CN105391474A - 一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，通过建立频率低于10khz的确认信道，让低压变压器低压一侧的主节点能够得以接收属于自己的从节点通过此确认信道发出的确认信号，并无法接收不属于自己所在的低压变压器低压一侧的节点通过确认信道发出的确认信号，从而避免了节点归属异常情况，实现了集抄系统节点归属的自动确认，减少了人力现场进行勘察测试的成本。

Description

一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法

技术领域

本发明涉及电力线载波通信系统领域，具体涉及一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法。

背景技术

作为智能电网通信技术的一个重要分支，电力线载波通信(PLC)技术利用现有广泛分布的配电网络作为传输媒介，具有覆盖范围广、无需重新布线、投资少、建设速度快等优势，因此，电力线载波通信有着良好的社会效益和经济效益。随着国家智能电网的逐步建立，电力线载波通信技术在电能及各种能源计量领域已得到广泛的应用。

虽然电力线载波通信技术有着上述的优势，但在实际使用过程中存在着节点归属的问题，即非本电力线载波集抄系统的节点登录到本系统，目前的电力线载波集抄系统普遍存在该问题。这个问题是由于电网的特性及电力线载波集抄系统的特性的所导致的。

电力线载波集抄系统主要应用在低压变压器的低压220V一侧下进行集中抄表，该系统是由主节点(集中器)和从节点(电能表)构成的，主节点在该系统中承担数据管理、路由组网，数据抄收等功能，其中路由组网流程主要由主节点发起组网指令，再由从节点应答并登录到主节点，来完成组网。上述的低压变压器主要是实现10KV(50Hz)到220V(50Hz)的变换,即实现50Hz的强电变换，集抄系统中的主节点及从节点均下挂在低压变压器的低压220V一侧。

现有的电力线载波集抄系统，由主节点通过数据通信信道发出组网指令；收到组网指令的各节点向主节点发出组网指令应答；发出组网指令应答的节点将信息登录到主节点来进行组网。

由于主节点发出组网指令，从节点应答组网指令及均使用数据通信信道，而数据通信信道由于集抄系统需要实时性的指标，对带宽有要求，所以实际应用中，均以高于100khz以上作为数据通信信道。而高于15khz的高频载波信号能够通过变压器，将载波信号从一个变压器的低压220V一侧耦合到另一变压器低压220V一侧的电力线载波集抄系统，从而造成这两个变压器下独立运行的两个集抄系统能够进行数据交互，从而会出现当变压器底下的主节点发起组网指令时，可能另一变压器底下的从节点会因为接收到组网指令而发出应答并登录到主节点，导致了节点归属出现异常。

当出现节点归属异常时，需要人工现场进行勘察测试，方能确认实际节点的实际归属，因此大大浪费了人力物力。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，以实现了集抄系统节点归属的自动确认及自动组网，减少了人力现场进行勘察测试的成本。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，包括，组网开始时，主节点为组网节点，所有节点均设定为“未登录状态”，并执行以下步骤：步骤一，组网节点通过数据通信信道发出组网指令；步骤二，收到组网指令，状态处于“未登录状态”的节点通过数据通信信道向组网节点发出组网指令应答；收到组网指令，状态处于“登录状态”的节点不作任何应答；步骤三，作出组网指令应答的节点将本节点的信息通过数据通信信道登录至组网节点，并将自身的状态设定为“登录状态”；步骤四，如组网节点收到组网指令应答，则以作出组网指令应答的节点之一为待确认节点，并通过数据通信信道向其发出组网确认指令；如组网节点未收到组网指令应答，且该组网节点为主节点，则组网结束；步骤五，收到组网确认指令的待确认节点，通过数据通信信道向组网节点发出组网确认指令应答，同时切换到确认信道，准备向组网节点发送指定时长的确认信号；步骤六，组网节点收到应答后，切换到确认信道，准备接收待确认节点发送的指定时长的确认信号；步骤七，待确认节点在规定的时间内通过确认信道发出确认信号；确认信号发送后，切换回数据通信信道；步骤八，组网节点在规定的时间内通过确认信道接收确认信号；到达规定的时间，切换回数据通信信道；如果组网节点在规定的时间内未接收到待确认节点的确认信号，则确认该待确认节点不归属于组网节点，并执行步骤九；如果组网节点在规定的时间内接收到待确认节点的确认信号，则确认该待确认节点归属于组网节点，并转至步骤十二；步骤九，组网节点通过数据通信信道向待确认节点发送取消节点登录指令；步骤十，待确认节点接收到取消节点登录指令后，通过数据通信信道向组网节点发送取消节点登录指令应答，并将本节点状态设为“未登录状态”；步骤十一，组网节点收到取消节点登录指令应答后，删除作出应答的节点的登录信息；步骤十二，组网节点接着以下一个作出组网指令应答的节点作为待确认节点重复进行步骤四至步骤十一，直至所有待节点遍历；步骤五至步骤八中所述的确认信道的频率设置在10khz以下。

