測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，包括：信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生射頻信號；功率放大器，與所述的信號發(fā)生器相連接，用于對所述的射頻信號進(jìn)行功率放大，得到功率放大后的射頻信號；第一耦合器，與所述的功率放大器、家用電器相連接，用于將功率放大后的射頻信號進(jìn)行耦合，并將耦合后的射頻信號注入至家用電器；交流電量測試儀，與所述的第一耦合器相連接，用于采集所述家用電器消耗的功率以及工頻阻抗；示波器，通過第二耦合器與所述的家用電器相連接，用于顯示注入至所述家用電器的射頻信號。該系統(tǒng)實現(xiàn)了低壓電力線載波通信對與家用電器電磁兼容性的測試。
【專利說明】測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型關(guān)于電力系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是關(guān)于載波通信與電力系統(tǒng)的兼容技術(shù)，具體的講是一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]電力線載波通信是電力系統(tǒng)特有的一種通信方式，其利用電力系統(tǒng)天然的網(wǎng)絡(luò)資源實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，具有投資少、見效快、與電網(wǎng)建設(shè)同步等優(yōu)點。低壓電力線載波通信技術(shù)是以低壓配電線(380V/220V電力線)作為信息傳輸媒介進(jìn)行數(shù)據(jù)或語音等傳輸?shù)囊环N特殊通信方式。目前，低壓電力線載波通信技術(shù)已成為電力用戶用電信息采集系統(tǒng)的主要通信方式之一。
[0003]低壓電力線載波通信技術(shù)這種通信方式是否會對電力系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，是目前各供電公司十分關(guān)心的問題。具體的，在用電信息采集系統(tǒng)逐漸投入運行后，家用電器的工作狀態(tài)是否會受到影響直接關(guān)系到低壓電力線載波通信方式的推廣以及用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)。
[0004]因此，如何根據(jù)低壓電力線載波通信技術(shù)以及家用電器的工作原理和技術(shù)特征，對低壓電力線載波通信對家用電器的影響進(jìn)行測試，是本領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)難題。
實用新型內(nèi)容
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，通過分析載波通信技術(shù)以及家用電器的工作原理和技術(shù)特征，本實用新型提供了一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，通過信號發(fā)生器模擬抽象的載波通信，對被測的家用電器進(jìn)行測試，實現(xiàn)了低壓電力線載波通信對與家用電器電磁兼容性的實驗測試，后續(xù)可通過分析示波器得出低壓電力線載波通信對家用電器的影響情況。
[0006]本實用新型的目的是，提供一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，包括:信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生射頻信號；功率放大器，與所述的信號發(fā)生器相連接，用于對所述的射頻信號進(jìn)行功率放大，得到功率放大后的射頻信號；第一耦合器，與所述的功率放大器、家用電器相連接，用于將功率放大后的射頻信號進(jìn)行耦合，并將耦合后的射頻信號注入至家用電器；交流電量測試儀，與所述的第一耦合器相連接，用于采集所述家用電器消耗的功率以及工頻阻抗；示波器，通過第二耦合器與所述的家用電器相連接，用于顯示注入至所述家用電器的射頻信號。
[0007]優(yōu)選的，所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)還包括:分別與所述第一耦合器以及交流電量測試儀相連接的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN。
[0008]優(yōu)選的，所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)還包括:與所述的LISN相連接的變壓器。
[0009]優(yōu)選的，所述的變壓器為隔離控制變壓器。
[0010]優(yōu)選的，所述的第一耦合器為共模耦合器。
[0011]優(yōu)選的，所述的第一耦合器為差模耦合器。
[0012]優(yōu)選的，所述的家用電器為開關(guān)電源類家用電器和/或電機類家用電器和/或電阻類家用電器。
