CN105486950A - 一种用电信息采集***现场综合检测装置 - Google Patents

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刘宣
阿辽沙·叶
章欣
张海龙
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China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
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Abstract

本发明提供了一种用电信息采集***现场综合检测装置，综合检测装置包括交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元和微型工控机；微型工控机通过***总线分别连接交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元；综合检测装置能够对采集设备的性能、通信信道、电能质量进行检测；可以根据不同的测试要求进行不同的测试项目的灵活选择；***软件可以根据监测到的信道环境、设备状态等多种因素，对设备故障进行综合判断诊断。可以根据多种测试参数自动给出测试结论，可以在无人值守的情况下长时间记录测量参数。

Description

一种用电信息采集***现场综合检测装置
技术领域
本发明属于用电信息现场测试领域，具体涉及一种用电信息采集***现场综合检测装置。
背景技术
随着用电信息采集***建设的深化，用电信息采集设备的规模急剧扩大，设备现场维护工作量也随之加大。用电信息采集设备种类众多，由不同厂家供货，大部分的安装人员在调试、诊断方面不是专业人士。用电信息采集设备的故障现象众多，除了设备自身的问题，还有可能牵扯到电网环境、微功率无线噪声、无线公网信号强度等方面。需要进行综合判断。如果没有统一的调试诊断设备，无法对现场故障进行有效的分析诊断，现阶段缺乏具有综合测试、判断能力的专用检测设备。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供了一种用电信息采集***现场综合检测装置，通过对采集终端功能性、电网电能质量和用电信息采集***通信环境的综合测试。用于***判断用电信息采集***的故障。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种用电信息采集***现场综合检测装置，装置包括交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元和微型工控机；微型工控机通过***总线分别与交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元双向连接；
所述装置还包括人机交互接口和数据交互接口，也与微型工控机双向连接。
交采与电能质量监测单元包括：AC输入接口、电压电流调理、电压电流采样、隔离装置、宽压开关电源、计量秒脉冲接入、脉冲整形与计数测频单元和***总线；
AC输入接口分别连接电压电流调理和隔离装置的输入；电压电流调理的输出连接电压电流采样的输入，电压电流采样的输出连接到***总线；隔离装置的输出连接宽压开关电源的输入，宽压开关电源输出5V、+12V和-12V电压；计量秒脉冲接入的输出连接脉冲整形与计数测频单元，脉冲整形与计数测频单元的输出连接***总线。
AC输入接口的输入交流电压信号采用电缆接入，输入电流信号使用电流钳模式。
计量秒脉冲接入的输入信号包括：有功脉冲、无功脉冲、秒脉冲和公共地。
I/O接口与通信接口功能检测单元，其中I/O接口和通信接口通过电缆连接到待检测采集终端；
I/O接口包括脉冲接口、遥信接口和遥控测试口；
脉冲接口和遥信接口产生测试信号，测试信号通过隔离整形和状态判断发送到I/O状态控制单元，I/O状态控制单元将接收到的测试信号通过信号数量与状态设置和隔离发送到I/O接口的遥控测试口；
通信接口包括通信信号接入和***通信接口；通信信号接入将接收到的信号通过总线发送给***通信接口。
公网信号检测单元包括：模块接口、通信模块控制管理单元和***总线；
通信模块控制管理单元将模块接口接收的信号发送到***总线。
载波与小无线信号及噪声监测单元的无线信号与2.5GHz～2.9GHz程控本振混频，下变频到500MHz中频，通过声表滤波后送程控射频开关，利用程控射频开关对200MHz～240MHz，450MHz～530MHz，500MHz信号进行选择，程控射频开关选择的信号进行下变频处理，通过与245MHz～575MHz程控本振混频，下变频到45MHz中频，通过中频滤波器发送到切换开关；
