CN114520674B - 一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力线载波通信技术领域，公开了一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法。针对低压电力线路输入阻抗特性进行测试，包括将测试信号输出与输入分离；按子载波编号对载波通信频带分段生成输入阻抗测试信号；将低压线路待测节点与标准50Ω无感电阻串联，将测试信号输出到串联后电路两端，并同时采集两阻抗接收到的信号；对接收的测试信号进行同步、分组、滑动平均、FFT、增益调节，利用伏安法得到待测节点输入阻抗的幅值和相位。该方法保证了低压线路载波通信信号输入阻抗特性的准确性；实现复杂度低，便于大量电力线输入阻抗特性数据采集工作；利于载波通信设备确定最优阻抗匹配方案，提高通信成功率。

Description

一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信技术领域，具体涉及一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法。

背景技术

为构建坚实的通信网络基础，电网公司带领众多厂商对电力线载波通信技术进行了深入研究，并制定了低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范。

电力线通信信道的主要特性有信道阻抗、噪声、衰减等，其中低压电力线路的阻抗特性作为影响载波通信信号在低压线路上传输的主要因素之一。由于居民用电设备复杂多样，且可以随时、随地接入切出，使得低压电力线网络具有时变性大、负载接入切出频繁，并且负载类型多样等特点，很难得到一个普适性的电力阻抗模型。

从特定环境的低压电力线的实际输入阻抗值出发对低压电力线信道的阻抗特性进行研究，是当前电力线信道阻抗特性主流研究思路之一。依此思路，首先需要对特定环境的电力线输入阻抗进行测量，因此一种简单有效、准确，而且适用于低压电力环境的输入阻抗测试方法，成为当前低压电力线载波通信领域研究方向之一。

发明内容

本发明实施例提供一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，主要解决现有技术中存在的无法准确测量低压线路载波通信信号输入阻抗的问题。

为此，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法其特征在于：使用伏安法原理，测试信号输出与输入分离，对低压电力信道中电力线载波通信所应用的0.7~12MHz频带的输入阻抗进行测量。

一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，包含以下步骤：

步骤1，按子载波编号对低压电力线载波通信信号的频带进行频带分段；

步骤2，对应每个载波通信频带分段，分别生成载波通信测试信号；

步骤3，低压线路待测节点与一个标准50Ω无感电阻串联，将生成的载波通信测试信号通过隔离装置输出到串联的50Ω和待测电阻两端；

步骤4，分别同时采集低压线路待测节点和标准50Ω无感电阻端接收的载波通信测试信号；

步骤5，将两侧接收到的测试信号进行同步、分组、取滑动平均、FFT、增益调节；

步骤6，利用伏安法原理计算出低压线路待测节点输入阻抗对应每个频点的阻抗值和相位值；

步骤7，重复步骤3到步骤6，将不同频带分段测试结果进行拼接，得到最终待测输入阻抗的幅值特性和相位特性。

本发明与现有技术对比的有益效果是：

1. 本发明使用较低复杂度的算法，降低了电力线脉冲噪声、瞬时窄带噪声对待测输入阻抗结果的影响，提高了低压线路中输入阻抗特性测量结果的可信度；2.本发明使用电力线载波通信信号作为测试信号，满足低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范要求，对应当前实际电力线载波通信信号所使用频带，测试结果针对性更强；3.本发明在经典伏安法测量电阻原理上实现，可行性高、易于实现、实用性强，适用于大量低压线路载波通信信号输入阻抗特性数据的测量和收集；4.根据输入阻抗特性结果，可准确反映低压线路中用户节点测输入阻抗特性，有利于确定理想的电力线载波通信设备阻抗匹配，提高通信成功率。

附图说明

附图是本发明的实施例，用来进一步理解和解释本发明，因此不应被当作是对本发明的限制。

图1是本发明低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法的处理流程图。

图2是本发明低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法的实物连接示意图。

图3是本发明低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法测试结果与网络分析仪器测量结果的阻抗幅值对比图。

图4是本发明低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法测试结果与网络分析仪器测量结果的阻抗相位对比图。

图5是本发明低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法测试结果与网络分析仪器测量结果的偏差百分比图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明实施例作进一步详细说明。此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不限定本发明。

本实施例一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，其参数设置如下表所示。

如图1所示，本实施例的子载波信噪比估计方法，处理流程为：首先按子载波编号对低压电力线载波通信信号频带进行分段，对应每个分段的子载波生成载波通信测试信号，将待测节点阻抗与50Ω无感电阻串联，将测试信号输出到串联后的电抗两端，并持续输出20ms，同时分别采集50Ω电阻和待测节点输入阻抗两端接收到的信号，经过测试信号的同步、分组、取滑动平均、FFT、增益调节，利用伏安法测电阻原理，计算出低压线路中待测节点的输入阻抗特性，按频带进行结果拼接。

如图1所示，实施例的低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法的处理流程包括7个步骤：

步骤1：按子载波编号对低压电力线载波通信信号的频带进行频带分段；该步骤，在本实例中，选用满足低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范的HPLC载波通信信号作为测试信号，其包含512个子载波，本实例中使用了29~491号子载波，按照子载波编号从低到高，每33个子载波分为一组，共分为14组，即对应将测试频带分为14段。

步骤2：对应每个载波通信信号频带分段，分别生成载波通信测试信号；该步骤，在本实例中，选用HPLC载波通信信号作为测试信号，对应每个分组内的33个子载波，使用HPLC载波通信信号前导序列进行1024点IFFT得到OFDM符号，经过信号调制后，移频到0~12MHz，得到最终的载波通信测试信号。