进一步地，还包括以下步骤：步骤十三，如组网节点有确认归属于其的节点，则组网节点向归属于其的节点之一发出子网组网指令；如组网节点无确认归属于其的节点，且组网节点不是主节点，则向该组网节点所归属的节点发出子网组网完成指令；并转至步骤十五；如组网节点无确认归属于其的节点，且该组网节点是主节点，则组网结束；步骤十四，收到子网组网指令的节点以本节点为组网节点返回步骤一开始执行，但在步骤四中增加一条规则：如组网节点未收到组网指令应答，且该组网节点不是主节点，则向组网节点所归属的节点发出子网组网完成指令，并转至步骤十五；步骤十五，收到子网组网完成指令的节点，如还有确认归属其的节点未被发送子网组网指令，则向未被发送子网组网指令其中之一发出子网组网指令，并返回步骤十三；收到子网组网完成指令的节点，如全部确认归属其的节点均已发送子网组网完成指令，且该收到子网组网完成指令的节点不是主节点，则向其所归属的节点发送子网组网完成指令，并以其所归属的节点为新的收到子网组网完成指令的节点，重新执行步骤十五；收到子网组网完成指令的节点，如全部确认归属其的节点均已发送子网组网完成指令，且该收到子网组网完成指令的节点是主节点，则组网结束。

进一步地，步骤七中，作出组网确认指令应答的节点在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道发送确认信号；步骤八中，组网节点在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道接收确认信号。

进一步地，步骤七中，作出组网确认指令应答的节点按约定地多次在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道发送确认信号；步骤八中，组网节点按约定地多次在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道接收确认信号。

本发明所述的技术方案相对于现有技术，取得的有益效果是：

本发明通过建立频率低于10khz的确认信道，让低压变压器低压一侧的主节点能够得以接收归属于其的节点通过此确认信道发出的确认信号，并无法接收不属于自己所在的低压变压器低压一侧的节点通过确认信道发出的确认信号，从而实现了集抄系统节点归属的自动确认，减少了人力现场进行勘察测试的成本。

通过父节点向确认归属于其的子节点发出子网组网指令，子节点以自身为组网节点组网，并循环、遍历下去，使得低压变压器低压一侧下的整个网络得以自动层层组网。

由于利用电力线工频电压过零点附近具有对高频信号干扰少、信号衰减小的天然特性，把工频电压过零点做为确认信号传输起始的时基点，使每一帧确认信号均会落在电力线工频电压过零点的附近，从而得到了一部份的通信增益，有效提高通信成功率。

通过按约定地多次发送确认信号，降低了组网节点接收不到确认信号的风险，使组网更加可靠，更不易出现节点归属异常。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为电力线载波集抄系统示意图逻辑示意图；

图2为节点载波通信装置架构图；

图3为本发明不在同一集抄系统的主从节点处理时序图；

图4为本发明组网示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示的电力线载波集抄系统示意图，变压器A和B高压端接10kv电力线，低压端接220v电力线，变压器A的低压端连接主节点A、从节点1和从节点2，构成集抄系统A，变压器B的低压端连接主节点B、从节点101和从切点102，构成集抄系统B。

在现有技术中，主节点A通过数据通信信道发出组网指令，由于数据通信信道频道高于100khz，载波信号从主节点A耦合到集抄系统B，集抄系统A和集抄系统B能够进行数据交互，从节点1、从节点2、从节点101、从节点102均会收到主节点A的组网指令并进行应答；各从节点信息登录到主节点A；从而造成节点归属异常。

