一種低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的一種低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，包括微處理器，還包括載波接收單元、載波發(fā)送單元、PLC信號耦合電路以及電力線寬帶載波采集系統(tǒng)；所述微處理器與電力線寬帶載波采集系統(tǒng)通過載波接收單元、發(fā)送單元和PLC信號耦合電路耦合連接。本實(shí)用新型不僅可以直觀地顯示影響載波通信的各種噪聲——背景噪聲、周期性噪聲、突發(fā)性噪聲，而且能夠?qū)拵лd波通信網(wǎng)絡(luò)各層報(bào)文進(jìn)行規(guī)約自動識別和解析，能夠快速診斷出現(xiàn)場寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)的各種故障信息，并直觀反映，以便及時采取相應(yīng)處理措施，十分適合基于電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理。
【專利說明】
一種低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，尤其是一種用于現(xiàn)場的低壓電 力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，屬于載波通信技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 低壓電力線寬帶載波通信技術(shù)在電力用戶用電信息采集系統(tǒng)中的應(yīng)用正迅速推 廣。但傳統(tǒng)的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)場故障診斷方法需要工程技術(shù)人員攜帶信號 取樣器、頻譜儀、隔離電源等儀器設(shè)備到現(xiàn)場進(jìn)行測量分析。這些儀器設(shè)備價格昂貴、攜帶 不便。并且很多儀器的采樣數(shù)據(jù)，需要專業(yè)的人員才能分析，缺乏智能化的分析手段。因此， 迄今為止，實(shí)際工程應(yīng)用現(xiàn)場工程技術(shù)人員針對現(xiàn)場寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)的故障診斷，缺乏 實(shí)用化、便捷化的分析診斷工具。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003] 本實(shí)用新型的目的在于:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出一種為構(gòu)建快速診 斷并全面直觀反映故障節(jié)點(diǎn)定位、原因、部位等故障信息系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)的低壓電力線寬帶 載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置。
[0004] 為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的一種低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝 置，包括微處理器，其特征在于:還包括載波接收單元、載波發(fā)送單元、PLC信號耦合電路以 及電力線寬帶載波采集系統(tǒng);所述微處理器與電力線寬帶載波采集系統(tǒng)通過載波接收單 元、發(fā)送單元和PLC信號耦合電路耦合連接；
[0005] 所述電力線寬帶載波采集系統(tǒng)包括位于同一供電變壓器電力線上的寬帶載波集 中器、寬帶載波采集器以及電能表。
[0006] 本實(shí)用新型進(jìn)一步限定的技術(shù)方案為：
[0007] 進(jìn)一步的，還包括實(shí)現(xiàn)操作人員與微處理器信息交互的人機(jī)交互單元。
[0008] 進(jìn)一步的，所述載波接收、載波發(fā)送單元由寬帶載波通信芯片和功率放大電路、輸 入輸出濾波器組成。
[0009] 進(jìn)一步的，所述PLC信號耦合電路包括耦合電容(Cl)和耦合變壓器(Tl);所述耦合 電容(Cl) 一端與低壓電力線相連，另一端與耦合變壓器(Tl)的初級相連;所述耦合變壓器 (Tl)的次級具有第一繞組和第二繞組，所述第一繞組通過電容(C2、C3、C4、C5、C8、C9、C10、 C11)和電感(LI、L2、L3、L4)組成濾波電路，并經(jīng)接收側(cè)隔直電容(C12、C13)后連接到載波接 收單元;所述第二繞組經(jīng)發(fā)送側(cè)隔直電容連接到載波發(fā)送單元。