步骤3：低压线路待测节点与一个标准50Ω无感电阻串联，将生成的载波通信测试信号通过隔离装置输出到串联的50Ω和待测电阻两端；该步骤，对于低压线路待测节点输入阻抗特征测试连接方式如图2所示；50Ω无感电阻经过隔离电容后，使用夹具与低压待测节点串联；测试信号发送装置将生成的载波通信测试信号输出到差分的发送信号线上。测试信号需持续发送20ms。

步骤4：分别同时采集低压线路待测节点和标准50Ω无感电阻端接收的载波通信测试信号；该步骤，如图2所示，在载波通信测试信号发送的同时，测试信号接收装置通过差分的接收信号线，分别采集50Ω无感电阻两端得到接收信号

，采集低压线路待测节点两端得到接收信号

。

步骤5：将两侧接收到的测试信号进行同步、分组、取滑动平均、FFT、增益调节；该步骤，将步骤4中得到的

和

进行信号同步处理，然后按照1024*OFDM符号个数的长度对数据进行分组，对每个分组的数据进行滑动平均处理，将取滑动平均后的数据进行1024点FFT；由于通过夹具将载波通信测试信号输出到待测节点阻抗和50Ω无感电阻两端，并分别采集后得到的信号，存在一定的衰减，所以对得到的FFT后结果需进行信号增益调节以补偿此部分衰减。

步骤6：利用伏安法原理计算出低压线路待测节点输入阻抗对应每个频点的阻抗值和相位值；该步骤，将完成步骤5处理之后的

和

，利用了伏安法测电阻原理，通过公式

，其中R=50Ω，计算得到，低压待测节点对应每个频点输入阻抗的矢量值，进一步得到，低压待测节点对应每个频点输入阻抗的幅值和相位。

步骤7，重复上述步骤3~6，将不同频带分段结果进行拼接，得到最终待测输入阻抗的幅值特性和相位特性。按照上述步骤3~6，将14段频带做同样处理，将得到的待测节点输入阻抗的阻抗值和相位值，再按照子载波编号顺序由点到高，将结果进行拼接，即得到低压待测节点输入阻抗在0.7~12MHz频带范围内的输入阻抗特性结果。

为了验证本实施例输入阻抗特性方法的性能，使用网络分析仪对已知待测节点输入阻抗（本实施例以10Ω+15nF电抗组合为例），在0.7~12MHz频带范围内测量阻抗并以此结果为参考值与本发明方法得出的测量结果进行对比分析。如图3所示，横坐标轴代表不同频率点，纵坐标轴表示输入阻抗的幅值，对于已知待测节点输入阻抗，在0.7~12MHz频带范围内，使用本发明低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法得到的输入阻抗幅值，与通过网络分析仪测量得到阻抗幅值对比，阻抗幅值结果线条走势一致；如图4所示，横坐标轴代表不同频率点，纵坐标轴表示输入阻抗的相位值，使用本发明所述测试方法得到的输入阻抗相位，与通过网络分析仪测量得到阻抗相位对比，阻抗相位结果线条走势一致；如图5所示，横坐标轴代表不同频率点，纵坐标轴表示相对网分测量结果偏差的百分比，使用本发明所述测试方法得到的输入阻抗特性，与通过网络分析仪测量得到阻抗特性对比，输入阻抗的幅值偏差小于2%，相位偏差小于13%。说明本发明测试的输入阻抗特性比较理想，而且本实施例的低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法简单可靠。因此，本实施例是一种优异的输入阻抗特性测试方法，适用于复杂的电力线环境。

上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，对于本领域的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和改变以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (4)

1.一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，其特性在于，包括以下步骤：

步骤1，按子载波编号对低压电力线载波通信信号的频带进行频带分段；

步骤2，对应每个载波通信频带分段，分别生成载波通信测试信号；

步骤3，低压线路待测节点与一个标准50Ω无感电阻串联，将生成的载波通信测试信号通过隔离装置输出到串联的50Ω无感电阻和待测节点两端；

步骤4，分别同时采集低压线路待测节点和标准50Ω无感电阻端接收的载波通信测试信号；

步骤5，将两侧接收到的测试信号进行同步、分组、取滑动平均、FFT、增益调节；

步骤6，利用伏安法原理计算出低压线路待测节点输入阻抗对应每个频点的阻抗值和相位值；

步骤7，重复步骤3到步骤6，将不同频带分段测试结果进行拼接，得到最终待测输入阻抗的幅值特性和相位特性。

2.根据权利要求1所述的一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，其特性在于：所述步骤2中，用于输入阻抗特性测试的测试信号，其测试信号使用高速电力线载波HPLC信号的前导序列生成，HPLC信号符合电网公司制订的低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范，其包含512个子载波，频带对应24KHz～12MHz，按照子载波编号从低到高顺序，选择其中第29～491号子载波，每33个子载波作为一组，对载波通信频带分段，每个频带分段，分别使用HPLC前导序列生成用于输入阻抗特性测试的载波通信测试信号。

3.根据权利要求1所述的一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，其特性在于：所述步骤3和步骤4中，测试信号发送装置通过发送信号线，将测试信号输出到50Ω无感电阻和待测节点输入阻抗两侧；同时，测试信号接收装置通过接收信号线，分别接收50Ω无感电阻和待测节点输入阻抗收到的测试信号；测试信号的发送通路和接收通路相互独立，发送信号线与接收信号线相互独立，发送信号线、接收信号线均为差分的两路信号线，因此进行实物连接时，需使用夹具将4路信号线连接到待测节点输入阻抗两端。

4.根据权利要求1所述的一种低压线路载波通信信号输入阻抗特性测试方法，其特性在于：所述步骤5中，将50Ω无感电阻和待测节点输入阻抗两侧，接收到的测试信号进行同步后，按照1024*OFDM符号个数的长度对数据进行分组，并对分组后数据进行滑动平均运算，消除低压电力线瞬时噪声影响。

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