本發(fā)明涉及載波通信性能檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種寬帶載波通信性能檢測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

國家電網(wǎng)公司提出建設(shè)成為“電網(wǎng)堅強、資產(chǎn)優(yōu)良、服務(wù)優(yōu)質(zhì)、業(yè)績優(yōu)秀”的現(xiàn)代公司。智能電網(wǎng)建設(shè)工作緊緊圍繞“一強三優(yōu)”這一發(fā)展目標(biāo)，按照“集團化運作、集約化發(fā)展、精益化管理、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)”的要求，加快營銷現(xiàn)代化和計量標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提升“大營銷”體系下計量集約化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化水平，增強營銷核心競爭力。

用電信息采集系統(tǒng)作為建設(shè)智能電網(wǎng)的重要組成部分，承擔(dān)著用電信息自動采集、高效共享和實時監(jiān)控的重要任務(wù)。在建設(shè)過程中，選擇穩(wěn)定、可靠、實時、安全的本地通信方式是保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵，直接影響著集中器與采集器(電能表)之間通信的可靠性和采集成功率,通信方案的選擇和應(yīng)用是用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)中的難點，決定著系統(tǒng)建設(shè)的成敗。

當(dāng)前,國家電網(wǎng)正逐步推廣寬帶載波通信技術(shù)在用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)中的應(yīng)用。但是目前仍未有一套成熟檢測設(shè)備，對寬帶載波通信性能進行評估，以及對寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)性能檢測。

重慶電力公司承擔(dān)省網(wǎng)公司用電信息采集集中招標(biāo)設(shè)備檢測工作。寬帶通信設(shè)備作為新型通信方式產(chǎn)品，已在用電信息采集市場成功應(yīng)用。作為用電信息采集系統(tǒng)下一代升級提速產(chǎn)品，已在國家電網(wǎng)獲得準(zhǔn)入許可。寬帶載波通信頻率范圍1M-200M，設(shè)計使用速率最大可達50M。目前，電科院不具備此類通信設(shè)備檢測手段。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本發(fā)明提供了一種寬帶載波通信性能檢測系統(tǒng)，用電信息采集系統(tǒng)是由主站通過傳輸介質(zhì)（無線、有線、電力線載波等信道）將多個電能表的電能量等信息集中采集、監(jiān)控管理的，系統(tǒng)具備信號功率測試、頻譜分析、程控衰減、噪聲模擬、電源濾波和隔離、信號屏蔽等功能，可以有效解決背景技術(shù)中的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種寬帶載波通信性能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由點對點通信性能檢測系統(tǒng)和通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)組成；

所述點對點通信性能測試系統(tǒng)用于評估用電信息采集系統(tǒng)中電力線載波通信、微功率無線通信相關(guān)設(shè)備的發(fā)射功率、發(fā)射頻偏、帶外雜散分量、接收動態(tài)范圍及抗噪聲性能；

所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)通過計算機設(shè)定多種路徑方案，包括直通路徑、衰減路徑，通過預(yù)先設(shè)想的程序，進行不同的排列組合，用來評估用電信息采集系統(tǒng)本地通信路由組網(wǎng)的能力。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)由計算機控制，通過交換機控制射頻開關(guān)矩陣、主節(jié)點屏蔽小室、頻譜儀、噪聲源、矢量信號發(fā)生器和子節(jié)點屏蔽小室。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)的工作頻段測試方法：在集中器或電表模塊處于連續(xù)發(fā)射或抄表狀態(tài)下，通過控制頻譜儀測試出集中器或電表模塊的工作頻段范圍。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)的發(fā)射功率譜密度測試方法：在連續(xù)發(fā)射或抄表狀態(tài)下，通過控制頻譜儀測試出集中器或電表模塊在指定工作頻段內(nèi)功率譜密度，然后測試0.1MHz起始工作頻率的功率譜密度，接著測試出終止工作頻率30MHz的功率譜密度，最后測試出終止工作頻率50MHz的功率譜密度。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)的模塊互換性測試方法：通過PC軟件做虛擬集中器和虛擬電能表，向集中器本地模塊互發(fā)Q/GDW1376.2指令幀，向電能表模塊互發(fā)645數(shù)據(jù)幀，檢測模塊響應(yīng)幀的響應(yīng)時間、幀格式、幀內(nèi)容是否符合協(xié)議規(guī)范。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)的功耗測試方法步驟如下：

