專利名稱：一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及智能電網(wǎng)中的智能計量終端，具體涉及智能電網(wǎng)中智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置。
背景技術(shù)：
[0002]智能電網(wǎng)中，智能計量終端用來計量電力用戶用電量的大小，實現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳集中， 并與主站信息交互，智能計量終端的信息交互分為上行通信和下行通信兩種方式，其中低壓電力線載波通信和485通信是集抄現(xiàn)場主要的下行通信方式，已經(jīng)在國內(nèi)低壓集抄系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。低壓電力線既是工頻供電通道，也是高頻載波通信信道，該信道通常物理連接有多個智能計量終端以及其它工頻用電器。智能計量終端具有載波通信端口和485 通信端口，分別對應(yīng)連接低壓電力線的載波通信線和485通信線。這些工頻用電器作為工頻負載，其負載切入具有隨機性，同時工頻的阻抗還有周期性，導(dǎo)致現(xiàn)場通信環(huán)境存在大量噪聲等各種干擾因數(shù)。[0003]各種干擾因數(shù)的共同作用使得智能計量終端在智能計量工作時往往出現(xiàn)一些故障現(xiàn)象，這些故障現(xiàn)象究其原因可能是智能計量終端產(chǎn)品的本身通信問題，也可能是通信環(huán)境的干擾因素等多方面的組合問題。如果沒有相對專業(yè)的工具很難區(qū)分是產(chǎn)品本身問題還是通信環(huán)境的干擾因素問題。傳統(tǒng)的測試儀器雖然能夠用來測試信號或產(chǎn)生某些信號， 但由于缺乏相應(yīng)的通信協(xié)議因而不能用來判斷低壓集抄下行通信中是否存在故障，而具有通信協(xié)議的測試儀器往往測試的是通用的無線通信產(chǎn)品，比如手機等，但也不具備專用的低壓載波測試能力。以上原因?qū)е轮悄苡嬃拷K端現(xiàn)場調(diào)試出現(xiàn)問題后不能及時得到解決。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置， 可判斷智能計量終端的通信功能是否正常，并獲得通信信號的波形和頻譜，用于幫助使用者分析智能計量終端的通信故障。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采取的技術(shù)方案如下一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，包括[0006]載波通信模塊用于載波通信信號的連接與傳輸，該載波通信模塊與智能計量終端載波通信端口遵循同一通信協(xié)議；[0007]485通信模塊用于485通信信號的連接與傳輸，該485通信模塊與智能計量終端 485通信端口遵循同一通信協(xié)議；[0008]耦合隔離電路用于耦合載波通信信號、隔離工頻信號；[0009]通信信號選擇開關(guān)用于選擇接入載波通信信號或485通信信號；[0010]A/D轉(zhuǎn)換器用于將載波/485模擬通信信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；[0011]數(shù)字信號處理模塊用于處理獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換后的載波/485通信信號的頻譜數(shù)據(jù)；[0012]計算機系統(tǒng)包括控制模塊、載波通信功能分析模塊、485通信功能分析模塊、波形顯示模塊和頻譜顯示模塊。所述智能計量終端的載波通信端口依次經(jīng)耦合隔離電路、載波通信模塊接入計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊，所述智能計量終端的485通信端口經(jīng)485通信模塊接入計算機系統(tǒng)的485通信功能分析模塊；所述耦合隔離電路的另一路輸出和智能計量終端的485通信端口分別接入通信信號選擇開關(guān)的相應(yīng)選擇端口，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器一路連接計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的另一路經(jīng)數(shù)字信號處理模塊連接計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊。