CN213718231U

CN213718231U - 一种应用于hplc和微功率无线双模通信的仿真测试系统

Info

Publication number: CN213718231U
Application number: CN202022555837.6U
Authority: CN
Inventors: 李波; 罗永睦; 王浩; 崔宇浩; 刘波; 邹京希; 朱全聪; 林聪�
Original assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Current assignee: Electric Power Research Institute of Yunnan Power Grid Co Ltd
Priority date: 2020-11-06
Filing date: 2020-11-06
Publication date: 2021-07-16
Anticipated expiration: 2030-11-06

Abstract

本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，包括第一单元、第二单元以及第三单元，所述第一单元、第二单元以及第三单元分别连接上位机。所述第一单元用于对HPLC和无线双模通信的性能测试，第二单元用于功率及协议一致性测试，第三单元用于支撑较大数量的双模模块组网测试、现场情形仿真测试、一些需要在组网状态下进行的双模模块功能测试以及抄表测试。本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，通过构建实时硬件在环测试平台，解决了实验室环境下无法模拟和复现双模通信现场应用环境的问题，从而实现在实验室条件下最大限度地仿真各种通信复杂环境，为宽带双模大规模推广应用奠定坚实的基础。

Description

一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统

技术领域

本申请涉及电子通信技术领域，尤其涉及一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统。

背景技术

伴随智能电网建设的快速推进，电网公司在原有电能信息采集需求的基础上，提出了用户数据实时采集、双向互动、远程费控、远程校时等功能，这就使得在系统通信速度、通信稳定、大数据量传输等方面提出了更高的要求。因此，原有单一通信技术已无法完全满足用户需求。

高速电力线载波通信(Highspeed power line communication，HPLC)，也称为宽带电力线载波通信，是在低压电力线上进行数据传输的宽带电力线载波技术。将HPLC和微功率无线通信两种技术相结合的双模通信方案能够充分发挥HPLC和微功率无线通信各自的优势，微功率无线通信方式能够有效避开电力线载波通信信道时变性强、干扰噪声多样、频率具有选择性的影响；HPLC的信号则在城市或密集树林环境中不会受遮挡的影响，且受气候影响很小。HPLC和微功率无线通信两种技术形成互补，能够更好的满足现场复杂工况使用需求。

然而，目前国内外针对电力线载波和微功率无线双模通信技术的系统测试方案及完整的实时硬件在环测试平台还未见报道。一方面在于双模系统有别于单一窄带载波或者微功率无线技术抄表系统结构，其通信链路的自动切换及中继组网需要考虑更多的影响因素，使得相应系统测试更为复杂；另一方面在于双模系统应用还处于大规模建设当中，实际工况运行下所面临的具体问题更多地处于探索阶段，目前还无法完全模拟工况运行。

实用新型内容

本申请提供了一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，以解决实验室环境下无法模拟和复现双模通信现场应用环境的问题。

本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，包括上位主机、第一单元、第二单元以及第三单元，所述第一单元、所述第二单元以及所述第三单元分别连接所述上位主机；其中，所述第一单元包括第一机柜，用于对HPLC和微功率无线双模通信的性能测试；所述第二单元包括第二机柜，用于功率及协议一致性测试；所述第三单元包括第三机柜、第四机柜、第五机柜、第六机柜以及第七机柜，用于支撑较大数量的双模模块组网测试、现场情形仿真测试、一些需要在组网状态下进行的双模模块功能测试以及抄表测试。

可选的，所述第一机柜内设有交流功率计、直流功率计、工控计算机、屏蔽抽屉、变频隔离电源(三相)、模块净化电源、高速采集设备、信号耦合工装、功率及协议测试单元板。

可选的，所述交流功率计、所述直流功率计、所述工控计算机、所述屏蔽抽屉、所述变频隔离电源(三相)、所述模块净化电源、所述高速采集设备、所述信号耦合工装以及所述功率及协议测试单元板之间电连接；其中，所述交流功率计用于双模模块的强电侧功耗测量；所述直流功率计用于捕获模块动态工作时的瞬间电流消耗；所述变频隔离电源(三相)用于支撑仿真实际台区变压器的三相四线供电，顺应相位识别、台区识别、跨相线/跨台区串扰等测试的需要。

