CN209710088U - 一种低压载波模块的通讯故障诊断终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，涉及电力系统计量检测技术领域，是针对国家电网和南方电网载波规范接口的载波模块搭建测不同载波模块的通讯功能的诊断终端，通过微处理器控制功耗测量模块对被测试通讯模块进行常用的静态和动态功耗监测，微处理器通过测试接口模块、被测模块卡座模块对被测试通讯模块请求表地址和抄表指令功能进行自动测试，避免人工通过功耗测试仪和手动组报文进行测试所导致的检测效率低下的问题，大大提高载波方案检测的工作效率。

Description

一种低压载波模块的通讯故障诊断终端

技术领域

本实用新型涉及电力系统计量检测技术领域，尤其涉及一种低压载波模块的通讯故障诊断终端。

背景技术

目前，电力线载波通讯技术被广泛应用于电力系统各种装置或仪表的检测中，主要用于传输电网计量用户用电数据采集或调度管理所需的信息，以及低速率的电力线载波语音通信。南方电网和国家电网都有自己的载波接口和协议应用标准，不同标准的载波方案在现场都有应用实例。为了满足电网计量数据的采集和运维需求，对现场载波模块通讯功能的故障要求能快速准确的识别，由于现场安装的通讯模块不一定有接口和协议的标识，同时也缺乏对疑似故障载波模块进行通讯功能诊断的工具。目前，计量运维或检测人员在故障诊断时一般是将模块从现场拆回实验室搭建低压集抄测试系统进行载波模块的通讯测试，无法实现现场的快速故障诊断，而且由于不同厂家载波模块的硬件接口和通讯协议各不相同，且故障分析时需对载波模块的静态和动态功率消耗，载波方案中的各模块的抄表功能方面进行多方面的测试，才能提高故障判断的准确度，目前缺乏能对载波方案进行多功能且高效测试的工具。因此迫切需要一种多功能载波模块的通讯功能诊断的系统和方法，能自动识别常见的载波接口协议，并能对载波方案中的每个载波模块进行通信功能的快速诊断，以提高故障诊断的效率，保证诊断结果的准确性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，从而克服了现有计量自动化应用领域存在计量运维人员手动故障诊断时一般需将载波模块从现场拆回实验室搭建低压集抄测试系统进行测试和缺乏能对国家电网载波1376.2规约和南方电网计量自动化终端通信模块接口协议（2016年）的载波方案进行多功能和高效测试的工具的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，包括：

被测模块卡座模块，与被测试通讯模块连接，用于为所述被测试通讯模块提供电源和通讯接口；

测试接口模块，与所述被测模块卡座模块连接，用于对微处理器进行保护；

微处理器，与所述测试接口模块连接，用于通过所述测试接口模块和被测模块卡座模块对被测试通讯模块的测试接口进行通讯控制、功耗计算和通讯功能诊断；

功耗测量模块，分别与所述微处理器及被测模块卡座模块连接，用于测量到的所述被测试通讯模块产生的电压信号，并传送至所述微处理器；及

外设模块，与所述微处理器连接。

进一步的，所述微处理器与测试接口模块和外设模块之间通过所述微处理器内置的I/O口连接。

进一步的，所述测试接口模块与被测模块卡座模块之间通过RS232接口相连。

进一步的，所述功耗测量模块与微处理器之间通过A/D转换器连接，所述功耗测量模块与被测模块卡座模块之间通过电力线直接连接。

进一步的，所述外设模块包括输入设备和显示器，所述输入设备和显示器分别与微处理器连接，用于人机交互。

进一步的，还包括供电模块，与被测模块卡座模块连接，用于给通讯故障诊断终端和被测试通讯模块进行供电。

进一步的，所述被测试通讯模块为国家电网载波1376.2规约或南方电网计量自动化终端通信模块接口协议（2016年）载波模块。

进一步的，所述测试接口模块、微处理器、显示器、被测模块卡座模块及功耗测量模块集成在一个盒子上。

进一步的，所述盒子的底面的宽为50-60mm，长为70-80mm。

与现有的技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型所提供的一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，是针对国家电网和南方电网载波规范接口的载波模块搭建测不同载波模块的通讯功能的诊断终端，通过微处理器控制功耗测量模块对被测试通讯模块进行常用的静态和动态功耗监测，微处理器通过测试接口模块、被测模块卡座模块对被测试通讯模块请求表地址和抄表指令功能进行自动测试，避免人工通过功耗测试仪和手动组报文进行测试所导致的检测效率低下的问题，大大提高载波方案检测的工作效率。