[0010] 進(jìn)一步的，還包括用以實(shí)現(xiàn)包括各節(jié)點(diǎn)安裝位置檔案信息在內(nèi)的節(jié)點(diǎn)參數(shù)和微處 理器接收及處理數(shù)據(jù)存儲的存儲電路。
[0011] 進(jìn)一步的，還包括用于微處理器與管理計(jì)算機(jī)、寬帶載波集中器、寬帶載波采集器 以及電能表之間通信連接的通信電路。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)：集成度高、體積小巧、加載相應(yīng) 的軟件后，即可實(shí)現(xiàn)快速診斷并全面直觀反映故障節(jié)點(diǎn)定位、原因、部位等故障信息。相比 傳統(tǒng)的電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)工程運(yùn)維工具和方法更易于攜帶、操作簡單、智能化;可以 極大地降低人力成本，提高電力工程人員勞動生產(chǎn)率和工作效率。通過PLC信號耦合電路將 電力線上的100ΚΗz-ΙΟΟΜΗζ頻率范圍內(nèi)的信號提取出來，進(jìn)行頻譜分析，可以很直觀地觀察 到影響寬帶載波通信的背景噪聲、周期性噪聲、突發(fā)性噪聲，利用低壓電力線寬帶載波通信 模型來進(jìn)行故障診斷，從而有效地提高了現(xiàn)場電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型一個實(shí)施例的硬件構(gòu)成框圖。
[0014]圖2是本實(shí)用新型PLC信號耦合電路原理圖。
[0015] 圖3是圖1實(shí)施例應(yīng)用于低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)框圖。
[0016] 圖4是圖3的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
[0017]圖5是圖1實(shí)施例的快速診斷運(yùn)行流程圖。
[0018] 圖6是圖1實(shí)施例中的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖7是圖1實(shí)施例的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧層級結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020] 圖8是圖1實(shí)施例的物理層數(shù)據(jù)接收解碼過程示意圖。
[0021 ]圖9是圖1實(shí)施例的物理層數(shù)據(jù)幀編碼發(fā)送過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】 [0022] 實(shí)施例一
[0023]本實(shí)施例的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置基本構(gòu)成如圖1所示，微 處理器作為核心器件，通過PLC信號耦合電路載波收發(fā)電路與電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)的耦合 連接，PLC信號耦合電路載波收發(fā)電路具有發(fā)送信號的功率放大和接收信號的濾波及整形 放大功能。載波收發(fā)電路由深圳海思半導(dǎo)體有限公司生產(chǎn)的Hi3911寬帶載波通信芯片和功 率放大電路、輸入輸出濾波器組成
[0024] PLC信號耦合電路原理如圖2所示:包括電容Cl和耦合變壓器Tl，耦合電容Cl一端 與低壓電力線相連，另一端與耦合變壓器Tl初級端相連，電容Cl與耦合變壓器Tl初級線圈 組成高通濾波器，可以濾除50Hz工頻強(qiáng)電及低頻干擾信號，通過耦合電路可以將寬帶載波 信號耦合到電力線上又可以將其與強(qiáng)電信號隔離開。耦合變壓器Tl的次級的第一個線圈通 過02-05、08-(：11、1^1-1^4組成濾波電路，用于接收信號濾波，再經(jīng)過(：12、(：13隔直電容后連接 到載波接收單元;載波發(fā)送單元通過C6、C7隔直電容后，連接到耦合變壓器Tl次級第二個線 圈。
