CN105139629A - 一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法 - Google Patents
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Abstract
一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，在由集中器、采集器和电能表构建的系统中，集中器分别与采集器和电能表通讯连接，集中器运行以下步骤：物理拓扑关系构建步骤、并发采集步骤和采集器遍历步骤。当物理拓扑关系表未建立时，采用传统的数据采集方案进行数据采集；当物理拓扑关系表建立后，以不同采集器所接的电能表同时并发抄表处理技术和异步通讯技术，从而实现了集中器同时采集同一台区下N个采集器外接的电能表数据。本发明是一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，具备并发抄表处理技术和异步通讯技术，以同时并行采集不同采集器下电能表数据方案取代传统的按照电能表顺序逐一采集方案，从而显著提高数据采集效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，尤其是一种解决低压电力线宽带载波大台区大业务数据快速采集的方法，属于电力系统自动抄表技术领域。
背景技术
随着国家电网公司用电信息采集系统建设进入引领提升阶段，各专业对数据量与数据频率要求日益提高，采用传统的低压电力线窄带载波进行数据采集难于满足日益增加的业务需求，特别是用户数多，业务需求数据量大的台区，数据采集成功率难于保证，难以满足国家电网公司“全采集”的建设目标。
据申请人了解，针对低压电力线窄带载波数据采集成功效率的问题，目前的处理方案为：通过增加中继器提高载波组网能力与抗干扰能力或者错时段采集，以便在载波具备通讯能力的情况下尽量将数据采集完备。该方案虽能够解决部分台区的采集成功率问题，但存在如下问题：
1.查找与解决现场干扰源的问题比较困难，不易于实施；
2.错时段采集也无法保证集中器具备足够的时间片来进行数据采集；
3.即使在现有的业务基础上，用户数多的台区也难于满足采集成功率达到100%；
4.难于支撑国家电网公司新业务需求。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术存在的问题，提出一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，利用低压电力线宽带载波通信信道的速度优势以及并发处理技术有效提高数据采集的成功率与效率。
为了达到以上目的，本发明的一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，在由集中器、采集器和电能表构建的系统中，集中器分别与采集器和电能表通讯连接，集中器运行以下步骤：
拓扑关系构建步骤——以自组网自维护技术为基础建立集中器-采集器-电能表三层设备之间集中器下有N个采集器，每个采集器下有j块电能表的物理拓扑关系表；
判断步骤——集中器首先虚拟一个采集器，默认集中器中的所有电能表都挂接在该采集器下，此时，单个采集器下的电能表数量等于集中器电能表总数量，而且集中器中只有一个采集器，说明此时拓扑关系未建立；当集中器已进行过一次自维护，且采集器数量大于1，单个采集器下的电能表数量小于集中器电能表总数，说明此时拓扑关系已建立。若物理拓扑关系表未建立，则采用电能表逐一采集模式进行数据采集，若物理拓扑关系表建立，则采用并发采集步骤进行数据采集；
并发采集步骤——通过串口异步通讯同时对M个采集器下的电能表进行逐个载波并发检测；当未达到预设的抄表时间时，则第i个采集器下的第j个电能表将空数据项的数据报文打包入并发项目数据组中，当达到预设的抄表时间时，若进行载波并发检测的采集器数量值M小于需进行载波并发检测的采集器的值N，则循环检测直到获取到第i个采集器下的第j个电能表的数据项和数量，若进行载波并发检测的采集器数量值M大于需进行载波并发检测的采集器的值N，则直接获取到第i个采集器下的第j个电能表的数据项和数量；获取到的数量值若大于并发项目数据组的最大项目数，则按照并发项目数据组的最大项目数对获取的数据项进行报文处理，获取到的数量值若小于并发项目数据组的最大项目数，则按照获取的数据项及数量进行报文处理；报文处理好后对该电能表进行循环检测，若检测到还有未抄读的数据项则重复上述过程。