可选的，所述第二机柜内设有频谱分析仪、载波信号发生器、无线信号发生器、信号切换矩阵、信号耦合工装、射频切换电路、程控信号衰减器、阻抗测试板、强电隔离衰减器、模块净化电源、串口服务器、无线平板天线、功率及协议测试单元板。

可选的，所述频谱分析仪、所述载波信号发生器、所述无线信号发生器、所述信号切换矩阵、所述信号耦合工装、所述射频切换电路、所述程控信号衰减器、所述阻抗测试板、所述强电隔离衰减器、所述模块净化电源、所述串口服务器、所述无线平板天线、以及所述功率及协议测试单元板之间电连接，其中，所述信号切换矩阵由专业的射频开关器件、功分器以及同轴屏蔽线缆构成低插损、低驻波比的可变信号途径，在HPLC信号途径可变可程控方面为自动化测试服务。所述程控信号衰减器用于支撑HPLC信号途径及RF途径的抗衰减测试，并作为信号途径的连通或切断，为支撑自动化测试系统的量测提高精准度。

可选的，所述第三机柜、所述第四机柜、所述第五机柜、所述第六机柜以及所述第七机柜均包括三个子柜，每个子柜内均设有强电隔离衰减器、模块净化电源、载波组网测试单元板以及无线平板耦合天线。

可选的，所述强电隔离衰减器、所述模块净化电源、所述载波组网测试单元板以及所述无线平板耦合天线之间电连接，其中，所述载波组网测试单元板用于提供虚拟电能表的功能及与工控计算机之间执行一些额外的控制信息交换；所述无线平板耦合天线用于双模模块射频信号耦合。

由以上技术方案可知，本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，包括第一单元、第二单元以及第三单元，所述第一单元、第二单元以及第三单元分别连接上位机。所述第一单元用于对HPLC和无线双模通信的性能测试，第二单元用于功率及协议一致性测试，第三单元用于支撑较大数量的双模模块组网测试、现场情形仿真测试、一些需要在组网状态下进行的双模模块功能测试以及抄表测试。本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，通过构建实时硬件在环测试平台，解决了实验室环境下无法模拟和复现双模通信现场应用环境的问题，从而实现在实验室条件下最大限度地仿真各种通信复杂环境，为宽带双模大规模推广应用奠定坚实的基础。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本申请一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统的结构示意图；

图2为本申请一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统的第三机柜示意图。

图示说明：

其中，0-上位主机；1-第一单元；2-第二单元；3-第三单元；11-第一机柜；21-第二机柜；31-第三机柜；32-第四机柜；33-第五机柜；34-第六机柜；35-第七机柜；350-子柜。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

图1为本申请一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统的结构示意图。由图1可知，本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，包括上位主机0、第一单元1、第二单元2以及第三单元3，所述第一单元1、所述第二单元2以及所述第三单元3分别连接所述上位主机0。

所述第一单元1包括第一机柜11，用于对HPLC和微功率无线双模通信的性能测试，包括HPLC工作频段、发射功率谱密度、载波中心频率、载波工作带宽、最大发射电平、点对点抗衰减、抗噪声、抗阻抗、通信成功率、无线部分的无线发射功率、数传频偏、杂散辐射限制、接收灵敏度、中心频率偏移以及邻道干扰抑制等。

所述第二单元2包括第二机柜21，用于功率及协议一致性测试，包括静态功耗、动态功耗以及HPLC协议一致性等；

所述第三单元3包括第三机柜31、第四机柜32、第五机柜33、第六机柜34以及第七机柜35，用于支撑较大数量的双模模块组网测试、现场情形仿真测试、一些需要在组网状态下进行的双模模块功能测试以及抄表测试。

