CN103731249B - 一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置，其以PLC收发机为主，辅以另外一个可以独立可靠收发数字信息；在站点相互通信交换信息过程中，较长时间段内进行PLC物理信道的估计，估计内容包括信道性能变化的时变剧烈程度和平均通信能力；进而根据相应切换机制判断是否在收发对间进行PLC与无线通信之间的切换。本发明由于采用了可靠但数字带宽较窄的固定无线通信收发机作为带宽较大但物理信道性能时变性具有很大随机性和起伏程度的载波通信收发机的后备，使得整个通信系统在绝大多数时间范围内可以获得最大可能需要的数字带宽，又在比较恶劣的环境下，保证智能电网最基本控制和遥感遥测的数字带宽需求。

Description

一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置

技术领域

本发明属于智能电网通信技术领域，具体涉及一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置。

背景技术

智能电网指的是供电网的智能化，其最终目的是实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。这个目标的实现，除了需要各种先进的遥测、遥感技术和控制技术，整个系统需要建立在集成的双向可靠的、独立于公网的通信网络基础上。

目前，实现智能电网的数字通信要求，主要从两方面入手，一种是从零开始建立与公网隔离的电力通信专网，一种是以现有的某种成熟的通信技术为过渡的通信方法。从最完美的结果看，从无到有建立永久性完善的电力通信专网，以从光纤技术着手为技术性的最佳选择。但从成本说，困难很大，短期内难以实现，所以一般将其视为长远规划和目标。而各国一般都以现有技术着手，建立过渡性的电力通信专网。例如，美国的智能电网，以独立的固定无线通信技术为主体。

我国的智能电网技术起步稍迟于工业先进国家。这对建立电力通信专网造成一定困难。为了尽早实现智能电网，需要采用现有通信技术，建立独立于公网的电力通信专网。模仿西方以固定无线通信网为智能电网通信服务，从技术角度说没有问题，但一个很大的困难是，由政府资源法规给各工业和民用领域分配的无线频率资源，没有专门拨给智能电网应用的部分。改变国家资源法规的规定是很难的。

中国的无线资源法规虽然不能拨给智能电网数字通信以专门的频段，但是有个被称为“433MHz”的频段是可以随意使用的。所谓433MHz，在所有国家都是个可以被所有应用自由使用的频段。433是个泛指的频率资源范围，是位于433MHz附近的一定宽度的频段，可供任何应用无需申报自由使用。在中国，这个频段具体是指470～510MHz频段。一个典型的示例产品如A7139射频收发芯片，被设计在这个频段中某个中心频率占用带宽为250KHz。这样一类产品的通信能力最大只能达到0.5Mbps。如果考虑应对复杂物理信道环境采用的编码、压缩技术，随着通信距离的加大，在100～200米通信距离上，数字带宽只能在50Kbps左右。无法作为智能电网数字通信的主体产品。所以，过渡性的智能电网通信网络，需要另外寻求着眼点。

低压电力载波技术(PLC)是上世纪80年代初因超大规模集成电路技术起飞而掀起的数字通信技术革命以来，一个新近发展起来并受到各种应用领域注目的技术。它有几个特点可以便捷地建立和人类各种工业及社会活动相吻合的通信网络。即PLC技术构成的通信网络，其物理信道是民用电力网，而在今天的社会中，民用电力网可以说是无所不在的。因此，用PLC构成的数字通信网络，在建立物理信道上的成本几乎可以不计。这样，PLC通信技术首先在两个应用领域得到发展：室内宽带数字通信和智能电网通信专网。

由于上述智能电网发展的历史原因，PLC用于电力通信专网受到国内电力工业的广泛重视。而PLC用于室内(特别是居家生活方面的种种应用)宽带数字应用，现在已经相当成熟。从这方面看，似乎可将成熟的PLC室内数字宽带技术，很便捷地移植到智能电网通信应用上。但是，PLC的这两种应用，因为其各自特点，在若干关键的地方有一定差别。

在PLC的居家室内应用中，通信距离局限于家庭建筑的距离范围，一般在三十米之内。调制于电力线上的数字载波信号所占用的频段，因为种种实际原因，需要在2MHz以上。随着频率的增加，沿电力导线传输的信号，以越来越高的效率发射到四周空间，这对信息的传输明显是个不利的特性。因为信号能量以无线电磁波形式的损失的特点，不仅频率越高的信号分量损失越大，而且传输距离越远信号损失也越大。智能电网的数字通信距离，比居家室内的宽带数字通信距离远，通常达到上百米甚至更远。这对PLC技术为智能电网通信服务又是一个不利因素。