载波与小无线信号及噪声监测单元的载波信号通过工频隔离与信号采样装置后的通过与45.9MHz～75MHz程控本振混频将信号上变频到45MHz中频，通过中频滤波后发送到切换开关；
切换开关选择载波信道的中频信号或无线信道信号的中频信号；切换开关选择后的中频信号进行再次变频，通过与45.455MHz的固定本振混频，下变频到455KHz，经过中频滤波、放大后发送到AD进行信号采样，AD采样后的数据送入***总线。
所述载波与小无线信号及噪声监测单元的无线信号的频率为2.0GHz～2.4GHz。
与现有技术比，本发明的有益效果如下：
本发明通过对用电信息采集终端相关因素的全面测量，可以对采集终端的故障进行综合分析，同时可以监测信道参数，为计划建设的用电信息采集***通信模式的选择提供决策依据。装置具有以下优势：通用性：能够对集中器1型、2型，专变3型，采集器1型，单相表和三相表等采集设备的性能、通信信道、电能质量进行检测；易用性：测试界面图形化，功能分类合理，可以根据不同的测试要求进行不同的测试项目的灵活选择；智能化：***软件可以根据监测到的信道环境、设备状态等多种因素，对设备故障进行综合判断诊断。可以根据多种测试参数自动给出测试结论，用户干预少，设备可以在无人值守的情况下长时间记录测量参数，便于数据分析。提高了终端设备的日常维护效率。
附图说明
图1为本发明功能结构框图。
图2为交采与电能质量监测单元电路结构框图。
图3为I/O接口与通信接口功能检测单元电路结构框图。
图4为公网信号检测单元电路结构框图。
图5为载波与小无线信号及噪声监测单元电路结构框图。
具体实施方式
参见图1，本用电信息采集***现场综合检测装置由交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能(终端功能)检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元构成。
装置还包括人机交互接口和数据交互接口。
参见图2，交采与电能质量监测单元的功能是进行电能质量监控和用电信息采集设备的交采功能指标比对。交流电压信号采用专用电缆接入，电流信号使用电流钳模式，AC输入接口自动判别三相四线还是三相三线模式。电源采用开关电源模式减轻设备重量。交采和电能质量分析模块采用相同信号采样模式，有利于减小***复杂度。电压电流信号经过耦合装置后进行量程控制和信号调理，最后进行AD采样，根据采样数据进行电压电流波形绘制和计算，***采用16位AD转换芯片和0.05级的互感器保准参数测量精度。
进行检测采集终端交***度时计量秒脉冲接入口需要接入有功、无功脉冲、秒脉冲和公共地，输入后经过信号整形和计数测频单元后进入***总线。根据电量测试结果和用户设置的圈数的交采参数判断交采***的计量精度。秒脉冲信号输入后经过隔离整形后进行等精度频率测量，测频结果送入***总线，***软件负责计算采集终端时钟精度。
参见图3，I/O接口与通信接口功能(终端功能)检测单元功能是在线检测辅助端子功能，用于采集终端的功能性故障在线检测。I/O接口和通信接口连接电缆连接到待检测采集终端。其中I/O接口预留4路脉冲、4路遥信、4路遥控测试口，其中脉冲、遥信测试口产生的测试信号，用户设置数量和状态，遥控端口可以检测终端产生的遥控信号，进而验证设备I/O接口状态是否正常。本地通信接口预留1路红外、1路232、2路485、1路NET测试口，通信接口可以产生抄表报文(645)、虚拟表应答报文(645)、集中器本地控制报文(1376.1)。
参见图4，公网信号检测单元的功能是进行公共通信网络的信号强度检测，判断利用公网进行通信的采集终端的通信状态。装置提供统一的设备接口，不同制式公网信号强度测量采用更换不同通信模块的方式进行，可以选择GPRS、CDMA、GSM、3G通信方式。
参见图5，载波与小无线信号及噪声监测单元信的功能包括载波信道、无线信道的噪声环境监测和载波、无线模块的发射功率检测，并判断信道环境和设备状态是否正常。信道监测与噪声测量功能涵盖载波信道(9～500KHz,1MHz～30MHz)、无线信道(200MHz～240MHz,450MHz～530MHz，2.0GHz～2.4GHz)。采用多级变频方案进行多频段信号检测。
9～500KHz、1MHz～30MHz的载波信道需要加装可靠的工频隔离装置。通过工频隔离与信号采样装置后的信号采用高中频方案，通过与45.9MHz～75MHz程控本振混频将信号上变频到45MHz中频，进过中频滤波后送程控切换开关进行载波信道和无线信道信号的选择。选择后进行再次变频，通过与45.455MHz的固定本振混频，下变频到455KHz，经过中频滤波、放大后送AD进行信号采样。AD采样后的数据送入***总线。
