CN106209166A - 用电信息采集***故障检测装置 - Google Patents
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Abstract
一种用电信息采集***故障检测装置，具体包含：非载波通信模块、载波通信模块、耦合隔离模块、转换模块和嵌入式处理模块；非载波通信模块与外部非载波通信线路相连，用于采集非载波信号并输出；耦合隔离模块与外部低压线路相连，用于隔离电力线和工频，以及提供外部低压线路输出载波信号的通信采集通道；载波通信模块与耦合隔离模块，用于通过耦合隔离模块采集载波信号并输出；转换模块分别与外部非载波通信线路和耦合隔离模块，用于采集非载波信号和载波信号，并转换为数字信号后输出；嵌入式处理模块分别与非载波通信模块、载波通信模块和转换模块相连，用于根据数字信号、非载波信号和载波信号分析计算采集终端的通信故障情况。
Description
技术领域
本发明涉及电力检测领域，尤指一种用电信息采集***故障检测装置。
背景技术
为了进一步做好台区线损和管理线损的专业管理，减少“跑冒滴漏”现象，2016年国家电网公司开展同期线损管理工作。该工作以供电量、用电量同步采集为基础，以公用变压器同期线损在线监测为核心，进一步加强线损的自动统计和信息传递，有效提高公司经济效益。为了做好同期线损管理工作，需要完善用电信息采集***，提高计量故障的自动判断、快速抢修能力，进而实现用电信息的全覆盖、全采集。在用电信息采集***中，各类用电信息采集终端采集电能表等现场设备的信息，上传至用电信息采集***主站，在此过程中通信模式分为下行通信和上行通信两种。低压电力线载波通信和RS485通信是两种主要的本地下行通信方式。在用电信息采集***的长期运行过程中，各种干扰因素常造成现场采集终端出现本地通信故障。传统的信号分析仪、频谱分析仪等测试仪器虽然能够获取通信信号进行分析，但缺乏针对性，对使用人员的专业技术水平要求较高。因此，迫切需要开发相应的专业故障检测装置，帮助现场运行维护人员快速定位故障原因并消除故障，保证***稳定运行，从而提高同期线损管理工作效率。
为解决上述问题，现有技术中有以下两种处理方案：(1)采用传统的信号分析仪、频谱分析仪等测试仪器获取用电信息采集***下行通信信号；(2)测试仪器专业使用人员对获取的通信信号进行分析，定位故障原因并予以消除。
在上述现有技术所提供的方案可实行，但其存在以下问题：(1)传统的信号分析仪、频谱分析仪等测试仪器缺乏针对性，对用电信息采集***的电力载波通信和RS485通信故障原因定位不准，造成故障长时间难以消除，影响用电信息的采集成功率；(2)传统的信号分析仪、频谱分析仪等测试仪器对使用人员的专业技术水平要求较高，不适合在电力企业基层单位大面积推广应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种具备低压电力载波通信和RS485通信测试分析功能，可通过检测通信信号的波形和频谱，分析通信内容完整性，现场快速判断用电信息采集终端和电能表通信功能是否正常，可用于帮助电力企业基层工作人员分析和处理通信故障的用电信息采集***故障检测装置。
为达上述目的，本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置，具体包含：非载波通信模块、载波通信模块、耦合隔离模块、转换模块和嵌入式处理模块；所述非载波通信模块与外部非载波通信线路相连，用于采集非载波信号并输出；所述耦合隔离模块与外部低压线路相连，用于隔离电力线和工频，以及提供外部低压线路输出载波信号的通信采集通道；所述载波通信模块与所述耦合隔离模块，用于通过所述耦合隔离模块采集载波信号并输出；所述转换模块分别与外部非载波通信线路和所述耦合隔离模块，用于采集非载波信号和载波信号，并将所述非载波信号和所述载波信号转换为数字信号后输出；所述嵌入式处理模块分别与所述非载波通信模块、所述载波通信模块和所述转换模块相连，用于根据所述转换模块输入的数字信号与所述非载波通信模块和所述载波通信模块输入的非载波信号和载波信号分析计算采集终端的通信故障情况。
在本发明一优选的实施例中，所述耦合隔离模块还包含信号滤波单元，所述信号滤波单元用于根据预设阈值滤除射频信号分量。
在本发明一优选的实施例中，所述信号滤波单元还包含衰减器，所述衰减器用于调节所述载波信号至预定大小。
在本发明一优选的实施例中，所述转换模块与外部非载波通信线路和所述耦合隔离模块之间还连接有通信信号选择开关，所述通信信号选择开关控制所述转换模块与外部非载波通信线路，以及所述转换模块与所述耦合隔离模块之间通信线路的导通或关闭。