此外，由于人类的各种工业和社会生活活动，和电力应用有着很强的关联，造成对PLC传输的信号很大的干扰。这种干扰，在1MHz以内尤其强烈。它以导线内电流的大小成比例变大。也就是说，有很强的时变特性。另外，民用电力网的各种分支反射很杂很多。形成PLC信号频域上的起伏衰落。传输距离越远，信号频域起伏越快，对调制后的信号性能的不利影响也越大。

上述种种不利，经过适当的安排一般都可以得到某种程度上的解决。只有人类活动对PLC通信的影响最为困难。因为这种影响是时变的。某些时变因素尚有一定规律性，有些则纯粹是随机偶然的。这些时变的干扰，时有时无，很难掌握。最糟糕的情况下，可以导致PLC通信完全中断。

研究智能电网的各种应用对相应的通信通信带宽的要求，可以注意到如下几点：

虽然智能电网的通信数字带宽要求比较大，但在较长一段发展过程中，相比民用室内电网还是窄得多。通常，不会超过几Mbps的要求。

智能电网对其通信网络的数字带宽要求，因应用有所不同。一般最基本的控制和测量操作，所要求的通信数字带宽在10Kbps量级。而大范围的用户信息的收集和控制信息的传递，对数字带宽要求在20～50Kbps。而需求不那么紧迫的一些高级应用，例如视频类的应用(如实时视频监视)，需要1Mbps左右的数字带宽。视频类应用，从急迫性而言，并非是绝对必须的。

根据这两个智能电网应用对其数字通信带宽的要求，以及PLC的物理信道特性和信号传输损失关系，可以得出，如果设置PLC的通信频率范围在2～7MHz，在不复杂的调制和编码情况下，正常情况下获取10Mbps的数字带宽是不困难的。但是面对捉摸不定的时变干扰依然是难解的困难。而智能电网对其通信网络的一个重要要求，就是通信的可靠性。而PLC技术在其物理信道遇到规律性很差的时变干扰，不仅会导致通信能力的下降，在很多场合，甚至会遇到通信完全中断的情况。这和智能电网对其通信网络的基本要求是相悖的，不能接受的。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术问题，本发明提供了一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法及通信装置，通过相应的切换机制能够较好的保证PLC技术应用于智能电网数字通信的可靠性。

一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法，包括如下步骤：

(1)对PLC信道和433频段的无线信道进行信道估计，根据初始时刻两个信道数字通信带宽的测量数据确定电网通信站点的初始化通信机制：433频段无线通信或PLC载波通信；

(2)根据PLC信道数字通信带宽的测量数据，确定上一周期PLC信道的时变程度：平稳或剧烈；

(3)根据上一周期PLC信道的时变程度、电网通信站点的通信形式以及两个信道数字通信带宽的测量数据，确定当前周期电网通信站点的通信机制并执行切换。

所述的步骤(1)中确定电网通信站点初始化通信机制的具体标准如下：

若A₀＞M2，则令电网通信站点初始执行PLC载波通信；

若A₀＜M1，则令电网通信站点初始执行433频段无线通信；

若A₀≥M1且B₀＞M1，则令电网通信站点初始执行433频段无线通信；

若A₀≥M1且B₀≤M1，则令电网通信站点初始执行PLC载波通信；

其中：A₀和B₀分别为初始时刻PLC信道和433频段无线信道的数字通信带宽，M1为智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限，M2为智能电网关于自动抄表及高级计量(AMR/AMI)应用的通信带宽设定门限。

所述的步骤(2)中确定上一周期PLC信道时变程度的量测过程如下：

首先，根据以下公式计算上一周期PLC信道的平均数字通信带宽

$\stackrel{\‾}{A}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{A}_i$

其中：A_i为上一周期内第i个测量时刻PLC信道的数字通信带宽，N为每个周期的测量次数且测量间隔为T，i为自然数且1≤i≤N；

然后，根据以下公式计算上一周期内关于PLC信道数字通信带宽的近似标准差σ：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{{\Σ}_{i=1}^N{\left(A_i-\stackrel{\‾}{A}\right)}^2}{N}}$

