程控衰减器的HPLC的配用电采集模拟系统的制作方法

程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统
技术领域
1.本发明专利涉及通信电子系统的技术领域，具体而言，涉及程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统。


背景技术：

2.低压电力线高速载波通信(hplc)是电力系统特有的、基本的通信方式，它是利用现有的电力线，通过载波方式将模拟/数字信号进行高速传输的技术，用电力线作为网络接入方案，利用已有的电力配电网络进行通信，不需要重新布线，在电力配用电采集系统中具有广泛的应用，然而电压电力线并不是专门用来传输通信数据的，在实际的配用电场景中，由于其特殊的物理特性，其在传输型号是信道特性非常复杂，负载多，噪声干扰强，信号衰减大等问题。
3.目前实验室常用的用电信息采集系统只在实验室条件下对hplc通信的一致性、可靠性等情况进行测试，缺乏了对实际情况的模拟，无法体现载波通信在实际运行场景下的通信水平，同时程控衰减模块接入的为射频弱电信号，无法直接引入到用电信息采集系统的220v强电环境。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统，利用“程控衰减模块 耦合滤波模块 信号发生模块”来模拟配用电采集环境中hplc通信的实际信道衰减、噪声干扰的情况，模拟接近真实的hplc用电信息采集环境下的载波信号衰减、噪声干扰和多层级载波拓扑识别功能，旨在解决现有技术中实验室常用的用电信息采集系统只在实验室条件下对hplc通信的一致性、可靠性等情况进行测试，缺乏了对实际情况的模拟，无法体现载波通信在实际运行场景下的通信水平的问题。
5.本发明是这样实现的，程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统，包括电网模拟单元、程控衰减模块、耦合滤波模块、信号发生模块、断路器、集中器、三相电能表，所述耦合滤波模块分别与程控衰减模块、断路器、电网模拟单元相连接，所述断路器间相互连接，且在断路器的连接线上分别连接有信号发生模块、集中器、三相电能表，所述耦合滤波模块还并联连接有多个电能表；所述电网模拟单元将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源，为模拟系统提供纯净的输入电源，避免引入电网的异常干扰。
6.进一步地，所述耦合滤波模块将上级的高频信号过滤掉，保留工频正弦波进行信号输出，所述程控衰减模块将输入模拟信号分离并耦合出叠加在电力信号上的工频正弦波与将输入模拟信号分离为50hz的电力信号并耦合出叠加在电力信号上的高频通讯信号耦合进行输送。
7.进一步地，所述程控衰减模块采用的can通讯方式可多台级联，通过衰减模块上的8位bcd码的地址码来进行适配联机，进而调节整个模块的衰减幅值，同时可通过切换单元来改变模块的信号通道方向。
8.进一步地，所述程控衰减模块基于stm32f103c8t6的ttl信号控制的4路射频芯片sky12347
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362lf来控制整个衰减模块的衰减幅值，所述sky12347
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362lf芯片默认最大衰减幅值为31.5db，步进值为0.5db,4路射频芯片其中1路工作在七档默认模式下，另外3路档位全部拉低档位固定在31.5db，采用进位模式运行。
9.进一步地，所述信号发生模块采用的是输出25mhz正弦波、方波、锯齿波、脉冲和噪声波形的信号发生器作为用电采集模拟系统中引入的噪声干扰，模拟在真实环境中由于各种情况引起的噪声干扰。
10.进一步地，所述程控衰减模块包括有下载端，所述下载端接收耦合滤波模块的信号至mcu处理单元，所述mcu处理单元将现有交流电网电源进行正反方向切换变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。
11.进一步地，所述mcu处理单元的输入端连接有mcu供电单元供能，所述mcu处理单元的输出端连接有can通讯单元进行多台级联。
12.进一步地，所述mcu处理单元处理数据后利用驱动单元进行调节整个模块的衰减幅值，调节后的衰减幅值并行数据输出至耦合滤波模块。
13.进一步地，所述耦合滤波模块通过lc滤波电路将上级的高频信号过滤掉，并将输入模拟信号分离为50hz的电力信号并耦合出叠加在电力信号上的高频通讯信号。
14.进一步地，所述高频通讯信号通过程控衰减模块的衰减输出之后重新耦合到电力信号上并输入到下一级。
15.与现有技术相比，本发明提供的程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统，具备以下有益效果：
16.1、模拟系统包括以下组成：电网模拟单元、程控衰减模块、耦合滤波模块、信号发生模块、断路器、集中器、单/三相电能表，用电信息采集台区在不同的线路衰减和施加噪声干扰的情况下，集中器通过hplc通信对多级电表的信息抄读能力，调节不同的衰减幅值，可模拟4层hplc通信网络；
17.2、利用“程控衰减模块 耦合滤波模块 信号发生模块”来模拟配用电采集环境中hplc通信的实际信道衰减、噪声干扰的情况，在实验室条件下，模拟接近真实的hplc用电信息采集环境下的载波信号衰减、噪声干扰和多层级载波拓扑识别功能。
附图说明
18.图1为本发明提出的程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统的系统框架图；
19.图2为本发明提出的程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统中电网模拟单元的框架图；