通過計算機系統(tǒng)的控制模塊分別控制載波通信模塊、485通信模塊與智能計量終端對應(yīng)的通信端口進行通信，由計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊或485通信功能分析模塊判斷智能計量終端的載波通信或485通信功能是否正常；通過計算機系統(tǒng)的控制模塊控制通信信號選擇開關(guān)，選通載波通信信號或485通信信號進入A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號一路進入計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊顯示出當(dāng)前通信信號的波形，另一路進入數(shù)字信號處理模塊處理獲得頻譜數(shù)據(jù)，再由計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊顯示出當(dāng)前通信信號的頻譜。 在上述基礎(chǔ)上，本實用新型可作進一步改進本實用新型所述計算機系統(tǒng)的控制模塊還控制A/D轉(zhuǎn)換器定時采樣，進行A/D轉(zhuǎn)換。本實用新型所述數(shù)字信號處理模塊采用的是FFT運算獲得數(shù)字通信信號的頻譜數(shù)據(jù)。本實用新型所述數(shù)字信號處理模塊采用型號為TMS320C6747的DSP芯片。本實用新型所述485通信模塊和智能計量終端485通信端口都遵循DL/T645-1997或DL/T645-2007通信協(xié)議。本實用新型所述通信信號選擇開關(guān)采用繼電器，繼電器的具有多個觸點，各個觸點分別作為通信信號選擇開關(guān)的選擇端口，所述控制模塊的控制信號接入該繼電器的控制端。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型可判斷分析智能計量終端的載波通信或485通信功能是否正常，還可通過計算機系統(tǒng)顯示出通信信號的波形和頻譜，兩種功能結(jié)合幫助使用者分析判斷分析智能計量終端的通信故障。

圖I是本實用新型的連接示意框圖；圖2是本實用新型耦合隔離電路的連接示意框圖；圖3是本實用新型通信信號選擇開關(guān)的連接示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，它包括載波通信模塊、485通信模塊、耦合隔離電路、A/D轉(zhuǎn)換器、通信信號選擇開關(guān)、數(shù)字信號處理模塊、計算機系統(tǒng)，其中[0027](I)載波通信模塊用于載波通信信號的連接與傳輸，該載波通信模塊與智能計量終端載波通信端口遵循同一通信協(xié)議，載波通信模塊連接的是智能計量終端的載波通信端口，也即連接低壓電力線中的載波通信線，載波通信模塊物理上可連接多個智能計量終端或其它工頻用電器。載波通信模塊采用現(xiàn)有常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化載波產(chǎn)品組成的模塊，其通信端口可以接收載波信號或發(fā)送載波信號。[0028](2)485通信模塊用于485通信信號的傳輸，該485通信模塊與智能計量終端485 通信端口遵循同一通信協(xié)議，可以是DL/T645-1997或DL/T645-2007通信協(xié)議。485通信模塊連接的是智能計量終端的485通信端口，也即連接低壓電力線的485通信通信線，485通信模塊可連接多個智能計量終端或其它485通信產(chǎn)品。本485通信模塊也是現(xiàn)有常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)化的通信產(chǎn)品，其通信接口標(biāo)準(zhǔn)為RS-485。[0029](3)耦合隔離電路用于工頻隔離和載波耦合，工頻隔離是指內(nèi)部電路與低壓電力線進行隔離，載波耦合是指內(nèi)部載波通信信號耦合到低壓電力線上，通過工頻和載波的頻率不同，選擇合適的高通濾波器電路可以實現(xiàn)工頻隔離和載波耦合功能，如圖2所示，耦合隔離電路采用主要由第一至第四電容、第一、第二電感組成的常規(guī)耦合隔離電路，實現(xiàn)耦合載波通信信號(50kHz 500kHz )、隔離工頻電壓信號(220V/50HZ )。[0030](4)通信信號選擇開關(guān)如圖3所示，采用繼電器，繼電器具有多個觸點，各個觸點分別作為通信信號選擇開關(guān)的選擇端口，控制模塊的控制信號接入該繼電器的控制端J1， 通過計算機的控制模塊控制選擇接入載波通信信號或485通信信號，以選通波通信信號或 485通信信號。[0031 ] (5 )A/D轉(zhuǎn)換器用于將載波/485模擬通信信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號利于傳輸和處理，該A/D轉(zhuǎn)換器受計算機的控制模塊控制。本實施例的A/D轉(zhuǎn)換器采用 ADI公司的14bit 10MSPS AD9240，該A/D轉(zhuǎn)換器在計算機的控制模塊的控制下進行定時采樣，模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐唤M數(shù)字信號序列。[0032](6)數(shù)字信號處理模塊采用的是FFT運算，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)進行FFT運算后可以得到該數(shù)據(jù)代表 的一組頻譜；FFT運算采用DSP芯片實現(xiàn)其功能，DSP芯片型號是TI公司的TMS320C6747。