最后，判断近似标准差σ是否小于标准差阈值：若是，则判定上一周期PLC信道时变平稳；若否，则判定上一周期PLC信道时变剧烈。

所述的步骤(3)中确定当前周期电网通信站点的通信机制并执行切换的具体标准如下：

首先，计算出上一周期PLC信道的平均数字通信带宽和433频段无线信道的平均数字通信带宽

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变平稳，同时 且或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为433频段无线通信；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变平稳，同时或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为PLC载波通信；

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变剧烈，同时 则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为433频段无线通信；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变剧烈，同时或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为PLC载波通信；

其中：M1为智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限，M2为智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限，M3为智能电网关于视频监控应用的通信带宽设定门限。

根据以下公式计算上一周期PLC信道的平均数字通信带宽和433频段无线信道的平均数字通信带宽

$\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{A}=\frac{1}{N}{\Σ}_{i=1}^N{A}_i& \stackrel{\‾}{B}=\frac{1}{N}{\Σ}_{i=1}^N{B}_i\end{array}$

其中：A_i和B_i分别为上一周期内第i个测量时刻PLC信道和433频段无线信道的数字通信带宽，N为每个周期的测量次数且测量间隔为T，i为自然数且1≤i≤N。

一种提高智能电网通信可靠性的数字通信装置，其设置于电网通信站点，包括：无线通信收发机、PLC通信收发机和控制器；其中：

所述的无线通信收发机将执行对433频段无线信道的性能估计，以测量433频段无线信道的数字通信带宽；同时受控于所述的控制器，根据控制器的切换指令通过433频段无线通信机制接收其他电网通信站点发送的信息及向其他电网通信站点发送信息；

所述的PLC通信收发机通过电力线与相邻电网通信站点相连，其将执行对PLC信道的性能估计，以测量PLC信道的数字通信带宽；同时受控于所述的控制器，根据控制器的切换指令通过PLC载波通信机制接收相邻电网通信站点发送的信息及向相邻电网通信站点发送信息；

所述的控制器用于收集433频段无线信道和PLC信道的数字通信带宽测量数据结果，并通过计算分析确定每一周期电网通信站点的通信机制，进而向无线通信收发机或PLC通信收发机发送切换指令。

本发明由于采用了可靠但数字带宽较窄的固定无线通信收发机作为带宽较大但物理信道性能时变性具有很大随机性和起伏程度的载波通信收发机的后备，使得整个通信系统在绝大多数时间范围内可以获得最大可能需要的数字带宽，又在比较恶劣的环境下，保证智能电网最基本控制和遥感遥测的数字带宽需求，技术成熟、可靠和且无需大成本投入。

附图说明

图1为本发明数字通信装置的结构示意图。

图2(a)为站点两个收发机并存的示意图。

图2(b)为两个站点间相互通信的示意图。

图3为初始情况下智能电网通信站点通信机制的判决流程图。

图4为通信过程中判断PLC物理信道时变性稳定程度的流程图。

图5为在载波通信信道性能处于较平稳变化状态下PLC收发机正在通信工作时，对是否切换到无线子系统工作的判断流程图。

图6为在载波通信信道性能处于较平稳变化状态下无线收发机正在通信工作时，对是否切换到PLC子系统工作的判断流程图。

图7为在载波通信信道处于较快较剧烈时变状态下PLC收发机正在通信工作时，对是否切换到无线子系统工作的判断流程图。

图8为在载波通信信道处于较快较剧烈时变状态下无线收发机正在通信工作时，对是否切换到PLC收发机工作的判断流程图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

如图1所示，一种提高智能电网通信可靠性的数字通信装置，其设置于电网通信站点，包括：无线通信收发机、PLC通信收发机和控制器；其中：

无线通信收发机用于对433频段的无线信道进行信道估计，以测量433频段无线信道的数字通信带宽；同时受控于控制器，根据控制器的切换指令通过433频段无线通信机制接收其他电网通信站点发送的信息或向其他电网通信站点发送信息；本实施方式中，无线通信收发机采用型号为A7129(台湾笙科电子公司)的射频收发芯片。

PLC通信收发机通过电力线与相邻电网通信站点相连，其用于对PLC信道进行信道估计，以测量PLC信道的数字通信带宽；同时受控于控制器，根据控制器的切换指令通过PLC载波通信机制接收相邻电网通信站点发送的信息或向相邻电网通信站点发送信息；本实施方式中，PLC通信收发机采用2～10MHz的OFDM调制收发机。