在本发明一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块包含控制单元，所述控制单元与所述通信信号选择开关相连，用于控制所述通信信号选择开关导通或关闭所述转换模块与外部非载波通信线路，以及所述转换模块与所述耦合隔离模块之间通信线路。
在本发明一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块包含非载波通信分析单元和载波通信分析单元；所述非载波通信分析单元与所述非载波通信模块相连，用于分析所述非载波通信模块输出的非载波信号；所述载波通信分析单元与所述载波通信模块相连，用于分析所述载波通信模块输出的载波信号。
在本发明一优选的实施例中，所述非载波通信模块包含RS485通信模块和RS232通信模块，所述非载波通信分析单元包含RS485通信分析模块和RS232通信分析模块；所述RS485通信模块用于调试485电能表；所述RS232通信模块用于调试采集终端的本地上行端口；所述RS485通信模块与所述RS485通信分析模块相连，所述RS232通信模块与所述RS232通信分析模块相连。
在本发明一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块还包含波形显示模块和数字信号处理模块；所述波形显示模块与所述转换模块相连，用于根据所述数字信号显示非载波信号和/或载波信号的波形图像；所述数字信号处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述数字信号计算获得所述非载波信号和/或载波信号的频谱数据。
在本发明一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块还包含频谱显示模块，所述频谱显示模块与所述数字信号处理模块相连，用于根据所述频谱数据显示频谱图像信息。
在本发明一优选的实施例中，所述耦合隔离模块包含取样电容、隔离变压器和取样电阻；所述取样电容用于隔离工频以及提供载波信号的通信通道；所述隔离变压器用于将所述用电信息采集***故障检测装置与电力线隔离；所述取样电阻用于为所述用电信息采集***故障检测装置提供对应的接口阻抗。
通过本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置，可判断分析采集终端与电能表的载波通信或RS485通信功能是否正常，还可显示出通信信号的波形和频谱，两种功能结合帮助电力企业基层工作人员分析判断采集终端的通信故障。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
请参考图1所示，本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置，具体包含：非载波通信模块、载波通信模块、耦合隔离模块、转换模块和嵌入式处理模块；所述非载波通信模块与外部非载波通信线路相连，用于采集非载波信号并输出；所述耦合隔离模块与外部低压线路相连，用于隔离电力线和工频，以及提供外部低压线路输出载波信号的通信采集通道；所述载波通信模块与所述耦合隔离模块，用于通过所述耦合隔离模块采集载波信号并输出；所述转换模块分别与外部非载波通信线路和所述耦合隔离模块，用于采集非载波信号和载波信号，并将所述非载波信号和所述载波信号转换为数字信号后输出；所述嵌入式处理模块分别与所述非载波通信模块、所述载波通信模块和所述转换模块相连，用于根据所述转换模块输入的数字信号与所述非载波通信模块和所述载波通信模块输入的非载波信号和载波信号分析计算采集终端的通信故障情况。
在本发明一优选的实施例中，所述耦合隔离模块还包含信号滤波单元，所述信号滤波单元用于根据预设阈值滤除射频信号分量；在实际工作中，该滤波单元可为一信号滤波电路，其主要用于滤除50kHz～500kHz以外的射频信号分量，避免大功率的带外信号影响接收电路的动态范围。在该实施例中，所述信号滤波单元更进一步可包含一衰减器，所述衰减器用于调节所述载波信号至预定大小，以此使输入信号的功率满足功率检测电路的要求，具体可为30dB的衰减器。
在本发明一优选的实施例中，所述转换模块与外部非载波通信线路和所述耦合隔离模块之间还连接有通信信号选择开关，所述通信信号选择开关控制所述转换模块与外部非载波通信线路，以及所述转换模块与所述耦合隔离模块之间通信线路的导通或关闭；为使本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置更具智能化和一体化，在本发明另一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块包含控制单元，所述控制单元与所述通信信号选择开关相连，用于控制所述通信信号选择开关导通或关闭所述转换模块与外部非载波通信线路，以及所述转换模块与所述耦合隔离模块之间通信线路。