[0025]電力線載波通信網(wǎng)絡(luò)如圖3所示，以低壓電力線為通信媒介，由處于同一供電變壓 器電力線上的寬帶載波集中器、寬帶載波采集器以及電能表組成，用以實(shí)現(xiàn)低壓電力用戶 用電信息匯聚、傳輸、交互的網(wǎng)絡(luò)通信。如圖4所示，各采集器分別作為路由節(jié)點(diǎn)或從節(jié)點(diǎn)； 集中器作為主節(jié)點(diǎn)，用以完成組網(wǎng)控制及網(wǎng)絡(luò)維護(hù)管理。
[0026] 微處理器的通信接口通過含有1?232、1?485、1^8、1正1的通信電路實(shí)現(xiàn)與外部管 理計(jì)算機(jī)的通信連接以及與寬帶載波集中器、寬帶載波采集器和電能表的通信連接。
[0027]微處理器的存儲接口接含有DDR、FLASH、TF卡的存儲電路，可以實(shí)現(xiàn)包括各節(jié)點(diǎn)安 裝位置檔案信息在內(nèi)的節(jié)點(diǎn)參數(shù)和微處理器接收及處理數(shù)據(jù)的存儲。
[0028]微處理器的人機(jī)交互接口與包括IXD觸摸屏、鍵盤、音頻輸出等在內(nèi)的人機(jī)交互電 路連接，可以方便地實(shí)現(xiàn)操作人員與微處理器的交互。
[0029]微處理器運(yùn)行過程參見圖5，基本步驟為：
[0030]采集步驟一一采集電力線噪聲信號，具體為接收PLC信號耦合電路提取的電力線 上預(yù)定頻率范圍內(nèi)、經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換的信號。
[0031] 判斷步驟一一判斷是否提取到有用信號，如是則啟用數(shù)據(jù)幀步驟，如否則返回采 集步驟。
[0032] 數(shù)據(jù)幀步驟一一將從電力線檢測到的有用信號按圖6所示預(yù)定格式生成數(shù)據(jù)幀并 解碼生成報(bào)文;具體為將電力線上的載波模擬信號還原為數(shù)據(jù)，送到物理層進(jìn)行數(shù)據(jù)幀接 收處理，使接收到的信號生成由前導(dǎo)字段、幀控制字段和載荷數(shù)據(jù)字段組成的寬帶載波通 信預(yù)定結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)幀，所述前導(dǎo)字段為一周期性序列，所述幀控制字段為在前導(dǎo)字段后，用來 傳輸一些重要的控制信息，如:載荷數(shù)據(jù)長度、傳輸速率、服務(wù)等信息，所述載荷數(shù)據(jù)字段為 實(shí)際要傳輸?shù)呢?fù)載數(shù)據(jù)，為了使數(shù)據(jù)傳輸更可靠，把原始數(shù)據(jù)分批打包傳輸。數(shù)據(jù)幀解碼參 見圖8，通過時鐘和幀同步選擇最佳的FFT窗，使子載波保持正交，在OFDM符號流中找出幀的 開始位置，再經(jīng)過傅里葉變換FFT后，對幀控制字段進(jìn)行分集合并，將接收到的承載相同信 息的多個獨(dú)立的頻域子載波，使用信號集中合并技術(shù)改善接收信號，以降低信道衰落的影 響及信道解交織。在接收端先進(jìn)行解交織，連續(xù)錯誤就會被打散，因此有利于信道解碼模塊 進(jìn)行糾錯，提高可靠性。對載荷數(shù)據(jù)字段進(jìn)行解交織及去擾，分別進(jìn)行Tubo譯碼，形成還原 為原始數(shù)據(jù)的寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)文，通過物理層輸送到數(shù)據(jù)鏈路層(參見圖7)。
[0033]監(jiān)測步驟一一監(jiān)測并開啟報(bào)文。
[0034]解析步驟一一根據(jù)規(guī)約分類解析報(bào)文，并按分類存儲解析后的報(bào)文;具體為數(shù)據(jù) 鏈路層將還原為原始數(shù)據(jù)的寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)報(bào)文。在寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)中，每個入網(wǎng)的 節(jié)點(diǎn)（包括主節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)）都存在鄰居節(jié)點(diǎn)，某個節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，即是與該節(jié) 點(diǎn)能夠進(jìn)行載波通信的節(jié)點(diǎn)。在組網(wǎng)過程中，每個節(jié)點(diǎn)可以根據(jù)接收的發(fā)現(xiàn)信標(biāo)，感知自己 的鄰居節(jié)點(diǎn)，并記錄下來，形成一個發(fā)現(xiàn)列表。