块的弱电接口(CCO模块接口)的通信性能进行检测。
功能模块还包括12V供电能力检测电路，弱电接口检测电路，主控MCU及其外围，RS485接口电路，蜂鸣器电路等。
弱电接口电路：主要对电能表的弱电接口的TXD、RXD、RST、STA、Eventout接口进行电平和通信检测。
12V供电能力检测电路：使用电阻负载模拟载波模块的动态发送功耗，测试电能表额定电流时的12V电压值是否满足12V±1V的变化范围。
RS485接口电路：RS485电路负责HPLC故障诊断系统和电能表弱电接口故障诊断系统之间的命令控制和数据通信。
实施例3，应用于广大营销计量装接人员，作为每日计量采集故障必备工具，每日监控发现采集异常后，计量装接人员手持宽带载波通信故障诊断装置到现场处理故障，如果属于通信类故障，装接人员可使用项目成果-HPLC故障诊断装置判断故障点在通信单元还是电能表，并且可利用装置准确判断故障具体原因，避免装接人员误拆电能表和宽带载波通信单元。
通过本发明可实现以下效果：变户关系在线诊断准确率不低于99％；计量装置异常、错误接线动力表错误接线及计量故障在线诊断准确率不低于95％；台区线损分析模型准确性不低于95％；采集成功率分析准确性不低于95％。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
为验证HPLC现场故障诊断方法的实用性，按照诊断设备设计方案，制作宽带载波现场故障诊断样机。样机在选取的10个缺抄台区进行验证。通过在现场对诊断方法进行试用，台区采集成功率均达到100％。
建立宽带载波故障类型典型特征库，确定宽带载波现场故障诊断实现方式，设计宽带载波故障诊断设备、按照诊断设备设计方案，制作宽带载波现场故障诊断样机。
针对现场拆回的大量故障宽带载波通信单元、电能表、集中器进行故障分析，收集故障成因，分析故障机理，形成宽带载波通信单元故障类型典型特征库。并根据宽带通信单元类型典型特征库建立体系框架，包括故障现象、故障原因分析、故障判断条件。根据以上典型故障特征库，设计现场故障诊断设备并制作样机。
其中，HPLC通信模块故障检测类型包括：供电电源故障检测、通信接口故障检测、通信性能故障检测、发送功耗故障检测、组网流程故障检测、通信协议故障检测、链路层协议—致性检测。
电能表故障检测类型包括：12V开关电源故障检测、RS485通信接口故障检测、载波通信接口故障检测。
集中器故障检测类型包括：12V开关电源故障检测、RS485通信接口故障检测、载波通信接口故障检测、红外收发接口故障检测。
以上所述，仅为本发明较优的具体的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双模HPLC现场故障诊断方法，其特征在于，该方法通过外界输入输出接口，提取设备弱电接口的12V接口数据、GND接口电气量数据，诊断HPLC通信单元、电能表、集中器是否存在故障；
其中，诊断HPLC通信单元是否存在故障包括：HPLC通信单元供电电源损坏诊断、HPLC通信单元无法入网诊断、HPLC通信单元信息错误诊断、HPLC通信单元通信接口故障诊断、HPLC通信单元烧坏诊断、HPLC通信单元死机诊断、HPLC通信单元进水诊断和HPLC通信单元外观损坏诊断。
2.根据权利要求1所述的双模HPLC现场故障诊断方法，其特征在于，HPLC通信单元供电电源损坏诊断包括：诊断待测HPLC模块弱电接口的1引脚和2引脚12V接口、3引脚和4引脚GND接口的之间的功耗；
HPLC通信单元无法入网诊断包括：诊断待测HPLC模块与标准HPLC模块之间的抗衰减通信性能；
HPLC通信单元信息错误诊断包括：下发F112查询宽带载波芯片信息报文，判断待测HPLC通信单元信息是否正确；
HPLC通信单元通信接口故障诊断包括：诊断待测HPLC模块弱电接口的5引脚RXD接口、8引脚TXD接口的数据通信是否正常；
HPLC通信单元烧坏诊断包括：对待测试HPLC模块外观进行检测；
HPLC通信单元死机诊断包括：对待测HPLC模块弱电接口的9引脚RST接口进行复位操作，HPLC模块未恢复正常工作，通信单元为死机。
3.根据权利要求1所述的双模HPLC现场故障诊断方法，其特征在于，诊断电能表是否存在故障，包括：电能表通信供电故障诊断、电能表通信带载能力不足诊断、电能表状态引脚异常诊断、电能表RS485通信故障诊断、电能表通信信道反接诊断、电能表通信接口故障诊断。
4.根据权利要求1所述的双模HPLC现场故障诊断方法，其特征在于，诊断集中器是否存在故障，包括：集中器开关电源故障诊断、集中器通信带载能力不足诊断、集中器状态引脚异常诊断、集中器RS485通信故障诊断、集中器通信信道反接诊断、集中器通信接口故障诊断；
集中器开关电源故障诊断包括：诊断待集中器弱电接口的11引脚和12引脚12V接口、9引脚和10引脚GND接口的之间的电压是否满足12V±1V；
集中器通信带载能力不足诊断包括：诊断待测集中器弱电接口的11引脚和12引脚12V接口、9引脚和10引脚GND接口的之间的电压是否满足12V±1V；
集中器状态引脚异常诊断包括：诊断待测HPLC模块弱电接口的15引脚、16引脚、19引脚-26引脚电平是否满足集中器型式规范；
集中器RS485通信故障诊断包括：对待测集中器的RS485接口进行数据通信检测，抄读集中器地址，如果数据收发不正常，RS485通信故障；