用于處理獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換后的載波/485通信信號的頻譜；[0033](7)計算機系統(tǒng)包括控制模塊、載波通信功能分析模塊、485通信功能分析模塊、 波形顯示模塊和頻譜顯示模塊，載波通信功能分析模塊和485通信功能分析模塊接收或發(fā)送的載波通信信號和485通信信號，并根據(jù)內(nèi)置的通信規(guī)約進行解析，從而判斷出本次通信是否滿足規(guī)約規(guī)定，并給出通信成功或失敗的結(jié)論，以判斷通信是否正常；波形顯示模塊將本次通信過程以數(shù)據(jù)流形式進行顯示，從而幫助用戶分析波形是否異常，是否存在噪聲干擾等，頻譜顯示模塊從頻域進行顯示，進一步幫助用戶分析可能存在的頻譜干擾或通信其它問題。本實施例的計算機系統(tǒng)的各組成模塊可采用型號為LG2704A的單板電腦配置加以軟件功能實現(xiàn)，或者采用現(xiàn)有常規(guī)的單片機控制電路、DSP控制電路、顯示控制模塊的硬件組成來實現(xiàn)。[0034]低壓電力線的載波通信線接入智能計量終端的載波通信端口，低壓電力線的485 通信線接入智能計量終端的485通信端口 ；智能計量終端的載波通信端口依次經(jīng)耦合隔離電路、載波通信模塊接入計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊，智能計量終端的485通信端口經(jīng)485通信模塊接入計算機系統(tǒng)的485通信功能分析模塊；耦合隔離電路的輸出端和智能計量終端的485通信端口分別接入通信信號選擇開關(guān)的相應(yīng)選擇端口，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器一路連接計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的另一路經(jīng)數(shù)字信號處理模塊連接計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊；低壓電力線的載波通信信號和485通信信號分別進入智能計量終端，通過計算機系統(tǒng)的控制模塊分別控制載波通信模塊、485通信模塊與智能計量終端對應(yīng)的通信端口進行通信，由計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊或485通信功能分析模塊判斷智能計量終端的載波通信或485通信功能是否正常，以實現(xiàn)通信功能正常/異常判斷的功能。通過計算機系統(tǒng)的控制模塊控制通信信號選擇開關(guān)，選通載波通信信號或485通信信號進入A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號一路進入計算 機系統(tǒng)的波形顯示模塊顯示出當(dāng)前通信信號的波形，另一路進入數(shù)字信號處理模塊處理獲得頻譜數(shù)據(jù)，再由計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊顯示出當(dāng)前通信信號的頻譜，以實現(xiàn)波形和頻譜顯示的功能；其中，計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊通過選擇過零觸發(fā)或者波形觸發(fā)方式得到合適的波形顯示；計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊還可選擇合適的頻率觸發(fā)方式，得到有效的頻譜顯示；計算機系統(tǒng)還可以同時通過波形顯示模塊、頻譜顯示模塊實現(xiàn)波形和頻譜的雙重顯示，以更加有效的判斷可能的通信問題。本現(xiàn)場通信調(diào)試裝置的上述兩種功能結(jié)合可以幫助使用者進行分析和判斷智能計量終端的通信故障，可以較快地解決低壓載波產(chǎn)品調(diào)試和現(xiàn)場應(yīng)用問題。本實用新型的實施方式不限于此，在本實用新型上述基本技術(shù)思想前提下，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識和慣用手段對本實用新型內(nèi)容所做出其它多種形式的修改、替換或變更，均在本實用新型權(quán)利保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，其特征在于包括 載波通信模塊，用于載波通信信號的連接和傳輸，該載波通信模塊與智能計量終端載波通信端口遵循同一通信協(xié)議； 485通信模塊，用于485通信信號的連接和傳輸，該485通信模塊與智能計量終端485通信端口遵循同一通信協(xié)議； 耦合隔離電路，用于耦合載波通信信號、隔離工頻信號； 通信信號選擇開關(guān)，用于選擇接入載波通信信號或485通信信號； A/D轉(zhuǎn)換器，用于將載波/485模擬通信信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 