采集器遍历步骤——采集器与电能表之间的拓扑关系数据结构至少包含采集器下的电能表总数量、电能表的通讯地址、电能表序号以及电能表采集状态，以第i个采集器下的电能表序号为索引，以第i个采集器下的电能表总数量为限值，通过第i个采集器下的电能表采集状态来判断该电能表是否需要进行数据采集，当第i个采集器下的电能表采集状态全部置为已采集，则表示第i个采集器下的电能表全部采集完成，否则，表示第i个采集器下的电能表还需继续遍历未采集的电能表，若存在未检测的电能表则对其循环并发采集步骤，若不存在未检测到的电能表则获取下一个采集器循环运行并发采集步骤。
同一台区均为低压电力线宽带载波采集设备的环境下，可以应用立即或定时自组网自维护技术获取集中器-采集器-电能表三层设备之间的物理拓扑关系表，当物理拓扑关系表未建立之前，采用单个电能表逐一采集模式进行数据采集；当物理拓扑关系建立后，按照业务数据需求启动抄表，当需要抄表时，集中器根据物理拓扑关系表选择并发抄表的电能表隶属于不同采集器，即以采集器为索引，同一采集器下不同电能表依次抄读，同一时刻不同采集器的电能表同时抄表，从而实现集中器并发抄表。并发抄表技术包括两个方面：一方面是指集中器对同一台区下不同采集器下的电能表并行抄表；另一方面是指集中器对同一采集器下的同一块电能表的多个数据项同时发送到宽带载波模块，宽带载波模块分项采集再组合回复抄读结果发送到集中器。
本发明的优选方案是：电能表逐一采集模式是集中器对采集器和各个采集器下的电能表进行逐个单一的检测。
优选地，数据项的报文处理采用Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议，其帧格式定义如下：起始字符（68H）、长度L、控制域C、用户数据、校验和CS、结束字符（16H）并发时，用户数据中可以包含多条DL/T645-1997或DL/T645-2007报文。
优选地，集中器型号为DJGZ23，采集器型号为DCZL14，电能表为采用DL/T645-1997和DL/T645-2007多功能电能表通讯协议的电能表。
优选地，集中器可通过定时或触发两种方式启动自维护功能，自维护命令下发后，采集器会将本地自维护上的电能表信息通过Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议中已规定的功能项上报到集中器，集中器根据该功能项能自动获取各个采集器信息以及各个采集器下的电能表信息，集中器根据这些信息自动构建集中器-采集器-电能表的物理拓扑关系表，自维护结束后，该拓扑关系就自动建立完毕。
本发明有益效果为：
1.建立集中器-采集器-电能表三层设备的物理拓扑关系表，有利于管理的精细化和项目的切实应用，并且可以有效地配合并发抄表技术显著提高数据采集效率；
2.使用并发抄表技术大幅节省集中器与载波模块之间的交互时间，并结合异步通讯技术，提高了数据采集的效率；
3.采用低压电力线宽带载波为本地采集信道，具备通讯速率高、工作频率宽，比传统的低压电力线窄带载波具有明显的优势。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，流程图如图1所示，在由集中器、采集器和电能表构建的系统中，集中器分别与采集器和电能表通讯连接，集中器运行以下步骤：
拓扑关系构建步骤——以自组网自维护技术为基础建立集中器-采集器-电能表三层设备之间集中器下有N个采集器，每个采集器下有j块电能表的物理拓扑关系表；
判断步骤——集中器首先虚拟一个采集器，默认集中器中的所有电能表都挂接在该采集器下，此时，单个采集器下的电能表数量等于集中器电能表总数量，而且集中器中只有一个采集器，说明此时拓扑关系未建立；当集中器已进行过一次自维护，且采集器数量大于1，单个采集器下的电能表数量小于集中器电能表总数，说明此时拓扑关系已建立。若物理拓扑关系表未建立，则采用电能表逐一采集模式进行数据采集，若物理拓扑关系表建立，则采用并发采集步骤进行数据采集；
