[发明专利]一种电力通信信道模拟装置及其工作方法

说明书

本发明公开一种电力通信信道模拟装置及其工作方法，所述装置包括FPGA处理器、信号的收发接口模块、缓存模块和数模转换模块；所述FPGA处理器负责接收上位机控制信号，确定仿真的要求，生成相应随机数和延时控制信号、及频偏信号，并控制整个系统的工作流程；所述信号的收发模块由于接收原始信号和发送加入信道变化后的信号；所述移位寄存器用于存储产生的随机数，并每进行一位的异或操作，就读入一位，使得随机数的使用不重复；所述数模转换模块将频偏信号转换成频偏电压，并加载在压电晶体晶振上；其能够实现对电力系统中E1信道的仿真，模拟各种信道的干扰，导致传输信号产生各种问题，如误码、延时、频偏等效果。

技术领域

本发明属于电力系统设备检测技术领域，尤其涉及一种电力通信信道模拟装置及其工作方法。

背景技术

随着泛在电力物联网的提出，未来网络层将支持更多的电网采集和控制设备接入。网络层的光缆随投运时间增长，传输性能会出现劣化，导致通信误码率逐渐提升。网络中针对关键业务会部署多条路由通道，在通道切换时可能导致通信时延变化。关键业务往往通过时分复用在SDH系统中，当通信设备节点或者链路发生失效，多条业务共享风险，会同时失效。为了评估继电保护、安稳控制、调度自动化等电力二次业务设备的工作状态，需要模拟真实现网的信道特征，对入网的电力二次设备进行测试，对组网的二次业务系统进行逻辑联调和风险评估。

发明内容

本发明提供一种电力通信信道模拟装置及其工作方法，用于模拟泛在电力物联网信道的状态。

本发明的电力通信信道模拟装置，包括FPGA处理器、信号的收发接口模块、缓存模块和数模转换模块；所述FPGA处理器负责接收上位机控制信号，确定仿真的要求，生成相应随机数和延时控制信号、及频偏信号，并控制整个系统的工作流程；所述信号的收发模块由于接收原始信号和发送加入信道变化后的信号；所述移位寄存器用于存储产生的随机数，并每进行一位的异或操作，就读入一位，使得随机数的使用不重复；所述数模转换模块将频偏信号转换成频偏电压，并加载在压电晶体晶振上。

还可以优选的，所述收发接口模块包括E1接收模块，所述E1接收模块的每个E1接口接收数据流，经过缓冲区存储后，再根据接收端口所在信道，由信道出口转发。

本发明的电力通信信道模拟装置的工作方法，包括以下步骤，

第一步，信道误码配置：利用FPGA生成随机的01序列，其中1数量占总的数据量的比例即为误码率；并将此序列与接收到的二进制信号进行异或操作；当生成的二进制为0时，不改变接收到的二进制值，当生成的二进制为1时，接收到的二进制值发生变化，产生误码；

第二步，信道延时、时延抖动、通断配置：接收到信号后，将数据放入缓存中，缓存采用先进先出(FIFO)的方式管理数据；由FPGA程序确定在每个信号读取和送入输出口时，插入延时程序(具体时长，由系统需求确定(0-∞))仿真信道时延，或由FPGA程序生成随机数，按照随机数(按ms为单位)确定插入不同时长延时程序，仿真信道时延抖动情况；

第三步，频偏配置：E1信号发送模块采用压电晶体晶振，根据处理产生的频偏信号，通过数/模转换模块，改变晶振频率从而实现信号频偏的仿真。

在以上方案中优选的是，第二步中，通过FPGA来控制E1接收模块；从电力设备上接收通信信号，模拟仿真泛在电力物联网环境下的信道状态变化。

还可以优选的是，第二步中，通过发送模块，将信号传输到下一个设备。

还可以优选的是，第二步中，仿真包括误码、频偏、时延、通断。

还可以优选的是，第二步中，通过上位机对信道仿真器加载相应的拓扑、时延、误码等模型，实现电力设备和信道模拟器的实时闭环联动仿真。

还可以优选的是，第二步中，每个E1接口接收数据流，经过缓冲区存储后，再根据接收端口所在信道，由信道出口转发。