控制器用于收集433频段无线信道和PLC信道的数字通信带宽测量数据，并通过计算分析确定每一周期电网通信站点的通信机制，进而向无线通信收发机或PLC通信收发机发送切换指令；本实施方式中，控制器采用TI公司的MSP430控制芯片。

本实施方式在智能电力网进行通信的站点，将可以独立执行通信任务的两个收发机并行设置。两个收发机分别是上边提到的国内技术比较成熟的位于470～510MHz，带宽250KHz的无线通信收发机，和通信带宽位于2～7MHz的PLC通信收发机。后者采用的是和室内宽带PLC网络类似的OFDM技术。每个站点的两个通信收发机(无线的和PLC载波的)，均可以独立地执行智能电网的数字通信任务。

注意到，PLC收发机在良好条件下，可以满足所有智能电网应用所要求速率的数字通信带宽，最大可以达到10Mbps以上。但它在时变干扰的情况下，这个性能会急剧下降。最低情况下甚至可能无法满足智能电网数字通信的基本要求(一般10Kbps)。而固定无线通信收发机，其传输信息的能力比较稳定，但它最大的数字通信带宽是有限的，典型的如50～100Kbps(例如200米通信距离上)。

任意两个站点之间建立通信连接之始，两站点间的PLC收发机对和无线收发机对，同时进行各自的信道估计，确认当时各自可能的通信能力和调制参数，以及各自当前可能得到数据传输量；具体方法如下：

无线子系统按照相互发送按照一定工业标准规定的已知数字信息向对方发送数字矢量，根据接收到的已知信息，接收方可以判断信息的质量(SNR)，并选择一定的收发参数，例如数据压缩比、编码方式和编码参数(例如凿孔模式、交织比和方式等等)，并以标准规定方式告知发射方；PLC收发对亦以相同原则进行载波通道的信道估计，除了分析判断选择上述收发参数，还需要选择CP长度、tone map和/或bit loading table，接收机并以可靠方式告知发射方。本实施方式设定每个周期执行N次信道估计测量，且测量间隔为T；本实施方式中，通信系统每T＝2秒进行一次规范的信道估计和估算对应配置下的数字通信带宽，每测量N＝300次为一个判决是否切换子系统的周期；这样安排下，一个周期时间长度为10分钟。

在任意时刻，两对收发机只有一对进行需要的数字通信任务。具体由那个收发机对执行通信任务，由一个切换机制判断决定；如图2(a)和图2(b)所示。

原则上说，无线和PLC两对收发机亦可同时进行双向信息传输，在两个子系统因物理信道均趋劣时候，“合力”同时传输可以增加总体能力。但这种设计导致很复杂的流量控制操作，而在两个子系统正常工作的数字带宽差别很大的情况下，实际获益很小。因此本实施方式不建议这样执行。

中心控制站在两个站点之间发起会话建立该两站点间的双向通信后，两个站点的两个通信子系统(无线和PLC)独立地进行各自物理信道的性能估计。根据结果，切换机制决定选择其中某一物理信道为两站点间的通信信道。

注意：信道估计有两个方向结果，例如X站点发，Y站点收，和Y站点发，X站点收。无线和PLC各有这样两个结果，以较小的一个为该种物理信道当时的通信能力。若两个方向应用需求不对称，可以进一步考虑细节给出可供切换机制作为判决的性能结果。

信道建立初始化对话的判决准则参见图3：

若A₀＞M2，则令电网通信站点初始执行PLC载波通信；

若A₀＜M1，则令电网通信站点初始执行433频段无线通信；

若A₀≥M1且B₀＞M1，则令电网通信站点初始执行433频段无线通信；

若A₀≥M1且B₀≤M1，则令电网通信站点初始执行PLC载波通信；

其中：A₀和B₀分别为初始时刻PLC信道和433频段无线信道的数字通信带宽，M1为智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限，M2为智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限，M3为智能电网关于视频监控应用的通信带宽设定门限；本实施方式设定M1＝20Kbps，M2＝50Kbps，M3＝1Mbps作为这三类应用对数字通信带宽需求所对应的门限。