2、本实用新型所提供的一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，测试接口模块、微处理器、显示器、被测模块卡座模块及功耗测量模块均安装在盒子上，盒子的底面的宽为50-60mm，长为70-80mm，即压载波模块的通讯故障诊断终端终端体积小，便于携带和现场使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一个实施例，对于本领域普通技术人员来说，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。

图1是本实用新型的一种低压载波模块的通讯故障诊断终端的结构示意图；

图2是本实用新型的被测模块卡座模块的电路图；

图3是本实用新型的测试接口模块的电路图；

图4是本实用新型的功耗测量模块的电路图；

其中：1-被测模块卡座模块，2-被测试通讯模块，3-测试接口模块，4-功耗测量模块，5-外设模块，50-显示器，51-键盘，MCU-微处理器，CCO-集中器本地模块，STA-电能表本地模块，31-交流抗雷击浪涌保护电路，32-耦合变压器，33-次级保护电路，34-采样电路。

具体实施方式

下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实施新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型所提供的低压载波模块的通讯故障诊断终端包括:测试接口模块3，微处理器MCU，外设模块5，被测模块卡座模块1及功耗测量模块4。微处理器MCU分别与测试接口模块3和外设模块5连接，测试接口模块3与被测模块卡座模块1连接；功耗测量模块4分别与微处理器MCU及被测模块卡座模块1连接；外设模块5包括输入设备和显示器50，输入设备和显示器50分别与微处理器MCU连接，用于人机交互；输入设备为键盘51。

微处理器MCU与测试接口模块3和外设模块5之间通过微处理器MCU内置的I/O口连接。测试接口模块3与被测模块卡座模块1之间通过RS232接口相连，功耗测量模块4与微处理器MCU之间通过A/D转换器连接，功耗测量模块4与被测模块卡座模块1之间通过电力线直接连接。

继续参考图1，通讯故障诊断终端还包括供电模块，供电模块与被测模块卡座模块1连接，用于给通讯故障诊断终端和被测试通讯模块2进行供电。供电模块提供12V直流电电源输出，微处理器MCU采用ARM Cortex-M3。被测试通讯模块2为国家电网载波1376.2规约或南方电网计量自动化终端通信模块接口协议（2016年）载波模块。显示器50采用OCM320240T350-1B的彩频LCD。

盒子为中空的长方体结构，盒子底面的大小为54×72mm²，微处理器MCU、功耗测量模块4、测试接口模块3及被测模块卡座模块1安装在盒子内部，显示器50安装在盒子的顶部，被测模块卡座模块1的各个接口安装在盒子的相应的面上，盒子体积小，便于携带和现场使用。

如图2所示，图2为被测模块卡座模块1的电路图，被测模块卡座模块1的电路图包括三极管Q6，三极管Q6的基极通过电阻R121接3.3V模拟电压；三极管Q6的集电极与电阻R124和电容C99并联，电阻R124的另一端为被测试卡座1的5V电压供电接口，接5V电压进行供电；三极管Q6的集电极为CCO_N_RXD端（并联有接口25和接口27）；三极管Q6的发射极为UART3 TXD1（为接口23），三极管Q6的发射极通过电阻R122与另一个三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极为CCO_N_TXD（为接口24），三极管Q5的集电极通过电容C100接地。被测试卡座1的接口可以为相应模块的对应的接口或端子。

接口25与被测模块卡座模块1的设有国家电网载波1376.2规约的计量自动化终端通信模块接口协议载波模块连接，接口27与南方电网计量自动化终端通信模块接口协议（2016年）载波模块连接。

如图3所示，测试接口模块3的电路包括:交流抗雷击浪涌保护电路31、耦合变压器32、次级保护电路33和采样电路34；交流抗雷击浪涌保护电路31和次级保护电路33中采用的二极管为瞬态抑制二极管，瞬态抑制二极管采用的型号为TVS3，耦合变压器32采用的型号为HR60082。