在本发明一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块还包含非载波通信分析单元和载波通信分析单元；所述非载波通信分析单元与所述非载波通信模块相连，用于分析所述非载波通信模块输出的非载波信号；所述载波通信分析单元与所述载波通信模块相连，用于分析所述载波通信模块输出的载波信号；其中，所述非载波通信模块主要由主处理器的外设通信功能和相应的电平转换电路构成，包含RS485通信模块和RS232通信模块；实际工作中RS232通信模块、红外等设备主要用来调试采集终端的本地上行端口，起动实验过程；RS485接口主要用来调试485电能表等设备；所述非载波通信分析单元包含RS485通信分析模块和RS232通信分析模块；所述RS485通信模块用于调试485电能表；所述RS232通信模块用于调试采集终端的本地上行端口；所述RS485通信模块与所述RS485通信分析模块相连，所述RS232通信模块与所述RS232通信分析模块相连。
在本发明一优选的实施例中，所述嵌入式处理模块还包含波形显示模块和数字信号处理模块；所述波形显示模块与所述转换模块相连，用于根据所述数字信号显示非载波信号和/或载波信号的波形图像；所述数字信号处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述数字信号计算获得所述非载波信号和/或载波信号的频谱数据；所述嵌入式处理模块还包含频谱显示模块，所述频谱显示模块与所述数字信号处理模块相连，用于根据所述频谱数据显示频谱图像信息。
在本发明一优选的实施例中，所述耦合隔离模块包含取样电容、隔离变压器和取样电阻；所述取样电容用于隔离工频以及提供载波信号的通信通道；所述隔离变压器用于将所述用电信息采集***故障检测装置与电力线隔离，以保障工作人员的人身安全；所述取样电阻用于为所述用电信息采集***故障检测装置提供对应的接口阻抗。
通过本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置，可判断分析采集终端与电能表的载波通信或RS485通信功能是否正常，还可显示出通信信号的波形和频谱，两种功能结合帮助电力企业基层工作人员分析判断采集终端的通信故障。
根据上述实施例，本发明所提供的用电信息采集***故障检测装置在实际使用中可有效完成集采集终端测试功能、电能表测试功能和辅助测试功能三位一体的综合检测行为，以下基于用电信息采集***故障检测装置对上述功能测试流程做详细说明。
(一)采集终端测试功能
采集终端测试功能包括采集终端载波发射功率测试及接收灵敏度测试，由于采集终端在本地通信中一般作为主设备，为此在现场调试中需通过红外、RS232等通信接口与采集终端通信，并在调试装置中开发了模拟表功能，作为从设备与采集终端进行应答通信。
发射功率测试：起动采集终端抄表命令，调试设备监测采集终端下行载波信号，采集载波模块发射信号的功率电平，经过校准计算转换为载波发射的绝对功率电平。
接受灵敏度测试：通过采集终端抄读仪器内部模拟表的方式，逐步降低模拟表载波模块的发射功率，检测采集终端能否正常接收模拟表数据，来判断采集终端载波模块的接收灵敏度。
(二)电能表测试功能
在载波通信功能测试模式下，首先由调试装置以载波模式下发抄表报文，同时等待载波表反馈信息，检测得到电能表载波发射频率。通过装置逐步降低抄表报文的载波发射功率，直至电能表不能正常接收抄表命令并正确应答，循环检测载波表接收灵敏度。
在RS485测试模式下，调试装置通过RS485下发抄表报文，分析电能表的反馈报文，同时检测RS485通信链路的实际电压，供用户分析RS485链路是否正常。
(三)辅助测试功能
辅助测试功能包括疑似信号功率检测功能和电力线电磁噪声监测功能。疑似信号功率检测功能主要用于检测电力线在用户设定的频段上是否存在疑似载波的信号，如果存在则检测出其功率并更新显示。电力线噪声检测功能可以在50kHz-500kHz的频段范围内检测所有信号的功率，并以图形的模式动态刷新测量信息。可以方便用户分析噪声信号的时间特性、频段信息以及功率分布特性等。
