载波芯片通信性能测试技术报告

1、载波芯片通信性能测试技术报告目录1. 项目背景-32. 项目意义及方案制定-33. 具体测试实施情况-44. 测试结果对比-110.项目背景按照国家电网公司要求，将在未来几年内推行低压集中抄表系统，低压电力线载波抄表是主要抄表方式之一。当前的载波抄表芯片厂家，都拥有自己不同的载波通信技术，在载波的调制方式、路由算法、组网等方面都有自己的独特技术，在不同的通信环境下，发挥着各自的优势，促进了载波抄表技术的百花齐放。1.项目意义及方案制定为进一步了解各种载波通信技术性能，分析可能影响载波通信的因素，研究各种载波产品的适用环境，比较各种通信产品的优劣，以保证天津市电力公司低压集抄工程采用尽可能优越的

2、技术与产品，故组织进行了此次对几个主流载波芯片厂产品的对比测试工作。以下测试数据除清华力合微电子的第二次测试是2010年10月进行外，其余生产厂家及清华力合微电子的第一次测试时间均为2009年9月份。测试方案是由天津市电力公司营销部组织，电能计量中心、电费管理中心共同起草制定的，电能计量中心与电费中心负责具体的测试工作。测试过程是在模拟台区现场的环境下进行测试，在各个时段不同负荷情况下进行抄表测试，对不同条件下的抄表成功率进行统计。此阶段主要测试载波芯片在各种环境下的集中抄表能力、自组网能力，以及主动上报功能。现场模拟测试以电能计量中心办公楼为测试台区，使用电费管理中心的现有主站；对于各厂家自

3、己的独特功能如电费主站无法支持的，可使用厂家自己的测试平台进行，并对测试过程采取统一的防作弊手段。2.具体测试实施情况本次测试对象包括主流载波芯片的生产厂家和部分电表厂家，其中以测试芯片厂家为主，对芯片的通信能力做全面测试，对电表厂家的测试侧重于使用载波芯片后的路由搜集能力和稳定性。在测试过程中，部分芯片厂家对电能计量中心测试环境的电网噪声情况进行了分析，频谱图如下所示，频率从50多kHz到500 kHz，噪声干扰依次递减，在60 kHz左右的噪声最强，然后干扰程度不断下降，但在120 kHz左右和180 kHz左右的倍频处又有凸起，图中黄色亮点就是在120 kHz倍频出的噪声干扰凸起。本次测

4、试的芯片厂家选用的频段就有50-70 kHz、120 kHz左右，这几款芯片的受干扰程度最强烈，而大部分实际现场台区的噪声干扰要小得多。所以，本次测试结果上的明显差距都是基于此噪声环境下所致。图一 噪声干扰频谱图图二 现场安装位置图上图为本次测试表在电能计量中心楼内的现场安装位置图，由于测试期间楼内装修，导致许继和瑞斯康有1/3的测试表在安装地点上发生变化，变更完的安装地点距离集中器更远。下面通过测试数据，对各厂家芯片的技术特点分别加以分析：东软的测试结果高负载低负载无中继1小时集中抄表成功率44/91=48%无中继2小时集中抄表成功率56/91=62%无中继1小时自组网成功率48/91=53

5、%无中继2小时自组网成功率49/91=54%A相中继1小时自组网成功率83/94=88%A相中继2小时自组网成功率83/94=88%AB相中继1小时自组网成功率93/97=96%AB相中继2小时自组网成功率96/97=99%三相中继1小时自组网成功率85/100=85%(80%)99/100=99%(94%)三相中继2小时自组网成功率93/100=93%(88%)99/100=99%(94%)三相中继1小时集中抄表成功率57/100=57%(52%)100/100=100%(95%)三相中继2小时集中抄表成功率87/100=87%(82%)100/100=100%(95%)三相中继4小时集中抄

6、表成功率89/100=89%(84%)100/100=100%(95%)三相中继已有路由集中抄表时间八分到二十分钟不等通信距离和通信能力405不通，三楼旧表库高负载不通，低负载时通，207在接在墙上单相插座后白天不通，接在三相四线插座后能够连通由于东软是本次测试的第一家，以它为试验对象进行了测试表安装地点的选取，由此确定了后续厂家测试表的安装位置，所以在试验过程上对东软放宽了一些，对于三相中继测试时选取的位置应该有5块不能通讯上，所以测试结果以括号里为准。东软选择的频段是270 kHz，厂家自己测试功耗在1.7W左右，同时采用了跨相耦合的方式，在通信距离上表现一般，直抄能力不强，但是寻找路由、

7、自组网收集表号的速度相对来说比较快，同时建立完路由再抄表的速度也很快。事件上报的功能经过测试也可行。弥亚微的测试结果高负载低负载无中继1小时集中抄表成功率21/91=23%无中继2小时集中抄表成功率24/91=26%三相中继1轮自组网48/99=48% 耗时190分钟80/99=81% 耗时340分钟98/99=99% 耗时360分钟三相中继1小时集中抄表成功率28/100=28%50/100=50%三相中继2小时集中抄表成功率29/100=29%52/100=52%三相中继4小时集中抄表成功率29/100=29%100/100=100%三相中继已有路由集中抄表时间70分钟左右弥亚微选择的频段