20.图3为本发明提出的程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统中程控衰减模块的框架图；
21.图4为本发明提出的程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统中耦合滤波模块的框架图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对
本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
23.以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。
24.本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
25.参照图1
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4所示，为本发明提供的较佳实施例。
26.程控衰减器的hplc的配用电采集模拟系统，包括电网模拟单元、程控衰减模块、耦合滤波模块、信号发生模块、断路器、集中器、三相电能表，耦合滤波模块分别与程控衰减模块、断路器、电网模拟单元相连接，断路器间相互连接，且在断路器的连接线上分别连接有信号发生模块、集中器、三相电能表，耦合滤波模块还并联连接有多个电能表，用电信息采集台区在不同的线路衰减和施加噪声干扰的情况下，集中器通过hplc通信对多级电表的信息抄读能力；
27.具体的，电网模拟单元通过微处理器为核心，以mpwm方式制作，用主动元件igbt模块设计，采用数字分频、d/a转换、瞬时值反馈、正弦脉宽调制技术，通过ac
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dc
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ac变换逆变电源，将现有交流电网电源变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源。
28.电网模拟单元的主要工作流程如图2所示，时点输入后输入nfb无熔丝的开关，进行跳脱开关的判定，再进行滤纹等一系列操作，输出nfb，并且设置的过流、过压、过温检测进行防护，跳脱控制进行干预防护，以到达提供纯净的输入电源，避免引入电网的异常干扰。
29.在本实施例中，程控衰减模块是基于stm32f103c8t6的ttl信号控制的4路射频芯片sky12347
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362lf来控制整个衰减模块的衰减幅值。sky12347
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362lf芯片默认最大衰减幅值为31.5db，步进值为0.5db,4路射频芯片其中1路工作在七档默认模式下，另外3路档位全部拉低档位固定在31.5db，采用进位模式运行。程控衰减模块采用的can通讯方式，可多台级联，通过衰减模块上的8位bcd码的地址码来进行适配联机，进而调节整个模块的衰减幅值。同时衰减模块可以通过切换单元来改变模块的信号通道方向。
30.在本实施例中，耦合滤波模块具备两种功能，在独立工作的情况下，通过lc滤波电路将上级的高频信号过滤掉，保留“干净”的工频正弦波；在系统中配合衰减模块的情况下，可将输入耦合滤波模块的模拟信号分离为50hz的电力信号并耦合出叠加在电力信号上的高频通讯信号并输入到衰减模块，通过衰减模块的衰减输出之后重新耦合到电力信号上并输入到下一级。
31.具体的，耦合滤波模块的设计考虑到用电信息采集模拟系统的真实性，最大支持10a的负载电流，可为模拟的电表提供走字电流。
32.在本实施例中，信号发生模块是采用的是支持输出25mhz正弦波、方波、锯齿波、脉冲和噪声波形的信号发生器作为用电采集模拟系统中引入的噪声干扰，模拟在真实环境中由于各种情况引起的噪声干扰。
33.在本实施例中，集中器、单/三相电能表采用的是符合dlt645
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2007通讯协议的国网智能电表，支持hplc载波通讯功能。
34.在本实施例中，程控衰减模块的使用流程如图3，程控衰减模块包括有下载端，下载端接收耦合滤波模块的信号至mcu处理单元，mcu处理单元将现有交流电网电源进行正反
方向切换变换成所需频率的稳定的纯净的正弦波电源，mcu处理单元的输入端连接有mcu供电单元供能，mcu处理单元的输出端连接有can通讯单元进行多台级联，mcu处理单元处理数据后利用驱动单元进行调节整个模块的衰减幅值，调节后的衰减幅值并行数据输出至耦合滤波模块。
35.在本实施例中，耦合滤波模块的使用流程如图4，耦合滤波模块通过lc滤波电路将上级的高频信号过滤掉，并将输入模拟信号分离为50hz的电力信号并耦合出叠加在电力信号上的高频通讯信号，高频通讯信号通过程控衰减模块的衰减输出之后重新耦合到电力信号上并输入到下一级。
36.本技术方案是利用“程控衰减模块 耦合滤波模块 信号发生模块”来模拟配用电采集环境中hplc通信的实际信道衰减、噪声干扰的情况，在实验室条件下，模拟接近真实的hplc用电信息采集环境下的载波信号衰减、噪声干扰和多层级载波拓扑识别功能，用电信息采集台区在不同的线路衰减和施加噪声干扰的情况下，集中器通过hplc通信对多级电表的信息抄读能力，调节不同的衰减幅值，可模拟4层hplc通信网络。
37.本实施例中，整个操作过程可由电脑控制，加上plc等等，实现自动化运行控制，且在各个操作环节中，可以通过设置传感器，进行信号反馈，实现步骤的依序进行，这些都是目前自动化控制的常规知识，在本实施例中则不再一一赘述。
38.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。