本发明提出的用电信息采集***故障检测装置可以用于本地通信故障的现场调试，该装置可以有效判断采集终端和电能表的低压载波和RS485通信接口实际通信能力，并可以有效监测电力线上的噪声。通过对噪声频段、发生时间和是否连续等特征的分析，为维修、更换载波方案等提供科学决策的依据。装置给出的信息既有形象的图示，也有准确的数据，可以适应不同层次的用户。本装置可以作为测试载波和RS485通信产品现场实际通信能力的主要工具，还可以作为试验和改进产品通信方式的有效手段，对用电信息采集、电能的质量保证和运行维护起到重要作用。通过该装置可以提高供电量、用电量的同步采集率，进而提高同期线损的在线监测、自动统计和信息传递效率，有效提高公司经济效益。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述检测装置包含：非载波通信模块、载波通信模块、耦合隔离模块、转换模块和嵌入式处理模块；
所述非载波通信模块与外部非载波通信线路相连，用于采集非载波信号并输出；
所述耦合隔离模块与外部低压线路相连，用于隔离电力线和工频，以及提供外部低压线路输出载波信号的通信采集通道；
所述载波通信模块与所述耦合隔离模块，用于通过所述耦合隔离模块采集载波信号并输出；
所述转换模块分别与外部非载波通信线路和所述耦合隔离模块，用于采集非载波信号和载波信号，并将所述非载波信号和所述载波信号转换为数字信号后输出；
所述嵌入式处理模块分别与所述非载波通信模块、所述载波通信模块和所述转换模块相连，用于根据所述转换模块输入的数字信号与所述非载波通信模块和所述载波通信模块输入的非载波信号和载波信号分析计算采集终端的通信故障情况。
2.根据权利要求1所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述耦合隔离模块还包含信号滤波单元，所述信号滤波单元用于根据预设阈值滤除射频信号分量。
3.根据权利要求2所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述信号滤波单元还包含衰减器，所述衰减器用于调节所述载波信号至预定大小。
4.根据权利要求1所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述转换模块与外部非载波通信线路和所述耦合隔离模块之间还连接有通信信号选择开关，所述通信信号选择开关控制所述转换模块与外部非载波通信线路，以及所述转换模块与所述耦合隔离模块之间通信线路的导通或关闭。
5.根据权利要求4所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述嵌入式处理模块包含控制单元，所述控制单元与所述通信信号选择开关相连，用于控制所述通信信号选择开关导通或关闭所述转换模块与外部非载波通信线路，以及所述转换模块与所述耦合隔离模块之间通信线路。
6.根据权利要求1所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述嵌入式处理模块包含非载波通信分析单元和载波通信分析单元；
所述非载波通信分析单元与所述非载波通信模块相连，用于分析所述非载波通信模块输出的非载波信号；
所述载波通信分析单元与所述载波通信模块相连，用于分析所述载波通信模块输出的载波信号。
7.根据权利要求6所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述非载波通信模块包含RS485通信模块和RS232通信模块，所述非载波通信分析单元包含RS485通信分析模块和RS232通信分析模块；
所述RS485通信模块用于调试485电能表；
所述RS232通信模块用于调试采集终端的本地上行端口；
所述RS485通信模块与所述RS485通信分析模块相连，所述RS232通信模块与所述RS232通信分析模块相连。
8.根据权利要求1所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述嵌入式处理模块还包含波形显示模块和数字信号处理模块；
所述波形显示模块与所述转换模块相连，用于根据所述数字信号显示非载波信号和/或载波信号的波形图像；
所述数字信号处理模块与所述转换模块相连，用于根据所述数字信号计算获得所述非载波信号和/或载波信号的频谱数据。
9.根据权利要求8所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述嵌入式处理模块还包含频谱显示模块，所述频谱显示模块与所述数字信号处理模块相连，用于根据所述频谱数据显示频谱图像信息。
10.根据权利要求1所述的用电信息采集***故障检测装置，其特征在于，所述耦合隔离模块包含取样电容、隔离变压器和取样电阻；
所述取样电容用于隔离工频以及提供载波信号的通信通道；
所述隔离变压器用于将所述用电信息采集***故障检测装置与电力线隔离；
所述取样电阻用于为所述用电信息采集***故障检测装置提供对应的接口阻抗。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161207 |