集中器通信信道反接诊断包括:对待测集中器的强电接口进行相位检测，与标准相位进行对比，如果相位反向，通信信道反接；
集中器通信接口故障诊断包括：诊断待测集中器弱电接口的15引脚RXD接口、和16引脚TXD接口的数据通信和电平是否正常，如果TXD和RXD无数据收发或电平异常，通信接口故障。
5.根据权利要求1所述的双模HPLC现场故障诊断方法，其特征在于，诊断HPLC通信单元是否存在故障的方法包括：
第一步，通信故障检测采用二次正交频分复用OFDM累加方式，以非宽带电力线载波编码长度整数倍的间隔向后调频做正交频分复用OFDM；再设置一诊断门限进行采集诊断，若正交频分复用OFDM输出的最大值大于门限，则采集成功；
第二步，在采集位置前后两个通信节点处开始间隔调频做正交频分复用OFDM，每次调频做1个正交频分复用OFDM；再求出这4次正交频分复用OFDM输出峰值的最大值及其对应位置，确定通信节点同步位置；所述正交频分复用OFDM调频域4次调频的起点分别为采集位置前后两个通信节点处，即正交频分复用OFDM调频域第1次调频的间隔为O×M-2，第2次调频的间隔为O×M+1，第3次调频的间隔为O×M+2，第4次调频的间隔为O×M+3；O为宽带电力线载波编码的长度，O为上采样倍数；
其中，第一步通信故障检测具体包括：
(1)HPLC通信单元对接收到的正交频信号先进行相位量化，即把不同频带范围内信号分别映射到不同相位，再对量化后的信号进行解频得到相关值；相关值由以下公式获得：
式中，corr(x)表示解频后的相关值，D表示经过多相位量化后的正交频信号，MPN表示宽带电力线载波编码，y为接收正交频信号D的采样点位置，x为解频调频位置；
(2)对于解频后的相关值，采用二次正交频分复用OFDM累加方式；正交频分复用OFDM调频域以O×M+1个采样点为间隔，依次向后调频，每次调频做1个正交频分复用OFDM；
(3)根据正交频分复用OFDM输出序列的峰值大小设置诊断门限a0，并进行采集诊断；
所述二次正交频分复用OFDM累加方式，以O×M个采样点为间隔，O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数，取E个相关值做E点正交频分复用OFDM并求最大值；
所述采集诊断的方法为：当累加峰值大于诊断门限a0时，认为采集成功，同时记录采集位置；否则正交频分复用OFDM调频域向后调频一次重复以上步骤；
在第二步通信节点同步具体包括：
(i)从采集位置开始再向后搜索4个宽带电力线载波编码，即正交频分复用OFDM调频域从采集位置开始再向后调频4次，每次调频做1个正交频分复用OFDM，且4次的起点分别为采集位置前后两个通信节点处；
(ii)每次调频以O×M个采样点为间隔取数做E点正交频分复用OFDM并求最大值，选出4次的最大值max_v(f)，并记录最大值位置max_f(f)，通信节点同步位置为f*＝max_f{arg(maxf＝1-4v(f))}，至此，位同步完成；O为宽带电力线载波编码的长度，M为上采样倍数。
6.一种双模HPLC现场故障诊断装置，其特征在于，该装置实施权利要求1-5任意一项所述双模HPLC现场故障诊断方法，该装置对单相HPLC、三相HPLC、HPLC集中器路由通信模块的检测与诊断，进行串口通信功能、载波通信功能与性能、电源功能故障类型进行分析诊断，以及对集中器红外、RS485具体故障的诊断和电能表供电带载能力，弱电通信接口，RS485接口进行故障诊断和分析。
7.根据权利要求6所述的双模HPLC现场故障诊断装置，其特征在于，该装置集成有：
主控MCU、电源电路、集成Type-C充电接口的接口转换电路、充电电路、液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口、蜂鸣器、手持式终端数据存储单元Flash，表模块弱点接口、12V开关控制过流保护电路、弱点接口、220V继电器、30dB信号衰减器，支持STA载波模块、CCO载波模块接入。
8.根据权利要求7所述的双模HPLC现场故障诊断装置，其特征在于，所述STA载波模块集成有单相STA模块接口、三相STA模块接口；
所述CCO载波模块集成有CCO模块接口；
所述液晶显示器、RS485接口、红外接口、RJ45以太网接口、蜂鸣器、表模块弱点接口、手持式终端数据存储单元Flash均与主控MCU连接；
表模块弱点接口分别与12V开关控制过流保护电路、单相STA模块接口、三相STA模块接口、CCO模块接口连接。
9.根据权利要求8所述的双模HPLC现场故障诊断装置，其特征在于，所述12V开关控制过流保护电路依次与电源电路、接口转换电路连接，所述接口转换电路依次与充电电路以及外部锂电池连接；
所述单相STA模块接口、三相STA模块接口均通过弱点接口与220V继电器连接，所述CCO模块接口通过弱点接口与30dB信号衰减器连接；
所述30dB信号衰减器还通过220V继电器连接外部220V交流电。
10.根据权利要求9所述的双模HPLC现场故障诊断装置，其特征在于，所述主控MCU还连接有I型4G远程通信模块、II型4G远程通信模块；所述I型4G远程通信模块集成有I型集中器4G模块接口，II型4G远程通信模块集成有II型集中器4G模块接口；所述主控MCU还连接有HPLC物联网模块接口、HPLC单相模块接口、HPLC三相模块接口、HPLC路由模块接口。
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