交流抗雷击浪涌保护电路31的输入端分别接入N端子和L端子，采样电路34的输出端为测试接口模块3的ZBAD端（接口34）；被测模块卡座模块1的接口24与测试接口模块3的L端通过电力线进行连接通信，N端接系统零线，微处理器MCU的ZBAD端与测试接口模块3的ZBAD端连接；测试接口模块3为了采集被测试通讯模块2返回的载波信号需要将交流220V进行隔离，通过耦合变压器32将交流220V隔离，从而采集到被测试通讯模块2返回的载波信号送入微处理MCU，通过次级保护电路33的二极管TVS3对微处理MCU进行高压保护。

如图4所示，图4为功耗测量模块4的电路图，功耗测量模块4的接口44为12V工作电源接口，接口41为12V信号接收端，接口43为功耗测量模块4的CCO_AD输出端。功耗测量模块4的接口41与被测模块卡座模块1的接口23连接，从被测模块卡座模块1输入的电压信号经过运算放大器42放大，功耗测量模块4的接口43与微处理MCU的CCO_AD引脚连接，功耗测量模块4的接口41的电压和电流信号通过0.1Ω±1%精密采样电阻R35采样，通过运算放大器42（采用的型号为LM2902PWR）放大采样信号，最后通过接口43送至A/D转换器在传送至微处理MCU，从而通过微处理器MCU计算出被测试通讯模块2的实际功耗。

对本发明低压载波模块的通讯故障诊断终端的工作流程进行详细说明，以使本领域技术人员更了解本发明：

测试时，被测试通讯模块2分别与集中器本地模块CCO以及电能表本地模块STA，将被测试通讯模块2与被测模块卡座模块1连接。本实施例采用的集中器本地模块CCO是型号为GDNADJ-800-01的远程载波模块，电能表本地模块STA是型号为DDSK216-Z的本地载波模块。

首先通过外设模块5输入测试参数，然后微处理器MCU根据测试参数通过控制供电模块提供集中器本地模块CCO和电能表本地模块STA所需的电压电流，使被测试通讯模块2进入工作状态；通过键盘51控制微处理器MCU模拟集中器，通过微处理器MCU的串口、测试接口模块3及被测模块卡座模块1根据测试内容向电能表本地模块STA发送规约报文信息，通过控制测试接口模块3获取STA回复的报文，并相应载波规范比对，判断回复报文的协议一致性，结合报文的回复情况得到被测试通讯模块2的诊断结果，通讯故障诊断终端的报文发送接收、测试结果等均能通过显示器50进行查看。此外，通过键盘51控制微处理器MCU模拟电表，通过微处理器MCU向集中器本地模块CCO发送规约报文信息模拟回复报文，微处理器MCU根据测试接口模块3获取的回复报文的情况及报文的判断得到被测试通讯模块2的诊断结果，通过这种方式模拟出真实的集中器和电能表的交互过程，同样，通讯故障诊断终端的报文发送接收、测试结果等均能通过显示器50进行查看。

通过本实用新型所提供的低压载波模块的通讯故障诊断终端进行诊断的具体步骤为：

S1、将被测试通讯模块2接入被测模块卡座模块1的相应工位，被测试通讯模块2分别与集中器本地模块CCO和电能表本地模块STA连接；被测试通讯模块为国家电网载波1376.2规约或南方电网计量自动化终端通信模块接口协议（2016年）载波模块；

S2、设置被测试通讯模块2进入自动诊断测试模式，自动诊断测试模式为对待测模块配置相应的测试参数，测试参数包括：功耗测试周期、通讯失败等待时间等；

S3、微处理器MCU控制电源输出，使被测试通讯模块2上电；

S4、微处理器MCU发送控制命令进入测试接口模块3对被测试通讯模块2进行规约识别流程，监测电能表本地模块STA的通信串口，对被测试通讯模块2发送请求表地址命令，检测电能表本地模块STA是否能够收到回复，若超出规定时间内电能表本地模块STA未接收到请求表地址命令，则电能表本地模块STA未插入或电能表本地模块STA故障，停止测试，给出失败信息；若电能表本地模块STA接收到请求表地址指令后，微处理器MCU模拟虚拟表，回复表地址信息给电能表本地模块STA；