所述第一机柜11内设有交流功率计、直流功率计、工控计算机、屏蔽抽屉、变频隔离电源(三相)、模块净化电源、高速采集设备、信号耦合工装、功率及协议测试单元板。其中，所述交流功率计选用0.2级测量精度，0.05mA-20A测量电流范围，用于双模模块的强电侧功耗测量；所述直流功率计选用6.5位测量精度，100uA-10A测量电流范围，适合用于捕获模块动态工作时的瞬间电流消耗；所述变频隔离电源(三相)选用220V(AC)，输出电压0-00V(AC)，用于支撑仿真实际台区变压器的三相四线供电，顺应相位识别、台区识别、跨相线/跨台区串扰等测试的需要；所述信号耦合工装选用强/弱电绝缘耐压4kV(AC)，强电侧/弱电侧信号耦合插损不大于3dB，用于HPLC频段的信号耦合/变换与强/弱电隔离，为支撑HPLC信号在有需要的测试情况下能够安全、低损耗、较长途径的传输，为实现各双模模块独立测试、独立分析、准确量测提供底层的硬件支持。

需要说明的是所述交流功率计、所述直流功率计、所述工控计算机、所述屏蔽抽屉、所述变频隔离电源(三相)、所述模块净化电源、所述高速采集设备、所述信号耦合工装以及所述功率及协议测试单元板之间电连接。

所述第二机柜21内设有频谱分析仪、载波信号发生器、无线信号发生器、信号切换矩阵、信号耦合工装、射频切换电路、程控信号衰减器、阻抗测试板、强电隔离衰减器、模块净化电源、串口服务器、无线平板天线、功率及协议测试单元板。

其中，所述信号切换矩阵采用专业的射频开关器件、功分器及同轴屏蔽线缆构成低插损、低驻波比的可变信号途径，使HPLC信号达到可程控的切换至需要测试/测量的途径上，省去繁杂的人工切换及保证切换的正确性，在HPLC信号途径可变可程控方面为自动化测试服务；所述程控信号衰减器的使用频率范围为DC-3GHz，射频信号功率范围0-2W，衰减范围0-127dB，高衰减精度1dB/步，用于支撑HPLC信号途径及RF途径的抗衰减测试目的，也作为信号途径的连通/切断，为支撑自动化测试系统的量测精准度；无线平板天线的频率范围470MHz-485MHz，增益18dBi，用作双模模块射频信号耦合可以达到测量准确、空间衰减少的目的，并且不需要拆卸双模模块就可引出RF馈线。

所述第三机柜31、所述第四机柜32、所述第五机柜33、所述第六机柜34以及所述第七机柜35内部均被分为三个子柜350。参见图2，为本申请一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统的第三机柜示意图。每个所述子柜350中均设有变频隔离电源、程控信号衰减器(自主专利)WTFS0003、强电隔离衰减器、模块净化电源、载波组网测试单元板以及无线平板耦合天线。

其中，所述载波组网测试单元板可支持RS485接口通信和南方电网智能电能表协议，负责提供虚拟电能表的功能及与工控计算机之间执行一些额外的控制信息交换，是支撑多样化组网拓扑的底层硬件之一；所述无线平板耦合天线的频率范围450MHz-490MHz，增益14dBi，具有定向发射或接受、高增益、性能稳定的特点，用作双模模块射频信号耦合。

本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，包括上位主机0、第一单元1、第二单元2以及第三单元3，所述第一单元1、所述第二单元2以及所述第三单元3分别连接所述上位主机0。所述第一单元1用于对HPLC和无线双模通信的性能测试，第二单元2用于功率及协议一致性测试，第三单元3用于支撑较大数量的双模模块组网测试、现场情形仿真测试、一些需要在组网状态下进行的双模模块功能测试以及抄表测试。