1)、通過PC端軟件控制模塊控制板，讓被測模塊處于非通信狀態(tài)；

2)、模塊控制板對模塊輸出電流進行采樣；

3)、PC端軟件收集相關(guān)數(shù)據(jù)，計算出被測模塊功耗。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)的抗噪性能測試步驟如下：

1)、通過PC端軟件控制小型開關(guān)矩陣，設(shè)置衰減值，中斷與子節(jié)點屏蔽小室的通信鏈路連接，讓主節(jié)點模塊進入測試態(tài)，測試其經(jīng)過衰減后的發(fā)射功率；

2）、用PC端軟件控制信號發(fā)生器發(fā)出指定頻段的白噪聲；

3)、通過PC端軟件控制小型開關(guān)矩陣，設(shè)置衰減值，開啟與子節(jié)點屏蔽小室的通信鏈路連接，讓主節(jié)點模塊發(fā)射請求確定數(shù)據(jù)幀，PC端軟件對子節(jié)點的返回確認幀進行監(jiān)測，保存數(shù)據(jù)結(jié)果；

4)、重復(fù)以上步驟，進行極限測試，得到在噪聲干擾下能正常通信的接收動態(tài)范圍。

優(yōu)選的，所述點對點通信性能測試系統(tǒng)的雜散輻射測試步驟如下：

1)、通過PC軟件控制模塊控制板，讓被測模塊進入發(fā)射態(tài)；

2)、通過PC端軟件控制頻譜儀通過射頻線檢測模塊輸出信號，讀取信號中心頻率1倍頻及2倍頻處±200KHz、±500KHz頻率范圍內(nèi)的雜散輻射功率變化；

3)、PC端軟件收集相關(guān)數(shù)據(jù)，計算出被測模塊雜散輻射。

優(yōu)選的，所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)由計算機通過交換機控制主節(jié)點屏蔽小室、若干子節(jié)點屏蔽小室，射頻開關(guān)矩陣、頻譜儀和信號矩陣，各個部分以信號矩陣為中心相互聯(lián)系。

優(yōu)選的，所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)的通信抗串?dāng)_測試步驟如下：

1)、通過PC軟件控制信號矩陣，將所有子節(jié)點屏蔽小室內(nèi)的設(shè)備均為主節(jié)點屏蔽小室內(nèi)設(shè)備的第一層通信網(wǎng)絡(luò)；

2)、將所有子節(jié)點屏蔽小室分成兩組，每組選定10個子節(jié)點屏蔽小室。將第一組子節(jié)點屏蔽小室的所有測量點檔案載入主節(jié)點模塊；PC端軟件執(zhí)行抄表操作，計算出當(dāng)前的一次抄表成功率和抄表時間；

3)、加設(shè)一干擾源集中器，將第二組子節(jié)點屏蔽小室的所有測量點檔案載入干擾源集中器主節(jié)點模塊，連入矩陣通信鏈路；

4)、PC端軟件再次執(zhí)行第一組主節(jié)點模塊抄表操作，計算出的此時的一次抄表成功率和抄表時間；

5)、比較兩次的抄表成功率和抄表時間，差值越小，抗串?dāng)_能力越強，可作為兩個廠家之間的抗串?dāng)_能力衡量標(biāo)準(zhǔn)。

優(yōu)選的，所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)的實際噪聲仿真方法步驟如下：

1)、通過工控機控制信號矩陣，讓子節(jié)點屏蔽箱內(nèi)的設(shè)備與主節(jié)點屏蔽箱中的通信單元形成所需層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

