一种低压电力线载波通信测试设备的研制及相关问题探讨-第2页-北极星输配电网

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3、测试流程简述

三相交流净化稳压电源、高性能隔离器和人工电源网络实现整体测试环境与市电网络的有效隔离；测试主机充当载波系统主站的功能；测试主机通过以太网/USB/串口(RS232或RS485)总线连接配测设备(例如抄控器、集中器或载波通信模块)和被测设备(例如单相、三相智能电表或各种载波通信模块)，从而实现对测试环境的控制，同时进行数据互通。

系统能够按照预先设计的测试流程，在通信信道中加入可控噪声，改变信道衰减与接入阻抗。在测试主机的控制之下，配测设备按照家电国网公司通信协议，通过图1所示的电力线传输路径，经由可变衰减器(可选模拟线缆)与被测设备进行载波通信；被测设备接收控制、抄表等命令，回传状态、电能值等系列数据，从而形成基于低压载波通信体制的传输通道。通过测试各种条件下采集终端、载波电能表的通信效果，测量载波模块的各项参数和指标，并据此分析、诊断和评估载波模块的通信性能。

对照相关标准对测试项目的要求，例如载波信号频率测试、最大输出电平和频带外干扰电平测量、通信传输成功率测试以及规约符合性测试等，在所研制的测试设备上都可以顺利进行。但是，其中的噪声注入缺乏定量描述，而关于衰减量的插入又难以准确把握，基于一定信噪比容限下信道误码率的测试和接收灵敏度测试尚不规范。下面仅就电力线载波通信抗噪声性能和灵敏度测试问题做一些浅显探讨。

二、抗噪声性能测试

在实验室环境下，不加噪声测试信道误码率或者通信传输成功率基本上没有明显意义。低压电力线对于载波抄表具有高衰减、强干扰和阻抗结构可变等动态时变特征，现场信道环境恶劣。目前还缺乏权威机构针对低压电力线的特征进行全面有效的测试和分析，甚至家用电器对载波抄表的影响还没有正式的测试数据。因此，测试设备注入噪声的方式、类型和电平等因素在测试测量中尤显突出。

1、干扰源的注入策略

图2为低压电力线载波通信抗噪声性能测试原理框图。低压电力线噪声由多类复杂噪声共同组成，包括背景噪声、随机脉冲噪声和周期脉冲噪声。为了逼近现场噪声场景，在电力线载波传输链路上叠加不同的干扰源，同时调节干扰强度。据此试验信道环境测试信道信噪比和通信成功率，所叠加的干扰源可分为以下4种。

图2低压电力线载波通信抗噪声性能测试原理框图

（1）背景噪声。指在发生、检查、测量和记录系统中与有用信号无关的一切干扰。背景噪声是典型离散高斯型的，共对载波通信系统影响较稳定。

（2）脉冲噪声。具有瞬间、高能和覆盖频率范围广的特点，因而对于载波信号传输的影响相当大，不仅会造成信号误码率高；还有可能使接收设备内部产生自干扰，严重影响整个系统的工作。

以上两种噪声可以由噪声/任意函数发生器产生。

（3）白噪声加脉冲噪声。电力线路中这两类噪声通常并存。

（4）现场环境噪声。由噪声模拟器产生，通过在不同场合(城市、农村和山区)、不同时间段(白天、晚上)和不同天气(晴天、阴雨天)等场景下，对低压电力线现场背景噪声的采集和录制，将录制的背景噪声进行分析和归类，形成一个现场背景噪声的噪声库，再从噪声库中选取相应的噪声，通过D/A转换、噪声放大还原电力线现场信道环境，叠加到测试链路中。

噪声模拟器属于测试测量数据采集设备，可以自己研制，也可以采用专业公司提供的测试采集解决方案。例如，美国国家仪器(NI)公司的数字化仪，结合NILabview采集控制、存储分析软件和Matlab分析软件，能够完成对电力线噪声信号的采集、保存和数据深加工。

原标题：技术丨一种低压电力线载波通信测试设备的研制及相关问题探讨

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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