數(shù)字信號處理模塊，用于處理獲得模數(shù)轉(zhuǎn)換后的載波/485通信信號的頻譜； 計算機系統(tǒng)，包括控制模塊、載波通信功能分析模塊、485通信功能分析模塊、波形顯示模塊和頻譜顯示模塊； 所述智能計量終端的載波通信端口依次經(jīng)耦合隔離電路、載波通信模塊接入計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊，所述智能計量終端的485通信端口經(jīng)485通信模塊接入計算機系統(tǒng)的485通信功能分析模塊；所述耦合隔離電路的另一路輸出和智能計量終端的485通信端口分別接入通信信號選擇開關(guān)的相應(yīng)選擇端口，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器一路連接計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的另一路經(jīng)數(shù)字信號處理模塊連接計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊； 通過計算機系統(tǒng)的控制模塊分別控制載波通信模塊、485通信模塊與智能計量終端對應(yīng)的通信端口進行通信，由計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊或485通信功能分析模塊判斷智能計量終端的載波通信或485通信功能是否正常；通過計算機系統(tǒng)的控制模塊控制通信信號選擇開關(guān)，選通載波通信信號或485通信信號進入A/D轉(zhuǎn)換器進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號一路進入計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊顯示出當(dāng)前通信信號的波形，另一路進入數(shù)字信號處理模塊處理獲得頻譜數(shù)據(jù)，再由計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊顯示出當(dāng)前通信信號的頻譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，其特征在于所述計算機系統(tǒng)的控制模塊還控制A/D轉(zhuǎn)換器定時采樣，進行A/D轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，其特征在于所述數(shù)字信號處理模塊采用的是FFT運算獲得數(shù)字通信信號的頻譜數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，其特征在于所述數(shù)字信號處理模塊采用型號為TMS320C6747的DSP芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，其特征在于所述485通信模塊和智能計量終端485通信端口都遵循DL/T645-1997或DL/T645-2007通信協(xié)議。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述的智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，其特征在于所述通信信號選擇開關(guān)采用繼電器，繼電器具有多個觸點，各個觸點分別作為通信信號選擇開關(guān)的選擇端口，所述控制模塊的控制信號接入該繼電器的控制端。
專利摘要本實用新型公開了一種智能計量終端的現(xiàn)場調(diào)試裝置，包括載波通信模塊、485通信模塊、耦合隔離電路、A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)字信號處理模塊、計算機系統(tǒng)，智能計量終端的載波通信端口依次經(jīng)耦合隔離電路、載波通信模塊、接入計算機系統(tǒng)的載波通信功能分析模塊，智能計量終端的485通信端口經(jīng)485通信模塊接入計算機系統(tǒng)的485通信功能分析模塊；耦合隔離電路的另一路輸出和智能計量終端的485通信端口分別接入通信信號選擇開關(guān)的相應(yīng)選擇端口，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器一路連接計算機系統(tǒng)的波形顯示模塊，A/D轉(zhuǎn)換器輸出的另一路經(jīng)數(shù)字信號處理模塊連接計算機系統(tǒng)的頻譜顯示模塊。本實用新型可幫助使用者分析智能計量終端的通信故障。
文檔編號H04L12/26GK202663424SQ201220221948
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月16日
發(fā)明者黨三磊, 陳銳民, 肖勇, 劉健, 楊勁鋒, 危阜勝 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院