8、是76 kHz，厂家自己测试功耗不大于0.4W，采用了过零点左右各3.3ms的技术传输数据，波特率自适应，能够分出抄到电表所属的相位。但是通信距离上表现一般，直抄能力不强，电网负载高对抄表效果也影响较大，自组网收集表号的速度也相对较慢。测试过程运行时间越长路由越趋于稳定。对于事件上报的功能，厂家着重测试了冲突检测机制，30块表同时上报最佳纪录能够上报成功25块。鼎信的测试结果高负载低负载无中继1小时集中抄表成功率62/91=68%100/100=100%无中继2小时集中抄表成功率56/91=77%100/100=100%无中继4小时集中抄表成功率91/91=100%100/100=100%无中

9、继1小时自组网成功率65/100=65%71/100=71%无中继2小时自组网成功率79/100=79%92/100=92%无中继4小时自组网成功率84/100=84%97/100=97%无中继已有路由集中抄表时间10分钟左右7分钟鼎信选择的频段为421 kHz，自己测试的功耗为1.9W左右，采用了过零点左右共3.3ms的技术传输数据，够分出抄到电表所属的相位。鼎信的直抄能力较强，通信距离很远，所以整个路由的中继深度很浅，但是缺点是传输速度相对较慢，单相只有100bps，三相同时传输也只能到达300bps,自组网收集表号的速度比普通抄表的速度要慢一些，收集的成功率也相对低一些。对于事件上报的功

10、能，本次测试的芯片没有开发。但是具备主动上报的功能就可以实现事件上报。清华力合微电子的测试结果高负载低负载三相中继1小时集中抄表成功率35/100=35%43/100=43%三相中继2小时集中抄表成功率41/100=41%55/100=55%三相中继4小时集中抄表成功率61/100=61%72/100=72%三相中继2小时自组网成功率61/100=61%三相中继4小时自组网成功率76/100=76%清华力合微电子采用的是OFDM正交多载波技术，本次测试的芯片是4载波，频段分别为52.8kHz，57.6kHz，62.4 kHz，67.2 kHz，通信速率为2.4 kbps，同时也可以跨相耦合抄表

11、。力合微本次测试的芯片在上报表号上的模式与其他厂家不同，并没有采用集中器统一控制上报表号，而是上电即主动上报。整体上看，清华力合的受噪声干扰程度也较深，导致抄表距离有限，直抄能力不强，但是在载波通讯技术上提出了一种不同的思路，还有相当提升的空间，现在正在研发的芯片采用更多的正交载波去增强抗干扰能力。清华力合微电子于2010年10月的第二次测试结果集中器安装位置高负载低负载2楼1小时集中抄表成功率39/100=39%88/100=88%2楼2小时集中抄表成功率47/100=47%95/100=95%2楼4小时集中抄表成功率47/100=47%97/100=97%4楼1小时集中抄表成功率20/10

12、0=20%48/100=48%4楼2小时集中抄表成功率20/100=20%53/100=53%本次现场模拟测试分为两个阶段，集中器的安装地点分别为四楼与二楼（见下图）。图三 2010年10月力合微现场安装位置图力合微更换为新型载波芯片后于2010年10月进行复测，本次的载波芯片依然采用OFDM正交多载波技术，中心频点改为390kHz，分为四载波，分别为384kHz、388.8kHz、393.6kHz、398.4kHz，通信速率为2.4kbps，从测试数据看，改进后的载波芯片测试效果比上一次好。万胜的测试结果高负载低负载无中继1小时集中抄表成功率90/90=100%90/90=100%无中继2小

13、时集中抄表成功率91/91=100%无中继1小时自组网成功率91/91=100%万胜和鼎新一样采用的也是421 kHz频段，3.3ms的过零点技术，并且采用了单相1.2 kbps的通信速率，三相同时传输，加在一起传输速率能到3.6 kbps，本次测试环境下万胜的综合表现最好，通过厂家自己测试软件的数据显示，万胜的直抄能力仅比鼎信差一点，但是传输速率的提升让整个抄表周期很快，无论是自组网还是集中抄表都只用了10分钟左右就能100%抄到。瑞斯康的测试结果高负载低负载无中继1小时集中抄表成功率65/74=88%三相中继1小时自组网成功率52/95=55%67/95=71%三相中继1小时集中抄成功率35/95=37%66/80=82.5%三相中继2小时集中抄成功率37/95=39%70/80=87.5%三相中继4小时集中抄成功率55/95=58%70/80=87.5%瑞斯康采用的频点为132 kHz，通信速率是5.5 kbps，并不像其他的芯片采用集中器-电能表主从网络，而是使用了分布式抄表，在集中器和电能表端都不记录路由信息，无论是上报表号还是集中抄表每一次都是自发的广播方式，不依据历史路由，缺点是直抄能力一般，易受噪声干扰。威胜、许继、科陆、新联都是采用东软芯片的电表厂家，在载波方案的应用中并没有太多亮点，在本测试报告中