2)、通過工控機控制主節(jié)點屏蔽箱內(nèi)設(shè)備，查看組網(wǎng)情況及電表抄讀情況；

3)、通過工控機控制開關(guān)矩陣引入矢量信號發(fā)生儀或其他噪聲源，向組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)送噪聲；

4)、通過工控機控制主節(jié)點屏蔽箱內(nèi)設(shè)備，查看引入噪聲后的組網(wǎng)情況及電表抄讀情況；

5)、工控機收集相關(guān)數(shù)據(jù)，評估被測設(shè)備抗噪能力。

優(yōu)選的，所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)的載波信道衰減仿真方法步驟如下：

1)、設(shè)置開關(guān)矩陣內(nèi)置衰減器以及信號矩陣連接各節(jié)點間的衰減路徑，從而構(gòu)建一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對信道衰減的仿真；

2)、通過主節(jié)點屏蔽箱查詢各通信子節(jié)點屏蔽箱內(nèi)的抄表成功率信息，實現(xiàn)對當(dāng)前信道衰減網(wǎng)絡(luò)的評估。

優(yōu)選的，所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)及路由仿真方法步驟如下：

1)、結(jié)合實際運用需求和組網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)置條件，設(shè)置開關(guān)矩陣內(nèi)置衰減器以及信號矩陣連接各節(jié)點間的衰減器，從而構(gòu)建一定的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來模擬實際組網(wǎng)環(huán)境；

2)、通過集中器本地通信單元查詢各子節(jié)點屏蔽小室內(nèi)電能表通信單元的中繼級別，路由信息，從而實現(xiàn)對當(dāng)前拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下通信單元的組網(wǎng)性能的評估。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明用電信息采集系統(tǒng)是由主站通過傳輸介質(zhì)（無線、有線、電力線載波等信道）將多個電能表的電能量等信息集中采集、監(jiān)控管理的，系統(tǒng)具備信號功率測試、頻譜分析、程控衰減、噪聲模擬、電源濾波和隔離、信號屏蔽等功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中點對點系統(tǒng)設(shè)備連接示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中集中器本地模塊互換性測試設(shè)備連接示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中功耗測試原理框圖；

圖4為本發(fā)明實施例中抗噪能力測試原理框圖；

圖5為本發(fā)明實施例中雜散輻射測試原理框圖；

圖6為本發(fā)明實施例中通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)的連接示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例中通信抗串?dāng)_評估測試原理框圖；

圖8為本發(fā)明實施例中實際噪聲仿真示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例：

本發(fā)明提供一種寬帶載波通信性能檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)由點對點通信性能檢測系統(tǒng)和通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)組成；

所述點對點通信性能測試系統(tǒng)用于評估用電信息采集系統(tǒng)中電力線載波通信、微功率無線通信相關(guān)設(shè)備的發(fā)射功率、發(fā)射頻偏、帶外雜散分量、接收動態(tài)范圍及抗噪聲性能；

所述通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)通過計算機設(shè)定多種路徑方案，包括直通路徑、衰減路徑，通過預(yù)先設(shè)想的程序，進行不同的排列組合，用來評估用電信息采集系統(tǒng)本地通信路由組網(wǎng)的能力。

1、點對點通信性能測試系統(tǒng)由計算機控制，通過交換機控制射頻開關(guān)矩陣、主節(jié)點屏蔽小室、頻譜儀、噪聲源、矢量信號發(fā)生器和子節(jié)點屏蔽小室。（如圖1所示）

1.1、工作頻段測試

測試目的：測試電力線寬帶通信單元在連續(xù)發(fā)射狀態(tài)下工作頻段范圍是否符合Q/GDW374.3通信單元技術(shù)規(guī)范。

測試設(shè)備：PC機軟件，主節(jié)點屏蔽小室（內(nèi)接入集中器本地通信單元），子節(jié)點屏蔽小室（內(nèi)接入單/三相電能表模塊）、頻譜儀、信號發(fā)生器。

