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(guò)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(chǔ)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(hào)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(guò)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。
[0077] 上述故障的診斷定位實(shí)際是通過(guò)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(cè)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(gè)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(guò)定周期的心跳檢測(cè)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(gè)節(jié)點(diǎn)通信異常時(shí)，可通過(guò)本申請(qǐng)?jiān)\斷裝置觸發(fā)主節(jié)點(diǎn)周期性的 檢測(cè)從節(jié)點(diǎn)的活躍次數(shù)，如果在一個(gè)完整的心跳周期時(shí)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(lái)自已經(jīng)判定為未入網(wǎng)的從節(jié)點(diǎn)的 報(bào)文，主動(dòng)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(gè)從節(jié)點(diǎn)可以通過(guò)解析從節(jié)點(diǎn) 的發(fā)現(xiàn)列表報(bào)文，獲知對(duì)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(guò)本申 請(qǐng)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(guò)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(hào)質(zhì)量，最終即可形成 診斷結(jié)果。
[0078] 當(dāng)有數(shù)據(jù)幀需要發(fā)送時(shí)（參見圖8)，物理層接收來(lái)自數(shù)據(jù)鏈路層的媒體訪問(wèn)控制 子層的輸入，采用兩個(gè)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(duì)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(guò)將信道分割為若干并行正交子信道進(jìn)行傳輸，提高信號(hào)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(guò)IFFT變換為時(shí)域信號(hào)，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(hào)的帶外衰減更快，采用對(duì)單個(gè)OFDM符號(hào) 加窗的辦法。通過(guò)窗函數(shù)可以使信號(hào)的幅度在符號(hào)邊界更平滑的過(guò)度到0,生成OFDM信號(hào) (Orthogonal Frequency Division Multiplexing正交步頁(yè)分復(fù)用）。
[0079] OroM信號(hào)通過(guò)信號(hào)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(dòng)抄表、 路由主動(dòng)抄表、并發(fā)抄表、校時(shí)業(yè)務(wù)等應(yīng)用層報(bào)文均是通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路層由第六步數(shù)據(jù)幀編 碼后形成OFDM信號(hào)耦合到電力線上，通過(guò)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(shí)鐘、RS485端口是否正常。應(yīng)用層報(bào)文發(fā)送時(shí)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。
[0080] 本實(shí)施例的裝置可以通過(guò)LCD顯示出電力線噪聲信號(hào)的時(shí)域與頻域信號(hào)，通過(guò)對(duì) 電力線上噪聲信號(hào)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(duì)幅值較大的異常噪聲，在LCD上會(huì)以不同顏色顯示，方便操作人員查 看。另外，通過(guò)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(hào)，可用于集中器、采集器電力線寬帶載波信號(hào)發(fā)射功率譜密度的測(cè)量。
[0081] 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(dòng)識(shí)別和解 析，對(duì)集中器主動(dòng)抄表、路由主動(dòng)抄表、并發(fā)抄表、校時(shí)業(yè)務(wù)、采集器主動(dòng)注冊(cè)、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(guò)集中器與采集器之間的報(bào)文交互過(guò)程的詳細(xì)記錄 和智能分析，可以很方便地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)故障的診斷。本發(fā)明的方法通過(guò)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(chǎng)電力線 信道噪聲頻譜、寬帶載波信號(hào)頻譜、寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，并能夠智能診斷現(xiàn)場(chǎng)寬帶載波 節(jié)點(diǎn)的故障信息。
[0082] 本實(shí)施例的診斷裝置在工程現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，首先通過(guò)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(guò)PLC信號(hào)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(guò)開啟載波鏈路報(bào)文監(jiān)測(cè)，將識(shí)別到的電力線報(bào)文分類解析存 儲(chǔ)，并通過(guò)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3 組成的電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)生如下2個(gè)故障：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(guò)程完成：
[0083] (1)通過(guò)本申請(qǐng)?jiān)\斷裝置召測(cè)主節(jié)點(diǎn)內(nèi)暫存的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的歷史信息記錄，得到歷 史路徑庫(kù)。
[0086] (2)本申請(qǐng)?jiān)\斷裝置觸發(fā)主節(jié)點(diǎn)周期性的檢測(cè)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(guò)離線從節(jié)點(diǎn)信息，判斷到節(jié)點(diǎn)D離線。
[0087] (3)根據(jù)歷史路徑庫(kù)，獲知節(jié)點(diǎn)D曾經(jīng)是節(jié)點(diǎn)F、G的路由節(jié)點(diǎn)。
[0088] (4)根據(jù)裝置內(nèi)存儲(chǔ)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(guò)載波點(diǎn)對(duì)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(cè)異常節(jié)點(diǎn)D是否能 夠通過(guò)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(cè)主節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)D、E、F、G的載波信號(hào)，利用頻譜分析獲得節(jié)點(diǎn)信號(hào)質(zhì)量。
[0089] (5)通過(guò)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。
[0090] (6)通過(guò)本申請(qǐng)?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(huì)返回穿透抄表失敗;再通過(guò) 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(shuō)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(shuō)明電能表存在故障。通過(guò)本步驟可 以驗(yàn)證現(xiàn)場(chǎng)采集和計(jì)量設(shè)備的端口是否工作正常。
[0091] 上述（1)~（6)診斷過(guò)程在裝置內(nèi)部自動(dòng)判斷執(zhí)行，通過(guò)上述自動(dòng)診斷流程，最終 定位故障節(jié)點(diǎn)，同時(shí)在LCD上輸出故障原因。
[0092] 實(shí)踐證明，采用本實(shí)施例后，通過(guò)構(gòu)建低壓電力線寬帶載波通信網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)設(shè)計(jì) 故障診斷裝置，從而有效地提高了現(xiàn)場(chǎng)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