[0013]本實用新型的有益效果在于，通過分析載波通信技術(shù)以及家用電器的工作原理和技術(shù)特征，提出了一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，通過信號發(fā)生器模擬抽象的載波通信，對被測的家用電器進(jìn)行測試，實現(xiàn)了低壓電力線載波通信對與家用電器電磁兼容性的實驗測試，后續(xù)可通過分析示波器得出低壓電力線載波通信對家用電器的影響情況，為低壓電力線載波通信方式的推廣以及用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)提供了數(shù)據(jù)支持。
[0014]為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1為本實用新型實施例提供的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)的實施方式一的結(jié)構(gòu)框圖；
[0017]圖2為本實用新型實施例提供的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)中的實施方式二的結(jié)構(gòu)框圖；
[0018]圖3為本實用新型實施例提供的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)中的實施方式三的結(jié)構(gòu)框圖；
[0019]圖4為本實用新型提供的低壓電力線載波對家用電器影響共模注入測試的電路圖；
[0020]圖5為本實用新型提供的低壓電力線載波對家用電器影響差模注入測試的電路圖。

【具體實施方式】
[0021]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0022]現(xiàn)有技術(shù)中，低壓電力線載波通信技術(shù)這種通信方式是否會對電力系統(tǒng)的供電可靠性和電能質(zhì)量產(chǎn)生影響，是目前各供電公司十分關(guān)心的問題。具體的，在用電信息采集系統(tǒng)逐漸投入運行后，家用電器的工作狀態(tài)是否會受到影響直接關(guān)系到低壓電力線載波通信方式的推廣以及用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)。
[0023]針對上述問題，本實用新型通過分析低壓電力線載波通信技術(shù)以及家用電器的工作原理和技術(shù)特征，提出了一種對低壓電力線載波通信對家用電器的影響進(jìn)行測試的系統(tǒng)。具體的，參考《家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求》中第2部分的《抗擾度和GB/T 17626.6-2008電磁兼容試驗和測量技術(shù)》中射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗標(biāo)準(zhǔn)，構(gòu)建了家用電器電磁兼容性影響的測試系統(tǒng)。
[0024]圖1為本實用新型實施例提供的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)的實施方式一的結(jié)構(gòu)框圖，由圖1可知，該系統(tǒng)具體包括:
[0025]信號發(fā)生器100，用于產(chǎn)生射頻信號；
[0026]功率放大器200，與所述的信號發(fā)生器100相連接，用于對所述的射頻信號進(jìn)行功率放大，得到功率放大后的射頻信號；
[0027]第一耦合器300，與所述的功率放大器200、家用電器400相連接，用于將功率放大后的射頻信號進(jìn)行耦合，并將耦合后的射頻信號注入至家用電器400 ；
[0028]交流電量測試儀500，與所述的第一耦合器300相連接，用于采集所述家用電器消耗的功率以及工頻阻抗；
[0029]示波器600，通過第二耦合器700與所述的家用電器400相連接，用于顯示注入至所述家用電器的射頻信號。
[0030]也即，本實用新型提供的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)中，首先由信號發(fā)生器產(chǎn)生射頻信號，通過功率放大器放大后，經(jīng)過第一耦合器耦合后注入到受試設(shè)備即家用電器中。利用交流電量測試儀測試家用電器消耗的功率和工頻阻抗，通過第一耦合器，利用示波器觀察實際注入到電力線的射頻信號，觀察家用電器受影響的情況。在本實用新型中，該測試系統(tǒng)中的家用電器包括開關(guān)電源類家用電器和/或電機類家用電器和/或電阻類家用電器。
[0031]圖2為本實用新型實施例提供的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)中的實施方式二的結(jié)構(gòu)框圖，由圖2可知，在實施方式二中，該系統(tǒng)還包括分別與所述第一耦合器300以及交流電量測試儀500相連接的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)800。LISN(線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)，Line Impedance Stabilizat1n Network)是電力系統(tǒng)中電磁兼容測試中的一項重要輔助設(shè)備。它可以隔離電網(wǎng)干擾，提供穩(wěn)定的測試阻抗。