測試方法：在集中器或電表模塊處于連續(xù)發(fā)射或抄表狀態(tài)下，通過控制頻譜儀測試出集中器或電表模塊的工作頻段范圍。

1.2、發(fā)射功率譜密度測試

測試目的：測試電力線寬帶通信單元在連續(xù)發(fā)射狀態(tài)或抄表狀態(tài)下工作頻帶內(nèi)和工作頻帶外的功率頻譜密度是否符合Q/GDW374.3通信單元技術(shù)規(guī)范。

測試設(shè)備：PC機軟件，主節(jié)點屏蔽小室（內(nèi)接入集中器本地通信單元），子節(jié)點屏蔽小室（內(nèi)接入單/三相電能表模塊）、頻譜儀、信號發(fā)生器。

測試方法：在連續(xù)發(fā)射或抄表狀態(tài)下，通過控制頻譜儀測試出集中器或電表模塊在指定工作頻段內(nèi)功率譜密度，然后測試0.1MHz~起始工作頻率的功率譜密度，接著測試出終止工作頻率~30MHz的功率譜密度，最后測試出終止工作頻率~50MHz的功率譜密度。

1.3、模塊互換性測試：（如圖2所示）

測試目的：評估集中器Ⅰ型通信單元與集中器通信協(xié)議是否符合Q/GDW1376.2規(guī)范；評估單/三相電能表模式是否符合645-1997、645-2007協(xié)議規(guī)范。

測試設(shè)備：PC機軟件，主節(jié)點屏蔽小室（內(nèi)接入集中器本地通信單元），子節(jié)點屏蔽小室（內(nèi)接入單/三相電能表模塊）。

測試方法：PC軟件做虛擬集中器和虛擬電能表，向集中器本地模塊互發(fā)Q/GDW1376.2指令幀，向電能表模塊互發(fā)645數(shù)據(jù)幀，檢測模塊響應(yīng)幀的響應(yīng)時間、幀格式、幀內(nèi)容是否符合協(xié)議規(guī)范。

1.4、功耗測試（如圖3所示）

測試步驟如下：

1)、通過PC端軟件控制模塊控制板，讓被測模塊處于非通信狀態(tài)；

2)、模塊控制板對模塊輸出電流進行采樣；

3)、PC端軟件收集相關(guān)數(shù)據(jù)，計算出被測模塊功耗。

1.5、抗噪性能測試步驟如下：（如圖5所示）

測試步驟如下：

1)、通過PC端軟件控制小型開關(guān)矩陣，設(shè)置衰減值，中斷與子節(jié)點屏蔽小室的通信鏈路連接，讓主節(jié)點模塊進入測試態(tài)，測試其經(jīng)過衰減后的發(fā)射功率。

2）、用PC端軟件控制信號發(fā)生器發(fā)出指定頻段的白噪聲。

3)、通過PC端軟件控制小型開關(guān)矩陣，設(shè)置衰減值，開啟與子節(jié)點屏蔽小室的通信鏈路連接，讓主節(jié)點模塊發(fā)射請求確定數(shù)據(jù)幀，PC端軟件對子節(jié)點的返回確認幀進行監(jiān)測，保存數(shù)據(jù)結(jié)果。

4)、重復(fù)以上步驟，進行極限測試，得到在噪聲干擾下能正常通信的接收動態(tài)范圍。

1.6、雜散輻射測試步驟如下：（如圖6所示）

1)、通過PC軟件控制模塊控制板，讓被測模塊進入發(fā)射態(tài)；

2)、通過PC端軟件控制頻譜儀通過射頻線檢測模塊輸出信號，讀取信號中心頻率1倍頻及2倍頻處±200KHz、±500KHz頻率范圍內(nèi)的雜散輻射功率變化；

3)、PC端軟件收集相關(guān)數(shù)據(jù)，計算出被測模塊雜散輻射。

2、如圖7所示，通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)由計算機通過交換機控制主節(jié)點屏蔽小室、若干子節(jié)點屏蔽小室，射頻開關(guān)矩陣、頻譜儀和信號矩陣，各個部分以信號矩陣為中心相互聯(lián)系，如在最短時間內(nèi)完成不同路徑深度的路由表構(gòu)建、路由收斂、路由抄收、自適應(yīng)路由修改等。