組網(wǎng)完成后，在網(wǎng)絡(luò)自維護(hù)的過程中，每個節(jié) 點(diǎn)均將本節(jié)點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)列表報(bào)文周期性的廣播發(fā)布，通過偵聽節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)列表報(bào)文，就可以形 成寬帶載波主節(jié)點(diǎn)、路由節(jié)點(diǎn)、載波從節(jié)點(diǎn)的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)潢P(guān)系。數(shù)據(jù)鏈路層分為網(wǎng)絡(luò)管理 子層和媒體訪問控制子層，網(wǎng)絡(luò)管理子層主要實(shí)現(xiàn)寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)維護(hù)、路 由管理及應(yīng)用層報(bào)文的匯聚和分發(fā)。在接收報(bào)文時，將媒體訪問控制子層收到的報(bào)文，轉(zhuǎn)發(fā) 給應(yīng)用層;發(fā)送報(bào)文時，網(wǎng)絡(luò)管理子層主要完成報(bào)文的分類，路由策略的確定，然后交由媒 體訪問控制子層進(jìn)行發(fā)送?？偟膩碚f，數(shù)據(jù)鏈路層為應(yīng)用層提供了兩個服務(wù):數(shù)據(jù)傳輸和數(shù) 據(jù)管理。其中數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)主要用來完成載波主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)之間的應(yīng)用層數(shù)據(jù)的傳輸， 數(shù)據(jù)管理服務(wù)主要用來供應(yīng)用層查詢或者設(shè)置主節(jié)點(diǎn)本地的數(shù)據(jù)信息。網(wǎng)絡(luò)管理子層能夠 根據(jù)報(bào)文的VLAN標(biāo)簽和服務(wù)數(shù)據(jù)單元類型，對報(bào)文進(jìn)行分類，分配相應(yīng)的ID，并且設(shè)置相應(yīng) 的報(bào)文有效期。
[0035] 拓?fù)洳襟E一一發(fā)現(xiàn)列表報(bào)文，形成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹?br>[0036]定位步驟--定位故障節(jié)點(diǎn)，定位步驟可以細(xì)分為以下分步：召測分步，召測主節(jié) 點(diǎn)內(nèi)暫存的各節(jié)點(diǎn)歷史信息記錄，得到歷史路徑庫;檢測分步，觸發(fā)主節(jié)點(diǎn)周期性檢測各從 節(jié)點(diǎn)的活躍次數(shù)，得到包括離線從節(jié)點(diǎn)信息和上、下行通信成功率在內(nèi)的數(shù)據(jù)，并通過離線 從節(jié)點(diǎn)信息判斷到故障節(jié)點(diǎn)的路徑;頻譜分步，根據(jù)存儲的節(jié)點(diǎn)安裝位置檔案信息，形成各 節(jié)點(diǎn)物理邏輯連接關(guān)系，并利用頻譜分析獲得各節(jié)點(diǎn)信號質(zhì)量信息;判別分步，根據(jù)頻譜分 析結(jié)果判斷故障節(jié)點(diǎn)是否存在噪聲干擾以及噪聲的類型，得出故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)入離線狀態(tài)的原 因；試驗(yàn)分步，通過通信電路向故障節(jié)點(diǎn)先后發(fā)送電能表穿透抄表和直接抄表命令，并根據(jù) 返回狀況判定故障部位;輸出分步，將故障節(jié)點(diǎn)定位及故障原因、部位信息輸出顯示。