本发明中，主节点A通过数据通信信道发出组网指令，由于数据通信信道频道高于100khz，载波信号从主节点A耦合到集抄系统B，集抄系统A和集抄系统B能够进行数据交互，从节点1、从节点2、从节点101、从节点102均会收到主节点A的组网指令并进行应答；各从节点信息登录到主节点A，并将自身状态修改为“登录状态”；主节点A通过数据通信信道逐一向上述应答的从节点发出组网确认指令；从节点1或从节点2接收到组网确认指令后，通过数据通信信道发送收到组网确认指令的应答，并切换到确认信道，准备发送指定时长的确认信号；主节点A接收到从节点1或从节点2的应答后，切换到确认信道，准备接收指定时长的确认信号；从节点1或从节点2通过确认信道，发出确认信号；信号发送后，切换回数据通信信道；由于从节点1或从节点2与主节点A同在一个变压器低压端下的集抄系统A，因此主节点A接收得到从节点1或从节点2发出的确认信号，主节点A判定该两个从节点归属于本集抄系统。而从节点101或从节点102接收到组网确认指令后，通过数据通信信道发送收到组网确认指令的应答，并切换到确认信道，准备发送指定时长的确认信号；主节点A接收到从节点101或从节点102的应答后，切换到确认信道，准备接收指定时长的确认信号；从节点101或从节点102在规定的时间内通过确认信道，发出确认信号；信号发送后，切换回数据通信信道；由于确认信道频率低于10khz，无法从从节点101或从节点102耦合到集抄系统A，因此主节点A无法在规定的时间内接收不到从节点101或从节点102通过确认信道发出的确认信号，从而判定该从节点不归属于本集抄系统A，主节点A向从节点101、从节点102发出取消节点登录指令；从节点101、从节点102收到取消节点登录指令后，向主节点A发出取消节点登录指令应答，并将自身状态修改为“未登录状态”；主节点A在收到从节点101、从节点102的取消节点登录指令应答后，删除该两个从节点的相关信息。通过以上方法，有效避免了节点归属异常，能够实现节点归属的自动确认。

如图2所示的各节点载波通信装置架构图中，发送电路、接收电路、耦合电路分别有两组，一组用于数据通信，带宽较大，频率一般大于100khz；一组用于信号确认，频率一般小于10khz，以避免跨集抄系统耦合；两组之间通过电子开关切换。为了保证确认信道的确认信号能够较好的传输，我们可以利用电力线工频电压过零点附近具有对高频信号干扰少、信号衰减小的天然特性，把工频电压过零点做为确认信号传输起始的时基点，使每一帧确认信号均会落在电力线工频电压过零点的附近，从而得到了一部份的通信增益，有效提高通信成功率。因此，数据处理控制单元与工频过零检测电路连接，并控制确认信号在过零点附近发送和接收。

图3为本发明中，图1中的主节点A与从节点101之间的处理时序图。主节点A通过数据通信信道发出组网指令；从节点101通过数据通信信道向主节点A作出应答；从节点101通过数据通信信道将信息登录到主节点A，并将自己的状态修改为“登录状态”；主节点A通过数据通信信道向从节点101发出组网确认指令；从节点101通过数据通信信道进行组网确认指令应答，并从数据通信信道切换至确认信道；主切点A接收到组网确认指令应答，也从数据通信信道切换到确认信道；从节点101在规定时间内发送确认信号，并切换回数据通信信道；主节点A在规定时间内未接收到确认信号，规定时间到后切换回数据通信信道，由于主节点A未收到确认信号，从而判定从节点101不归属于主节点A，；主节点A通过数据通信信道向从节点101发出取消节点登录指令；从节点101收到该取消登录指令后，通过数据通信信道向主节点A作出取消节点登录指令应答，并将自身状态修改为“未登录状态”；主节点A收到从节点101发出的取消登录指令应答后，删除之前从节点101的登录信息。组网结果，从节点101未归属到主节点A，未造成系统节点归属异常。从节点101还可按约定地二次发送确认信号，从而降低了主节点A接收不到确认信号的风险，使组网更加可靠，更不易出现节点归属异常。

图4显示了本发明组网的方法。主节点A作为组网节点发出组网指令，在载波通信传输范围内，节点1、2、3、4作出了应答，主节点A并一一与其确认，确认了节点1、2、3、4归属于其。主节点A继续向归属于其的节点1发出子网组网指令，节点1以其自身为组网节点发出组网指令，节点2、3、5、6、7、8均收到了组网指令，但由于节点2、3的状态为“登录状态”，所以没有作出应答，而节点5、6、7、8为“未登录状态”，所以作出了应答；之后节点1通过信号确认程序确认了节点5、6、7、8归属于其，节点1并向节点5发出子网组网指令，节点5以其自身为组网节点发出组网指令，节点1、6、7收到了组网指令，但由于其状态均为“登录状态”，所以节点5未收到应答，则节点5向节点1发出子网组网完成指令，节点1还有6、7、8未收到子网组网指令，所以节点1再向节点7发出子网组网指令，节点7以其自身为组网节点，发出组网指令，并最终确认了节点12、13归属于其，节点7向节点12发出子网组网指令，节点12以其自身为组网节点，发出组网指令，但没有收到应答，节点12向节点7发出子网组网完成指令，节点7收到节点12的子网组网完成指令后，再向节点13发出子网组网指令，节点13以其自身为组网节点发出组网指令后，也没有收到应答，因此节点13也向节点7发出子网组网完成指令，节点7收到了节点13的子网组网完成指令后，因为所有确认归属于其的节点12、13都已经向其发出了子网组网完成指令，所以节点7向节点1发出子网组网完成指令。节点1收到节点7发出的子网组网完成指令后，并依次向节点6、7发出子网组网指令，并依次收到了节点6、7的子网组网完成指令，从而节点1的所有归属于其的节点都已经向其发送了子网组网完成指令，因此节点1向其所归属的主节点A发出子网组网完成指令，主节点再依次向节点2发出子网组网指令，由此不断遍历、循环，所有节点组网完毕。