本申请提供一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，一方面通过构建实时硬件在环测试平台，解决了实验室环境下无法模拟和复现双模通信现场应用环境的问题，从而实现在实验室条件下最大限度地仿真各种通信复杂环境，为宽带双模大规模推广应用奠定坚实的基础。另一方面，本申请以模块化方式实现系统架构，设置7个机柜分装功能模块，不仅能够提升整个系统稳定以降低单一模块功能损坏的风险，同时极大地提升了系统扩展能力；此外，本申请得益于整个系统以LABVIEW驱动模块进行开发，测试功能扩展极为容易，不仅能够实现工作频段、发射功率谱密度、中心频率、工作带宽、无线发射功率等基本性能测试，而且还能实现基于HPLC与470M无线的双模通信技术的台区识别、相位识别、停电上报等综合复杂组网功能测试。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。

Claims

1.一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，包括上位主机(0)、第一单元(1)、第二单元(2)以及第三单元(3)，所述第一单元(1)、所述第二单元(2)以及所述第三单元(3)分别连接所述上位主机(0)；其中，所述第一单元(1)包括第一机柜(11)，用于对HPLC和微功率无线双模通信的性能测试；所述第二单元(2)包括第二机柜(21)，用于功率及协议一致性测试；所述第三单元(3)包括第三机柜(31)、第四机柜(32)、第五机柜(33)、第六机柜(34)以及第七机柜(35)，用于支撑较大数量的双模模块组网测试、现场情形仿真测试、一些需要在组网状态下进行的双模模块功能测试以及抄表测试。

2.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，所述第一机柜(11)内设有交流功率计、直流功率计、工控计算机、屏蔽抽屉、变频隔离三相电源、模块净化电源、高速采集设备、信号耦合工装、功率及协议测试单元板。

3.根据权利要求2所述的一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，所述交流功率计、所述直流功率计、所述工控计算机、所述屏蔽抽屉、所述变频隔离三相电源、所述模块净化电源、所述高速采集设备、所述信号耦合工装以及所述功率及协议测试单元板之间电连接；其中，所述交流功率计用于双模模块的强电侧功耗测量；所述直流功率计用于捕获模块动态工作时的瞬间电流消耗；所述变频隔离三相电源用于支撑仿真实际台区变压器的三相四线供电，顺应相位识别、台区识别、跨相线/跨台区串扰等测试的需要。

4.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，所述第二机柜(21)内设有频谱分析仪、载波信号发生器、无线信号发生器、信号切换矩阵、信号耦合工装、射频切换电路、程控信号衰减器、阻抗测试板、强电隔离衰减器、模块净化电源、串口服务器、无线平板天线、功率及协议测试单元板。

5.根据权利要求4所述的一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，所述频谱分析仪、所述载波信号发生器、所述无线信号发生器、所述信号切换矩阵、所述信号耦合工装、所述射频切换电路、所述程控信号衰减器、所述阻抗测试板、所述强电隔离衰减器、所述模块净化电源、所述串口服务器、所述无线平板天线、以及所述功率及协议测试单元板之间电连接，其中，所述信号切换矩阵由专业的射频开关器件、功分器以及同轴屏蔽线缆构成低插损、低驻波比的可变信号途径，在HPLC信号途径可变可程控方面为自动化测试服务；所述程控信号衰减器用于支撑HPLC信号途径及RF途径的抗衰减测试，并作为信号途径的连通或切断，为支撑自动化测试系统的量测提高精准度。

6.根据权利要求1所述的一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，所述第三机柜(31)、所述第四机柜(32)、所述第五机柜(33)、所述第六机柜(34)以及所述第七机柜(35)均包括三个子柜(350)，每个子柜(350)内均设有强电隔离衰减器、模块净化电源、载波组网测试单元板以及无线平板耦合天线。

7.根据权利要求6所述的一种应用于HPLC和微功率无线双模通信的仿真测试系统，其特征在于，所述强电隔离衰减器、所述模块净化电源、所述载波组网测试单元板以及所述无线平板耦合天线之间电连接，其中，所述载波组网测试单元板用于提供虚拟电能表的功能及与工控计算机之间执行一些额外的控制信息交换；所述无线平板耦合天线用于双模模块射频信号耦合。