[0037] 上述故障的診斷定位實(shí)際是通過電力線接收數(shù)據(jù)的解析，由數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)管 理子層根據(jù)VLAN標(biāo)簽和服務(wù)數(shù)據(jù)單元類型，形成心跳檢測報(bào)文、離線指示報(bào)文、通信成功率 上報(bào)報(bào)文等網(wǎng)絡(luò)自維護(hù)信息，在寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點(diǎn)均周期性的發(fā)送發(fā)現(xiàn)列表 報(bào)文，用于路由節(jié)點(diǎn)判斷節(jié)點(diǎn)是否活躍在線。路由節(jié)點(diǎn)將本地維護(hù)的發(fā)現(xiàn)列表中的節(jié)點(diǎn)活 躍信息，通過定周期的心跳檢測報(bào)文，發(fā)送給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)匯總?cè)W(wǎng)的節(jié)點(diǎn)在線信息。當(dāng) 寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)中，某個節(jié)點(diǎn)通信異常時，可通過本申請?jiān)\斷裝置觸發(fā)主節(jié)點(diǎn)周期性的 檢測從節(jié)點(diǎn)的活躍次數(shù)，如果在一個完整的心跳周期時間內(nèi)，主節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)該從節(jié)點(diǎn)的活躍 次數(shù)為〇，則可以判斷該從節(jié)點(diǎn)離線。主節(jié)點(diǎn)如果接收到來自已經(jīng)判定為未入網(wǎng)的從節(jié)點(diǎn)的 報(bào)文，主動指示該從節(jié)點(diǎn)離線，可以創(chuàng)建離線指示報(bào)文，將離線從節(jié)點(diǎn)的信息填充到報(bào)文 中，進(jìn)行廣播發(fā)送，通知網(wǎng)絡(luò)中的所有站點(diǎn)該從節(jié)點(diǎn)離線。每個從節(jié)點(diǎn)可以通過解析從節(jié)點(diǎn) 的發(fā)現(xiàn)列表報(bào)文，獲知對于自身的上下行通信成功率，形成通信成功率上報(bào)報(bào)文，通過本申 請裝置開啟主節(jié)點(diǎn)的通信成功率上報(bào)功能，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?，即可初步定位通信成?率低的關(guān)聯(lián)節(jié)點(diǎn)。參考節(jié)點(diǎn)物理邏輯連接關(guān)系，通過節(jié)點(diǎn)指定路由通信，避開異常節(jié)點(diǎn)，即 可逐步縮小影響通信故障的節(jié)點(diǎn)范圍，再利用頻譜分析獲得節(jié)點(diǎn)信號質(zhì)量，最終即可形成 診斷結(jié)果。
[0038] 當(dāng)有數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送時（參見圖9)，物理層接收來自數(shù)據(jù)鏈路層的媒體訪問控制 子層的輸入，采用兩個分開的鏈路分別處理幀控制、載荷數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)中的幀控制字段和載荷 數(shù)據(jù)字段分別Turbo卷積編碼、信道交織、分集拷貝和Turbo卷積編碼、擾碼、交織之后，一起 進(jìn)入星座點(diǎn)映射對載荷數(shù)據(jù)字段進(jìn)行解交織（本實(shí)施例采用基于FFT的OFDM物理層技術(shù)， OFDM調(diào)制技術(shù)通過將信道分割為若干并行正交子信道進(jìn)行傳輸，提高信號的抗衰落能力、 提高頻譜利用率，配合保護(hù)間隔能消除碼間干擾），再經(jīng)過IFFT變換為時域信號，并添加循 環(huán)前綴和前導(dǎo)以及進(jìn)行加窗處理。為了使OFDM信號的帶外衰減更快，采用對單個OFDM符號 加窗的辦法。通過窗函數(shù)可以使信號的幅度在符號邊界更平滑的過度到0,生成OFDM信號 (Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交步頁分復(fù)用）。
[0039] OroM信號通過信號耦合電路模擬前端發(fā)送到電力線上，集中器主節(jié)點(diǎn)主動抄表、 路由主動抄表、并發(fā)抄表、校時業(yè)務(wù)等應(yīng)用層報(bào)文均是通過數(shù)據(jù)鏈路層由第六步數(shù)據(jù)幀編 碼后形成OFDM信號耦合到電力線上，通過發(fā)送應(yīng)用層命令，可以根據(jù)采集器(從節(jié)點(diǎn)）回碼， 判斷從節(jié)點(diǎn)時鐘、RS485端口是否正常。應(yīng)用層報(bào)文發(fā)送時可以是廣播地址或指定從節(jié)點(diǎn)地 址;如果是廣播地址則所有從節(jié)點(diǎn)均收到，如果是指定從節(jié)點(diǎn)地址，則只有地址相同的從節(jié) 點(diǎn)才能接收到。