上述说明描述了本发明的优选实施例，但应当理解本发明并非局限于上述实施例，且不应看作对其他实施例的排除。通过本发明的启示，本领域技术人员结合公知或现有技术、知识所进行的改动也应视为在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，包括：

组网开始时，主节点为组网节点，所有节点均设定为“未登录状态”，并执行以下步骤：

步骤一：组网节点通过数据通信信道发出组网指令；

步骤二：收到组网指令，状态处于“未登录状态”的节点通过数据通信信道向组网节点发出组网指令应答；

收到组网指令，状态处于“登录状态”的节点不作任何应答；

步骤三：作出组网指令应答的节点将本节点的信息通过数据通信信道登录至组网节点，并将自身的状态设定为“登录状态”；

其特征是：

步骤四：如组网节点收到组网指令应答，则以作出组网指令应答的节点之一为待确认节点，并通过数据通信信道向其发出组网确认指令；

如组网节点未收到组网指令应答，且该组网节点为主节点，则组网结束；

步骤五：收到组网确认指令的待确认节点，通过数据通信信道向组网节点发出组网确认指令应答，同时切换到确认信道，准备向组网节点发送指定时长的确认信号；

步骤六：组网节点收到应答后，切换到确认信道，准备接收待确认节点发送的指定时长的确认信号；

步骤七：待确认节点在规定的时间内通过确认信道发出确认信号；确认信号发送后，切换回数据通信信道；

步骤八：组网节点在规定的时间内通过确认信道接收确认信号；到达规定的时间，切换回数据通信信道；

如果组网节点在规定的时间内未接收到待确认节点的确认信号，则确认该待确认节点不归属于组网节点，并执行步骤九；

如果组网节点在规定的时间内接收到待确认节点的确认信号，则确认该待确认节点归属于组网节点，并转至步骤十二；

步骤九：组网节点通过数据通信信道向待确认节点发送取消节点登录指令；

步骤十：待确认节点接收到取消节点登录指令后，通过数据通信信道向组网节点发送取消节点登录指令应答，并将本节点状态设为“未登录状态”；

步骤十一：组网节点收到取消节点登录指令应答后，删除作出应答的节点的登录信息；

步骤十二：组网节点接着以下一个作出组网指令应答的节点作为待确认节点重复进行步骤四至步骤十一，直至所有待节点遍历；

步骤五至步骤八中所述的确认信道的频率设置在10khz以下。

2.如权利要求1所述之一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，其特征是，还包括以下步骤：

步骤十三：如组网节点有确认归属于其的节点，则组网节点向归属于其的节点之一发出子网组网指令；

如组网节点无确认归属于其的节点，且组网节点不是主节点，则向该组网节点所归属的节点发出子网组网完成指令；并转至步骤十五；

如组网节点无确认归属于其的节点，且该组网节点是主节点，则组网结束；

步骤十四：收到子网组网指令的节点以本节点为组网节点返回步骤一开始执行，但在步骤四中增加一条规则：如组网节点未收到组网指令应答，且该组网节点不是主节点，则向组网节点所归属的节点发出子网组网完成指令，并转至步骤十五；

步骤十五：收到子网组网完成指令的节点，如还有确认归属其的节点未被发送子网组网指令，则向未被发送子网组网指令其中之一发出子网组网指令，并返回步骤十三；

收到子网组网完成指令的节点，如全部确认归属其的节点均已发送子网组网完成指令，且该收到子网组网完成指令的节点不是主节点，则向其所归属的节点发送子网组网完成指令，并以其所归属的节点为新的收到子网组网完成指令的节点，重新执行步骤十五；

收到子网组网完成指令的节点，如全部确认归属其的节点均已发送子网组网完成指令，且该收到子网组网完成指令的节点是主节点，则组网结束。

3.如权利要求1或2所述之一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，其特征是：

步骤七中，作出组网确认指令应答的节点在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道发送确认信号；

步骤八中，组网节点在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道接收确认信号。

4.如权利要求3所述之一种电力线载波集抄系统节点归属自动确认方法，其特征是：

步骤七中，作出组网确认指令应答的节点按约定地多次在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道发送确认信号；

步骤八中，组网节点按约定地多次在电力线工频电压过零点附近，通过确认信道接收确认信号。