2.0GHz～2.4GHz的无线信号首先同2.5GHz～2.9GHz程控本振混频，下变频到500MHz中频，利用声表器件进行窄带滤波后送程控射频开关，利用程控射频开关对200MHz～240MHz，450MHz～530MHz，500MHz信号进行选择，选择后的信号再次进行下变频处理，通过与245MHz～575MHz程控本振混频，下变频到45MHz中频，进过中频滤波后送程控射频开关，与载波信道进行选择。
需要声明的是，本发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理启发下，可作各种修改、等同替换、或改进。但这些变更或修改均在申请待批的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用电信息采集***现场综合检测装置，其特征在于：所述装置包括交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元和微型工控机；微型工控机通过***总线分别与交采与电能质量监测单元、I/O接口与通信接口功能检测单元、公网信号检测单元、载波与小无线信号及噪声监测单元双向连接；
所述装置还包括人机交互接口和数据交互接口，也与微型工控机双向连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述交采与电能质量监测单元包括：AC输入接口、电压电流调理、电压电流采样、隔离装置、宽压开关电源、计量秒脉冲接入、脉冲整形与计数测频单元和***总线；
AC输入接口分别连接电压电流调理和隔离装置的输入；电压电流调理的输出连接电压电流采样的输入，电压电流采样的输出连接到***总线；隔离装置的输出连接宽压开关电源的输入，宽压开关电源输出5V、+12V和-12V电压；计量秒脉冲接入的输出连接脉冲整形与计数测频单元，脉冲整形与计数测频单元的输出连接***总线。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述AC输入接口的输入交流电压信号采用电缆接入，输入电流信号使用电流钳模式。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述计量秒脉冲接入的输入信号包括：有功脉冲、无功脉冲、秒脉冲和公共地。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述I/O接口与通信接口功能检测单元，其中I/O接口和通信接口通过电缆连接到待检测采集终端；
I/O接口包括脉冲接口、遥信接口和遥控测试口；
脉冲接口和遥信接口产生测试信号，测试信号通过隔离整形和状态判断发送到I/O状态控制单元，I/O状态控制单元将接收到的测试信号通过信号数量与状态设置和隔离发送到I/O接口的遥控测试口；
通信接口包括通信信号接入和***通信接口；通信信号接入将接收到的信号通过总线发送给***通信接口。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述公网信号检测单元包括：模块接口、通信模块控制管理单元和***总线；
通信模块控制管理单元将模块接口接收的信号发送到***总线。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述载波与小无线信号及噪声监测单元的无线信号与2.5GHz～2.9GHz程控本振混频，下变频到500MHz中频，通过声表滤波后送程控射频开关，利用程控射频开关对200MHz～240MHz，450MHz～530MHz，500MHz信号进行选择，程控射频开关选择的信号进行下变频处理，通过与245MHz～575MHz程控本振混频，下变频到45MHz中频，通过中频滤波器发送到切换开关；
载波与小无线信号及噪声监测单元的载波信号通过工频隔离与信号采样装置后的通过与45.9MHz～75MHz程控本振混频将信号上变频到45MHz中频，通过中频滤波后发送到切换开关；
切换开关选择载波信道的中频信号或无线信道信号的中频信号；切换开关选择后的中频信号进行再次变频，通过与45.455MHz的固定本振混频，下变频到455KHz，经过中频滤波、放大后发送到AD进行信号采样，AD采样后的数据送入***总线。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述载波与小无线信号及噪声监测单元的无线信号的频率为2.0GHz～2.4GHz。
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