[0032]圖3為本實用新型實施例提供的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)中的實施方式三的結(jié)構(gòu)框圖，由圖3可知，在實施方式三中，該系統(tǒng)還包括與所述的LISN800相連接的變壓器900。在具體的實施方式中，變壓器可以為隔離控制變壓器。隔離型控制變壓器和LISN可以保證供給被測的家用電器的電源是純凈的。
[0033]圖4為本實用新型提供的低壓電力線載波對家用電器影響共模注入測試的電路圖，由圖4可知，在該具體的實施例中，第一耦合器為共模CND耦合器，，信號發(fā)生器的型號為安捷倫81150A，功率放大器的型號為CBA1G-018，隔離變壓器的型號為NDK-3000，變比為1:1，LISN的型號為NNB5，數(shù)字示波器的型號為安捷倫DS07104B。隔離型控制變壓器和LISN可以保證供給受試設(shè)備EUT的電源是純凈的，信號發(fā)生器產(chǎn)生射頻信號，通過功率放大器放大后，經(jīng)過共模CDN耦合器，耦合到電力線上，注入到受試設(shè)備EUT中。利用多功能交流電量測試儀測試EUT消耗的功率和工頻阻抗，通過共模CDN耦合器，利用示波器觀察實際注入到電力線的射頻信號，觀察受試設(shè)備受影響的情況。其中該試驗系統(tǒng)中EUT包括開關(guān)電源類家用電器、電機類家用電器和電阻類家用電器。
[0034]圖5為本實用新型提供的低壓電力線載波對家用電器影響差模注入測試的電路圖。由圖5可知，在該具體的實施例中，第一耦合器為差模CND耦合器，，信號發(fā)生器的型號為安捷倫81150A，功率放大器的型號為CBA1G-018，隔離變壓器的型號為NDK-3000，變比為1:1，LISN的型號為NNB5，數(shù)字示波器的型號為安捷倫DS07104B。隔離型控制變壓器和LISN可以保證供給受試設(shè)備EUT的電源是純凈的，信號發(fā)生器產(chǎn)生射頻信號，通過功率放大器放大后，經(jīng)過共模CDN耦合器，耦合到電力線上，注入到受試設(shè)備EUT中。利用多功能交流電量測試儀測試EUT消耗的功率和工頻阻抗，通過差模CDN耦合器，利用示波器觀察實際注入到電力線的射頻信號，觀察受試設(shè)備受影響的情況。其中該試驗系統(tǒng)中EUT包括開關(guān)電源類家用電器、電機類家用電器和電阻類家用電器。
[0035]圖4、圖5所示的具體的實施例中:
[0036]1、測試信號形式
[0037]載波信號同時具有共模和差模的傳輸形式，但主要是采用L\N線差分耦合的傳輸形式。國內(nèi)主要載波產(chǎn)品生產(chǎn)廠家有東軟、鼎信、福星曉程和瑞斯康等，東軟和鼎信使用的載波調(diào)制方式是頻移鍵控FSK，福星曉程使用的載波調(diào)制方式是移相鍵控P SK0目前低壓電力載波通信的調(diào)制方式主要包括FSK、PSK和正交頻分復(fù)用OFDM技術(shù)，經(jīng)過調(diào)制后，載波信號的頻率改變，但幅值不變。所以，本系統(tǒng)采用測試信號形式主要有以下兩種形式:
[0038](I)未調(diào)制的單頻正弦信號；
[0039](2)真實載波通信信號。
[0040]2、測試頻率范圍和頻率點
[0041]低壓電力線載波通信分為窄帶和寬帶兩種。DL/T790.31-2001采用《配電線載波的配電自動化》的第3部分:《配電線載波信號傳輸要求》的第I篇:《頻帶和輸出電平》，中低壓配電網(wǎng)載波相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，我國的低壓窄帶電力載波通信信號的頻帶范圍是3kHz?500kHz，低壓寬帶電力載波通信信號的頻帶范圍是IMHz?20MHz。由于主流的低壓窄帶信號是主流的載波通信信號的頻帶范圍是50kHz?500kHz，本項目選用的測試信號頻率范圍為50kHz?20MHz，可以覆蓋載波通信的頻帶。
[0042]關(guān)于測試頻率點的選取，在50kHz?500kHz頻率范圍內(nèi)，選擇常用的載波頻率點進(jìn)行測試。由于東軟和鼎信的載波中心頻率分別為270kHz與421kHz，福星曉程和瑞斯康的載波頻率點分別是121kHz與132kHz。所以50kHz?500kHz載波頻率范圍內(nèi)，選取的測試頻率點為 50kHz、10kHz、12IkHz、132kHz、200kHz、270kHz、300kHz、350kHz、400kHz、42IkHz、450kHz和500kHz。在500kHz?20MHz頻率范圍內(nèi)，因為頻率高時，家用電器的分布電容傳輸對載波信號影響大，所以，選擇典型的頻率點測試即可，試驗選取IMHz、5MHz、1MHz、15MHz、20MHz頻率點測試。
[0043]3、信號幅值
[0044]GB/T17626.6-2008電磁兼容的試驗和測量技術(shù)的射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗等級(試驗信號電壓有效值)分別為等級I為IV，等級2為3V，等級3為10V，等級4為特定。DL/T698-1999低壓電力用戶集中抄表系統(tǒng)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定載波信號輸出電平在134(1Βμν(準(zhǔn)峰值)以下，即5V左右，但存在載波通信設(shè)備組網(wǎng)過程中，載波信號疊加和幅值突然增大的情況，所以，為了使試驗結(jié)果更具說服力，試驗等級采用GB/T17626.6-2008標(biāo)準(zhǔn)中的等級2和等級3，即在載波頻率在50kHz?500kHz范圍內(nèi)，選用GB/T17626.6-2008標(biāo)準(zhǔn)中的等級3進(jìn)行測試，500kHz?20MHz范圍內(nèi)，選用GB/T17626.6-2008標(biāo)準(zhǔn)中的等級2進(jìn)行測試。