[0040] 本實(shí)施例的裝置可以通過LCD顯示出電力線噪聲信號的時域與頻域信號，通過對 電力線上噪聲信號的采集與頻譜分析，可以很直觀地看到影響載波通信的背景噪聲、周期 性噪聲、突發(fā)性噪聲，對幅值較大的異常噪聲，在LCD上會以不同顏色顯示，方便操作人員查 看。另外，通過本實(shí)施例裝置內(nèi)部數(shù)字帶通濾波器，可以提取2MHz-12MHz頻率范圍內(nèi)的電力 線寬帶載波信號，可用于集中器、采集器電力線寬帶載波信號發(fā)射功率譜密度的測量。
[0041] 并且本實(shí)施例的方案能夠?qū)拵лd波通信網(wǎng)絡(luò)各層報(bào)文進(jìn)行規(guī)約自動識別和解 析，對集中器主動抄表、路由主動抄表、并發(fā)抄表、校時業(yè)務(wù)、采集器主動注冊、事件上報(bào)業(yè) 務(wù)等應(yīng)用層報(bào)文在LCD上分類顯示。通過集中器與采集器之間的報(bào)文交互過程的詳細(xì)記錄 和智能分析，可以很方便地進(jìn)行現(xiàn)場寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障的診斷。本實(shí)用新型的方法通 過采用先進(jìn)的高速采樣、頻譜分析、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析、人機(jī)交互等技術(shù)，能夠快速分析現(xiàn)場電 力線信道噪聲頻譜、寬帶載波信號頻譜、寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌⒛軌蛑悄茉\斷現(xiàn)場寬帶 載波節(jié)點(diǎn)的故障信息。
[0042] 本實(shí)施例的診斷裝置在工程現(xiàn)場使用時，首先通過絕緣耦合夾連接到與集中器、 采集器及電能表同一供電變壓器的電力線上，通過PLC信號耦合電路接入電力線載波通信 網(wǎng)絡(luò)。本裝置內(nèi)微處理器通過開啟載波鏈路報(bào)文監(jiān)測，將識別到的電力線報(bào)文分類解析存 儲，并通過讀取主節(jié)點(diǎn)當(dāng)前所管理的路由節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)信息，形成網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。假設(shè)由圖4 組成的電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生如下2個故障：
[0043] 1)節(jié)點(diǎn)D不能通信;2)節(jié)點(diǎn)C與電能表之間的RS485通信線開路，利用本實(shí)施例的診 斷裝置進(jìn)行故障定位將有如下過程完成：
[0044] (1)通過本申請?jiān)\斷裝置召測主節(jié)點(diǎn)內(nèi)暫存的每個節(jié)點(diǎn)的歷史信息記錄，得到歷 史路徑庫。
[0046] (2)本申請?jiān)\斷裝置觸發(fā)主節(jié)點(diǎn)周期性的檢測從節(jié)點(diǎn)的活躍次數(shù)，得到離線從節(jié) 點(diǎn)信息和上下行通信成功率等，通過離線從節(jié)點(diǎn)信息，判斷到節(jié)點(diǎn)D離線。
[0047] (3)根據(jù)歷史路徑庫，獲知節(jié)點(diǎn)D曾經(jīng)是節(jié)點(diǎn)F、G的路由節(jié)點(diǎn)。
[0048] (4)根據(jù)裝置內(nèi)存儲的節(jié)點(diǎn)安裝位置檔案信息，裝置內(nèi)形成各節(jié)點(diǎn)物理邏輯連接 關(guān)系，假設(shè)節(jié)點(diǎn)B、C與節(jié)點(diǎn)D之間的距離超過載波點(diǎn)對點(diǎn)的最大通信距離，而節(jié)點(diǎn)D、E之間的 安裝距離較近，則裝置選擇指定路由A->E->F->D和A->E->G->D通信，探測異常節(jié)點(diǎn)D是否能 夠通過其它路徑與主節(jié)點(diǎn)通信。如果按照指定路由主節(jié)點(diǎn)A仍然不能與節(jié)點(diǎn)D通信，則分別 監(jiān)測主節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)D、E、F、G的載波信號，利用頻譜分析獲得節(jié)點(diǎn)信號質(zhì)量。