并发采集步骤——通过串口异步通讯同时对M个采集器下的电能表进行逐个载波并发检测；当未达到预设的抄表时间时，则第i个采集器下的第j个电能表将空数据项的数据报文打包入并发项目数据组中，当达到预设的抄表时间时，若进行载波并发检测的采集器数量值M小于需进行载波并发检测的采集器的值N，则循环检测直到获取到第i个采集器下的第j个电能表的数据项和数量，若进行载波并发检测的采集器数量值M大于需进行载波并发检测的采集器的值N，则直接获取到第i个采集器下的第j个电能表的数据项和数量；获取到的数量值若大于并发项目数据组的最大项目数，则按照并发项目数据组的最大项目数对获取的数据项进行报文处理，获取到的数量值若小于并发项目数据组的最大项目数，则按照获取的数据项及数量进行报文处理；报文处理好后对该电能表进行循环检测，若检测到还有未抄读的数据项则重复上述过程。
采集器遍历步骤——采集器与电能表之间的拓扑关系数据结构至少包含采集器下的电能表总数量、电能表的通讯地址、电能表序号以及电能表采集状态，以第i个采集器下的电能表序号为索引，以第i个采集器下的电能表总数量为限值，通过第i个采集器下的电能表采集状态来判断该电能表是否需要进行数据采集，当第i个采集器下的电能表采集状态全部置为已采集，则表示第i个采集器下的电能表全部采集完成，否则，表示第i个采集器下的电能表还需继续遍历未采集的电能表，若存在未检测的电能表则对其循环并发采集步骤，若不存在未检测到的电能表则获取下一个采集器循环运行并发采集步骤。
电能表逐一采集模式是集中器对采集器和各个采集器下的电能表进行逐个单一的检测。
同一台区均为低压电力线宽带载波采集设备的环境下，可以应用立即或定时自组网自维护技术获取集中器-采集器-电能表三层设备之间的物理拓扑关系表，当物理拓扑关系表未建立之前，采用单个电能表逐一采集模式进行数据采集；当物理拓扑关系建立后，按照业务数据需求启动抄表，当需要抄表时，集中器根据物理拓扑关系表选择并发抄表的电能表隶属于不同采集器，即以采集器为索引，同一采集器下不同电能表依次抄读，同一时刻不同采集器的电能表同时抄表，从而实现集中器并发抄表。并发抄表技术包括两个方面：一方面是指集中器对同一台区下不同采集器下的电能表并行抄表；另一方面是指集中器对同一采集器下的同一块电能表的多个数据项同时发送到宽带载波模块，宽带载波模块分项采集再组合回复抄读结果发送到集中器。
数据项的报文处理采用Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议，其帧格式定义如下：起始字符（68H）、长度L、控制域C、用户数据、校验和CS、结束字符（16H）并发时，用户数据中可以包含多条DL/T645-1997或DL/T645-2007报文。例如：68330003000000000000F10100020020006812000000000068110434333938CF166812000000000068110434343938D0168116其中：68为起始字符，3300为长度L，03为控制域C，000000000000F10100020020006812000000000068110434333938CF166812000000000068110434343938D016为用户数据，81为校验和CS，16为结束字符。在用户数据中，6812000000000068110434333938CF16和6812000000000068110434343938D016为两帧采集DL/T645-2007电能表的报文。
集中器型号为DJGZ23，采集器型号为DCZL14，电能表为满足DL/T645-1997和DL/T645-2007多功能电能表通讯协议的电能表。
集中器可通过定时或触发两种方式启动自维护功能，自维护命令下发后，采集器会将本地自维护上的电能表信息通过Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议中已规定的功能项上报到集中器，集中器根据该功能项能自动获取各个采集器信息以及各个采集器下的电能表信息，集中器根据这些信息自动构建集中器-采集器-电能表的物理拓扑关系表，自维护结束后，该拓扑关系就自动建立完毕。
该方法建立集中器-采集器-电能表三层设备的物理拓扑关系表，有利于管理的精细化和项目的切实应用，并且可以有效地配合并发抄表技术显著提高数据采集效率；使用并发抄表技术大幅节省集中器与载波模块之间的交互时间，并结合异步通讯技术，提高了数据采集的效率；采用低压电力线宽带载波为本地采集信道，具备通讯速率高、工作频率宽，比传统的低压电力线窄带载波具有明显的优势。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (5)
