载波芯片通信性能测试技术报告

载波芯片通信性能测试

技术报告

目录

1.项目背景-----------------------------------------------3

2.项目意义及方案制定-------------------------------------3

3.具体测试实施情况---------------------------------------4

4.测试结果对比------------------------------------------11

0.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

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、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

弥亚微选择的频段是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

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

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。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

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

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

瑞斯康采用的频点为132kHz，通信速率是5.5kbps，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，在本测试报告中就不再详细描述，测试结果与东软芯片相近。

3.测试结果对比

将目前几个厂家的测试数据进行对比：

在抄表成功率上，表现最好的是鼎信和万胜，其他厂家如东软、弥亚微、清华力合微、瑞斯康几款表现相近；

在自组网上报表号方面，东软、万胜、瑞斯康的速度较快；其他厂家表现相近。

在频段选择方面，鼎信和万胜同样是421 kHz最高，其次是清华力合微改进后的芯片390kHz，东软270 kHz，瑞斯康132 kHz，弥亚微的最低60 kHz左右。