[0049] (5)通過頻譜分析可以判斷節(jié)點(diǎn)D是否存在噪聲干擾以及噪聲類型，最終得出節(jié)點(diǎn) D進(jìn)入離線狀態(tài)的原因。
[0050] (6)通過本申請?jiān)\斷裝置的RS232接口向節(jié)點(diǎn)C發(fā)送電能表穿透抄表命令，因之前 假設(shè)故障（節(jié)點(diǎn)C與電能表之間的RS485線開路），所以節(jié)點(diǎn)C會返回穿透抄表失敗;再通過 RS485接口直接向電能表發(fā)送抄表命令，如果電能表返回讀表成功，說明節(jié)點(diǎn)C與電能表之 間的RS485通信線路異常；如果電能表返回抄表失敗，說明電能表存在故障。通過本步驟可 以驗(yàn)證現(xiàn)場采集和計(jì)量設(shè)備的端口是否工作正常。
[0051] 上述（1)-(6)診斷過程在裝置內(nèi)部自動判斷執(zhí)行，通過上述自動診斷流程，最終定 位故障節(jié)點(diǎn)，同時在LCD上輸出故障原因。
[0052]實(shí)踐證明，采用本實(shí)施例后，通過構(gòu)建低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)模型來設(shè)計(jì) 故障診斷裝置，從而有效地提高了現(xiàn)場低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)的可維護(hù)性，可以進(jìn) 一步保證智能電網(wǎng)建設(shè)的有序推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)電力用戶用電信息采集系統(tǒng)建設(shè)"全覆蓋、全采 集、全預(yù)付費(fèi)"。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，包括微處理器，其特征在于:還包 括載波接收單元、載波發(fā)送單元、PLC信號耦合電路以及電力線寬帶載波采集系統(tǒng);所述微 處理器與電力線寬帶載波采集系統(tǒng)通過載波接收單元、發(fā)送單元和PLC信號耦合電路耦合 連接； 所述電力線寬帶載波采集系統(tǒng)包括位于同一供電變壓器電力線上的寬帶載波集中器、 寬帶載波采集器以及電能表。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，其特征在于:還 包括實(shí)現(xiàn)操作人員與微處理器信息交互的人機(jī)交互單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，其特征在于:所 述載波接收、載波發(fā)送單元由寬帶載波通信芯片和功率放大電路、輸入輸出濾波器組成。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，其特征在于:所 述PLC信號親合電路包括親合電容(Cl)和親合變壓器(Tl);所述親合電容(Cl)一端與低壓 電力線相連，另一端與耦合變壓器(Tl)的初級相連;所述耦合變壓器(Tl)的次級具有第一 繞組和第二繞組，所述第一繞組通過電容（02、03丄4、05工8、09、(：10、(：11)和電感(1^1、1^、 L3、L4)組成濾波電路，并經(jīng)接收側(cè)隔直電容(C12、C13)后連接到載波接收單元;所述第二繞 組經(jīng)發(fā)送側(cè)隔直電容連接到載波發(fā)送單元。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，其特征在于:還 包括用于微處理器與管理計(jì)算機(jī)、寬帶載波集中器、寬帶載波采集器以及電能表之間通信 連接的通信電路。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障診斷裝置，其特征在于:還 包括用以實(shí)現(xiàn)包括各節(jié)點(diǎn)安裝位置檔案信息在內(nèi)的節(jié)點(diǎn)參數(shù)和微處理器接收及處理數(shù)據(jù) 存儲的存儲電路。
【文檔編號】H04B3/54GK205490603SQ201620213609
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】李振國, 張建培, 張謇, 劉廣存, 蘇紅根, 張宏瑞, 李若昕
【申請人】光科技股份有限公司, 光一科技股份有限公司