1.一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，在由集中器、采集器和待数据采集的电能表构建的系统中，所述集中器通过采集器与相应的电能表通讯连接，其特征在于，采集数据时，所述集中器运行以下步骤：
拓扑关系构建步骤——建立一个集中器下辖N个采集器、每个采集器下辖J个电能表的三层设备物理拓扑关系表，并设定并发检测的采集器数量值为M，所述采集器中包括存储模块，用以存储电能表传输的并发项目数据组；
判断步骤——集中器首先虚拟一个采集器，默认集中器中的所有电能表都挂接在该采集器下，此时，单个采集器下的电能表数量等于集中器电能表总数量，而且集中器中只有一个采集器，说明此时拓扑关系未建立；当集中器已进行过一次自维护，且采集器数量大于1，单个采集器下的电能表数量小于集中器电能表总数，说明此时拓扑关系已建立；
若物理拓扑关系表未建立，则采用电能表逐一采集模式进行数据采集，若物理拓扑关系表建立，则采用并发采集步骤进行数据采集；
并发采集步骤——通过各个采集器串口异步通讯接收各个采集器下辖的电能表数据；当未达到预设的抄表时间时，则所有电能表将空数据项的数据报文打包入并发项目数据组中，当达到预设的抄表时间时，若进行载波并发检测的采集器数量值M小于需进行载波并发检测的采集器的值N，则循环检测直到获取到所有电能表的数据项及其数量值，若进行载波并发检测的采集器数量值M大于需进行载波并发检测的采集器的值N，则直接获取到各个电能表的数据项及其数量值；获取到的数量值若大于并发项目数据组的最大项目数，则按照并发项目数据组的最大项目数对获取的数据项进行报文处理，并循环上述过程将余留的数据项进行报文处理，获取到的数量值若小于并发项目数据组的最大项目数，则按照获取的数据项及数量进行报文处理；报文处理好后对该电能表进行循环检测，若检测到还有未抄读的数据项则重复上述过程；
采集器遍历步骤——采集器与电能表之间的拓扑关系数据结构至少包含采集器下的电能表总数量、电能表的通讯地址、电能表序号以及电能表采集状态，以第i个采集器下的电能表序号为索引，以第i个采集器下的电能表总数量为限值，通过第i个采集器下的电能表采集状态来判断该电能表是否需要进行数据采集，当第i个采集器下的电能表采集状态全部置为已采集，则表示第i个采集器下的电能表全部采集完成，否则，表示第i个采集器下的电能表还需继续遍历未采集的电能表，若存在未检测的电能表则对其循环并发采集步骤，若不存在未检测到的电能表则获取下一个采集器循环运行并发采集步骤。
2.根据权利要求1所述的一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，其特征在于，所述电能表逐一采集模式是集中器对采集器和各个采集器下的电能表进行逐个单一的检测。
3.根据权利要求1所述的一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，其特征在于，所述数据项的报文处理采用Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议，其帧格式定义如下：起始字符（68H）、长度L、控制域C、用户数据、校验和CS、结束字符（16H）。
4.根据权利要求1所述的一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，其特征在于，所述集中器型号为DJGZ23，采集器型号为DCZL14，电能表为采用DL/T645-1997和DL/T645-2007多功能电能表通讯协议的电能表。
5.根据权利要求1所述的一种提高低压电力线宽带载波数据采集效率的方法，其特征在于，所述集中器可通过定时或触发两种方式启动自维护功能，自维护命令下发后，采集器会将本地自维护上的电能表信息通过Q/GDW1376.2-2013集中器本地通信模块接口协议中已规定的功能项上报到集中器，集中器根据该功能项能自动获取各个采集器信息以及各个采集器下的电能表信息，集中器根据这些信息自动构建集中器-采集器-电能表的物理拓扑关系表，自维护结束后，该拓扑关系就自动建立完毕。
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