判断PLC物理信道的稳定性：当系统在两个子系统中某一个执行通信任务时，PLC的物理信道性能会因各种因素改变，或者变好或者趋劣。有可能改变执行通信任务的子系统能提高通信能力。这个任务由切换机制进行判断。判断有三个部分，第一个部分，判断PLC物理信道的性能改变是缓慢稳定的变化，还是在一段时间内剧烈起伏变化的。第二个部分，根据该段时间内无线和载波两个物理信道平均性能的改变，决定是否需要进行切换的判断。第三个部分，切换机制根据PLC物理信道的改变属于平稳性的还是剧烈起伏变化的，以及该段时间内两个信道通信能力，由切换机制判断是否在子系统间进行切换。

PLC物理信道的时变稳定性判断，具体判断流程如图4所示：

首先，根据以下公式计算上一周期PLC信道的平均数字通信带宽

$\stackrel{\‾}{A}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{A}_i$

其中：A_i为上一周期内第i个测量时刻PLC信道的数字通信带宽；

然后，根据以下公式计算上一周期内关于PLC信道数字通信带宽的近似标准差σ：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{{\Σ}_{i=1}^N{\left(A_i-\stackrel{\‾}{A}\right)}^2}{N}}$

最后，判断近似标准差σ是否小于标准差阈值Tw：若是，则判定上一周期PLC信道时变平稳；若否，则判定上一周期PLC信道时变剧烈。标准差阈值Tw的设定需根据具体情况而定。

在某一子系统进行通信时，每隔一段周期，根据这段时间内判断的PLC子系统的物理信道处于稳定慢时变状态，或剧烈起伏不稳定的快时变状态，以及测量的该段时间内PLC和无线两信道平均通信能力和切换机制判断是否启动切换操作。

按照不同结果，有以下四种切换判断流程：

相对稳定的PLC物理信道，PLC子系统正在工作，对应图5；相对稳定的PLC物理信道，无线子系统正在工作，对应图6；时变幅度剧烈，不够稳定的PLC物理信道，PLC子系统正在工作，对应图7；时变幅度剧烈，不够稳定的PLC物理信道，无线子系统正在工作，对应图8；具体切换标准如下：

首先，计算出上一周期PLC信道的平均数字通信带宽和433频段无线信道的平均数字通信带宽

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变平稳，同时 且或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为433频段无线通信；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变平稳，同时或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为PLC载波通信；

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变剧烈，同时 则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为433频段无线通信；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变剧烈，同时或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为PLC载波通信；

其中433频段无线信道的平均数字通信带宽由下式计算得到：

$\stackrel{\‾}{B}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{B}_i$

其中：B_i为上一周期内第i个测量时刻433频段无线信道的数字通信带宽；

控制器做判断是否需要进行执行数据传输任务的子系统间的切换，如果判断需要切换，启动PHY(物理层)和MAC机制进行更换子系统的控制和操作；每个周期重复执行上述切换机制，并一直重复下去直到整个智能电网系统认为两个站点间的通信任务结束。

Claims (4)

1.一种提高智能电网通信可靠性的数字通信方法，包括如下步骤：

(1)对PLC信道和433频段的无线信道进行信道估计，根据初始时刻两个信道数字通信带宽的测量数据确定电网通信站点的初始化通信机制：433频段无线通信或PLC载波通信；其中PLC即表示电力线通信；

(2)根据PLC信道数字通信带宽的测量数据，确定上一周期PLC信道的时变程度：平稳或剧烈；

(3)根据上一周期PLC信道的时变程度、电网通信站点的通信形式以及两个信道数字通信带宽的测量数据，确定当前周期电网通信站点的通信机制并执行切换；具体标准如下：

首先，根据以下公式计算出上一周期PLC信道的平均数字通信带宽和433频段无线信道的平均数字通信带宽

$\begin{array}{cc}\stackrel{\‾}{A}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{A}_i& \stackrel{\‾}{B}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{B}_i\end{array}$

其中：A_i和B_i分别为上一周期内第i个测量时刻PLC信道和433频段无线信道的数字通信带宽，N为每个周期的测量次数且测量间隔为T，i为自然数且1≤i≤N；

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变平稳，同时 且或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为433频段无线通信；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变平稳，同时或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为PLC载波通信；

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变剧烈，同时 则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为433频段无线通信；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变剧烈，同时或者且则使当前周期电网通信站点的通信机制切换为PLC载波通信；

其中：M1为智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限，M2为智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限，M3为智能电网关于视频监控应用的通信带宽设定门限。