S5、微处理器MCU检测被测试通讯模块2的引脚是否在位，若在位，微处理器MCU发送国家电网载波1376.2规约和南方电网计量自动化终端通信模块接口协议相应的指令读取被测试通讯模块2的版本信息；若两种协议均读取失败否则停止测试，否则停止测试，给出失败信息；

S6、若微处理器MCU读取模块版本信息成功，则进入通讯功能诊断检测流程；否则停止测试，给出失败信息；

S7、微处理器MCU根据国家电网载波1376.2规约下发模块初始化指令，根据所设置的等待时间等待被测试通讯模块2初始化完成；

S8、微处理器MCU通过功耗测量模块4采集被测试通讯模块2当前静态功耗；

S9、微处理器MCU根据国家电网载波1376.2规约下发设置主节点地址和档案信息查询命令至被测试通讯模块2，微处理器MCU收到回复后，再根据国家电网载波1376.2规约下发转发抄表指令；

S10、微处理器MCU监听电能表本地模块STA的通信串口，检测电能表本地模块STA是否接收到抄表报文；若超时时间内未接收到抄表报文，则停止测试，给出错误信息，错误信息为模块载波或微功率小无线通道异常；若接收到抄表报文，微处理器MCU模拟虚拟表回复抄表数据给电能表本地模块STA；

S11、微处理器MCU监测集中器本地模块CCO的通信串口，检测集中器本地模块CCO是否接收到抄表回复报文，若未收到抄表回复报文，则停止测试，给出错误信息，错误信息为模块载波或微功率小无线通道异常；若接收到抄表回复报文；

S12、根据测试周期，反复进行多次循环抄表（重复S10-S11），微处理器MCU通过功耗测量模块4采集当前动态功耗，得到测试结果。

S13、打印测试结果，所测试结果包括：模块版本信息、厂家信息、规约类型和功耗等测试结果。

S14、对键盘51上的按钮进相应设置为中断按键，低压载波模块的通讯故障诊断方法在测试过程中，通讯故障诊断终端侦听按键中断请求，按下中断按钮时，发生中断时停止当前测试，停止测试，并返回上一测试步骤。

综上，本实用新型一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，针对国家电网和南方电网载波规范接口的载波模块搭建测试环境对常用的静态和动态功耗进行监测，请求表地址和抄表指令功能进行自动测试，避免人工通过功耗测试仪和手动组报文进行测试所导致的检测效率低下的问题，大大提高载波方案检测的工作效率。通过虚拟集中器技术和虚拟电表技术的应用，可以对被测试通讯模块2提供工作电源并自动进行抄表流程检测，支持载波方案中各模块的独立测试，保证测试过程的灵活性。

以上所揭露的仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或变型，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：包括：

被测模块卡座模块，与被测试通讯模块连接，用于为所述被测试通讯模块提供电源和通讯接口；

测试接口模块，与所述被测模块卡座模块连接，用于对微处理器进行保护；

微处理器，与所述测试接口模块连接，用于通过所述测试接口模块和被测模块卡座模块对被测试通讯模块的测试接口进行通讯控制、功耗计算和通讯功能诊断；

功耗测量模块，分别与所述微处理器及被测模块卡座模块连接，用于测量到的所述被测试通讯模块产生的电压信号，并传送至所述微处理器；及

外设模块，与所述微处理器连接。

2.根据权利要求1所述的低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：所述微处理器与测试接口模块和外设模块之间通过所述微处理器内置的I/O口连接。

3.根据权利要求1所述的低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：所述测试接口模块与被测模块卡座模块之间通过RS232接口相连。

4.根据权利要求1所述的低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：所述功耗测量模块与微处理器之间通过A/D转换器连接；

所述功耗测量模块与被测模块卡座模块之间通过电力线直接连接。

5.根据权利要求1所述的低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：所述外设模块包括输入设备和显示器，所述输入设备和显示器分别与微处理器连接，用于人机交互。

6.根据权利要求1所述的低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：还包括供电模块，与被测模块卡座模块连接，用于给通讯故障诊断终端和被测试通讯模块进行供电。

7.根据权利要求1所述的低压载波模块的通讯故障诊断终端，其特征在于：所述测试接口模块、微处理器、显示器、被测模块卡座模块及功耗测量模块均安装在盒子上。