[0045]4、阻抗值
[0046]GB4343.2-2009家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求的第2部分:抗擾度標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定共模注入電流試驗，其源阻抗為150Ω。對于共模注入試驗系統(tǒng)來說，源阻抗采用150 Ω。
[0047]對于差模注入試驗系統(tǒng)來說，利用阻抗測試裝置測得電力線各接入點的阻抗小于50Ω，為了使信號耦合達(dá)到最佳，綜合考慮到各輔助設(shè)備的阻抗值，采用50Ω的源阻抗更符合實際情況。
[0048]5、測試低壓電力線載波通信對家用電器的影響
[0049]在圖4、圖5所示的具體實施例中，在50kHz?20MHz頻率范圍內(nèi)，載波通信對家用電器的影響試驗測試項目分為兩部分。測試家用電器工作消耗的功率，包括有功功率、電流、電壓、功率因數(shù)；根據(jù)GB4343.2-2009家用電器、電動工具和類似器具的電磁兼容要求的第2部分:抗擾度標(biāo)準(zhǔn)中給出的性能判據(jù)，測試家用電器工作的功能情況，如開關(guān)、加熱、定時、指示器、音頻、圖像等，對電機類家用電器需另外測試電機中軸振動情況、電機轉(zhuǎn)速情況。
[0050]綜上所述，本實用新型提出的一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，首先由信號發(fā)生器產(chǎn)生射頻信號，通過功率放大器放大后，經(jīng)過第一耦合器耦合后注入到受試設(shè)備即家用電器中。利用交流電量測試儀測試家用電器消耗的功率和工頻阻抗，通過第一耦合器，利用示波器觀察實際注入到電力線的射頻信號，觀察家用電器受影響的情況。該系統(tǒng)實現(xiàn)了低壓電力線載波通信對與家用電器電磁兼容性的實驗測試，后續(xù)可通過分析示波器得出低壓電力線載波通信對家用電器的影響情況，為低壓電力線載波通信方式的推廣以及用電信息采集系統(tǒng)的建設(shè)提供了數(shù)據(jù)支持。
[0051]本實用新型中應(yīng)用了具體實施例對本實用新型的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實用新型的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本實用新型的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)包括: 信號發(fā)生器，用于產(chǎn)生射頻信號； 功率放大器，與所述的信號發(fā)生器相連接，用于對所述的射頻信號進(jìn)行功率放大，得到功率放大后的射頻信號； 第一耦合器，與所述的功率放大器、家用電器相連接，用于將功率放大后的射頻信號進(jìn)行耦合，并將耦合后的射頻信號注入至家用電器； 交流電量測試儀，與所述的第一耦合器相連接，用于采集所述家用電器消耗的功率以及工頻阻抗； 示波器，通過第二耦合器與所述的家用電器相連接，用于顯示注入至所述家用電器的射頻信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)還包括分別與所述第一耦合器以及交流電量測試儀相連接的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)LISN。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)還包括與所述的LISN相連接的變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的變壓器為隔離控制變壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的第一耦合器為共模耦合器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的第一稱合器為差模稱合器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項所述的測試低壓電力線載波通信的系統(tǒng)，其特征是，所述的家用電器為開關(guān)電源類家用電器和/或電機類家用電器和/或電阻類家用電器。
【文檔編號】H04B3/46GK204190764SQ201420639707
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】田海亭, 鐘侃, 巨漢基, 袁瑞銘, 李斯琪, 龐富寬, 魏彤珈, 朱正甲 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院, 華北電力科學(xué)研究院有限責(zé)任公司