2.根据权利要求1所述的数字通信方法，其特征在于：所述的步骤(1)中确定电网通信站点初始化通信机制的具体标准如下：

若A₀＞M2，则令电网通信站点初始执行PLC载波通信；

若A₀＜M1，则令电网通信站点初始执行433频段无线通信；

若A₀≥M1且B₀＞M1，则令电网通信站点初始执行433频段无线通信；

若A₀≥M1且B₀≤M1，则令电网通信站点初始执行PLC载波通信；

其中：A₀和B₀分别为初始时刻PLC信道和433频段无线信道的数字通信带宽，M1为智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限，M2为智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限。

3.根据权利要求1所述的数字通信方法，其特征在于：所述的步骤(2)中确定上一周期PLC信道时变程度的量测过程如下：

首先，根据以下公式计算上一周期PLC信道的平均数字通信带宽

$\stackrel{\‾}{A}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{A}_i$

其中：A_i为上一周期内第i个测量时刻PLC信道的数字通信带宽，N为每个周期的测量次数且测量间隔为T，i为自然数且1≤i≤N；

然后，根据以下公式计算上一周期内关于PLC信道数字通信带宽的近似标准差σ：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{(A_i-\stackrel{\‾}{A})}^2}{N}}$

最后，判断近似标准差σ是否小于标准差阈值：若是，则判定上一周期PLC信道时变平稳；若否，则判定上一周期PLC信道时变剧烈。

4.一种提高智能电网通信可靠性的数字通信装置，其特征在于：该数字通信装置设置于电网通信站点，其包括无线通信收发机、PLC通信收发机和控制器，PLC即表示电力线通信；其中：

所述的无线通信收发机将执行对433频段无线信道的性能估计，以测量433频段无线信道的数字通信带宽；同时受控于所述的控制器，根据控制器的切换指令通过433频段无线通信机制接收其他电网通信站点发送的信息及向其他电网通信站点发送信息；

所述的PLC通信收发机通过电力线与相邻电网通信站点相连，其将执行对PLC信道的性能估计，以测量PLC信道的数字通信带宽；同时受控于所述的控制器，根据控制器的切换指令通过PLC载波通信机制接收相邻电网通信站点发送的信息及向相邻电网通信站点发送信息；

所述的控制器用于收集433频段无线信道和PLC信道的数字通信带宽测量数据结果，并通过计算分析确定每一周期电网通信站点的通信机制，进而向无线通信收发机或PLC通信收发机发送切换指令；所述的控制器通过计算分析确定每一周期电网通信站点通信机制的具体过程如下：

首先，根据PLC信道数字通信带宽的测量数据，确定上一周期PLC信道的时变程度：

A1.根据以下公式计算上一周期PLC信道的平均数字通信带宽

$\stackrel{\‾}{A}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{A}_i$

其中：A_i为上一周期内第i个测量时刻PLC信道的数字通信带宽，N为每个周期的测量次数且测量间隔为T，i为自然数且1≤i≤N；

A2.根据以下公式计算上一周期内关于PLC信道数字通信带宽的近似标准差σ：

$\mathrm{\σ}=\sqrt{\frac{{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{(A_i-\stackrel{\‾}{A})}^2}{N}}$

A3.判断近似标准差σ是否小于标准差阈值：若是，则判定上一周期PLC信道时变平稳；若否，则判定上一周期PLC信道时变剧烈；

然后，根据以下公式计算出上一周期433频段无线信道的平均数字通信带宽

$\stackrel{\‾}{B}=\frac{1}{N}{\mathrm{\Σ}}_{i=1}^N{B}_i$

其中：B_i为上一周期内第i个测量时刻433频段无线信道的数字通信带宽；

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变平稳，同时 且或者且则确定当前周期电网通信站点的通信机制为433频段无线通信，并向无线通信收发机发送切换指令；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变平稳，同时或者且则确定当前周期电网通信站点的通信机制为PLC载波通信，并向PLC通信收发机发送切换指令；

若上一周期电网通信站点执行PLC载波通信且PLC信道时变剧烈，同时 则确定当前周期电网通信站点的通信机制为433频段无线通信，并向无线通信收发机发送切换指令；

若上一周期电网通信站点执行433频段无线通信且PLC信道时变剧烈，同时或者且则确定当前周期电网通信站点的通信机制为PLC载波通信，并向PLC通信收发机发送切换指令；

其中：M1为智能电网关于自动化及管理应用的通信带宽设定门限，M2为智能电网关于自动抄表及高级计量应用的通信带宽设定门限，M3为智能电网关于视频监控应用的通信带宽设定门限。