2.1通信抗串?dāng)_測試步驟如下：（如圖8所示）

1)、通過PC軟件控制信號矩陣，將所有子節(jié)點屏蔽小室內(nèi)的設(shè)備均為主節(jié)點屏蔽小室內(nèi)設(shè)備的第一層通信網(wǎng)絡(luò)；

2)、將所有子節(jié)點屏蔽小室分成兩組，每組選定10個子節(jié)點屏蔽小室。將第一組子節(jié)點屏蔽小室的所有測量點檔案載入主節(jié)點模塊；PC端軟件執(zhí)行抄表操作，計算出當(dāng)前的一次抄表成功率和抄表時間；

3)、加設(shè)一干擾源集中器，將第二組子節(jié)點屏蔽小室的所有測量點檔案載入干擾源集中器主節(jié)點模塊，連入矩陣通信鏈路；

4)、PC端軟件再次執(zhí)行第一組主節(jié)點模塊抄表操作，計算出的此時的一次抄表成功率和抄表時間；

5)、比較兩次的抄表成功率和抄表時間，差值越小，抗串?dāng)_能力越強，可作為兩個廠家之間的抗串?dāng)_能力衡量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2、實際噪聲仿真方法步驟如下：

1)、通過工控機控制信號矩陣，讓子節(jié)點屏蔽箱內(nèi)的設(shè)備與主節(jié)點屏蔽箱中的通信單元形成所需層次的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；

2)、通過工控機控制主節(jié)點屏蔽箱內(nèi)設(shè)備，查看組網(wǎng)情況及電表抄讀情況；

3)、通過工控機控制開關(guān)矩陣引入矢量信號發(fā)生儀或其他噪聲源，向組網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)送噪聲；

4)、通過工控機控制主節(jié)點屏蔽箱內(nèi)設(shè)備，查看引入噪聲后的組網(wǎng)情況及電表抄讀情況；

5)、工控機收集相關(guān)數(shù)據(jù)，評估被測設(shè)備抗噪能力。

2.3、載波信道衰減仿真方法步驟如下：

1)、設(shè)置開關(guān)矩陣內(nèi)置衰減器以及信號矩陣連接各節(jié)點間的衰減路徑，從而構(gòu)建一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對信道衰減的仿真；

2)、通過主節(jié)點屏蔽箱查詢各通信子節(jié)點屏蔽箱內(nèi)的抄表成功率信息，實現(xiàn)對當(dāng)前信道衰減網(wǎng)絡(luò)的評估。

2.4通信組網(wǎng)測試系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)及路由仿真方法步驟如下：

1)、結(jié)合實際運用需求和組網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)設(shè)置條件，設(shè)置開關(guān)矩陣內(nèi)置衰減器以及信號矩陣連接各節(jié)點間的衰減器，從而構(gòu)建一定的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)來模擬實際組網(wǎng)環(huán)境；

2)、通過集中器本地通信單元查詢各子節(jié)點屏蔽小室內(nèi)電能表通信單元的中繼級別，路由信息，從而實現(xiàn)對當(dāng)前拓撲網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下通信單元的組網(wǎng)性能的評估。

基于上述，本發(fā)明的優(yōu)點在于，本發(fā)明用電信息采集系統(tǒng)是由主站通過傳輸介質(zhì)（無線、有線、電力線載波等信道）將多個電能表的電能量等信息集中采集、監(jiān)控管理的，系統(tǒng)具備信號功率測試、頻譜分析、程控衰減、噪聲模擬、電源濾波和隔離、信號屏蔽等功能。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。