CN105719470A - 一种电力线载波集抄系统及该系统自动确认节点台区归属的方法 - Google Patents

一种电力线载波集抄系统及该系统自动确认节点台区归属的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力线载波集抄系统及该系统自动确认节点台区归属的方法，该系统包括在变压器低压端的具载波通讯功能的集中器、智能电表和电流脉冲检测装置；所述的智能电表包括电流脉冲生成模块。该系统由待确认节点根据主节点的指令生成电流脉冲，并由电流脉冲检测装置检测到电流脉冲后向主节点报告，以此主节点得以确认待确认节点是否为该主节点的从节点。使用以上系统，使得能够在现有的国网集抄标准框架下，不改变电力线载波通信单元的接口标准、通信协议、处理流程等内容，实现节点台区自动归属。

Description

一种电力线载波集抄系统及该系统自动确认节点台区归属的方法
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及该系统自动确认节点台区归属的方法。
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在电能信息远程采集领域有着上述的优势，但在实际使用过程中会存在着电力线载波跨台区通信，从而导致相邻台区所属的节点在台区归属上存在的问题，即非本台区下的电力线载波集抄系统的节点登录到相邻台区的系统下，目前的电力线载波集抄系统普遍存在该问题，该问题给电力的管理和运维带来极大困扰。这个问题是由于电网的特性及电力线载波集抄系统中高频载波信号可以通过输配电变压器互相耦合的特性的所导致的。
如图1所示，现有技术中，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，该系统是由集中器(主节点)和智能电表(从节点)构成的，集中器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集中器(主节点)发起组网指令，再由智能电表(从节点)应答并登录到主节点，来完成组网。
实际测试发现，高于15KHZ以上的高频载波信号能够通过变压器耦合传输，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，从而会出现某个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该主节点，从而导致了节点台区实际归属出现异常。
传统电力线载波集抄系统如果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，大大浪费人力物力，且存在安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，使得能够在现有的国网集抄标准框架下，不改变电力线载波通信单元的接口标准、通信协议、处理流程等内容，实现节点台区自动归属。
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，包括在变压器低压端的具载波通讯功能的集中器、电流脉冲检测装置和智能电表；所述的智能电表包括电流脉冲生成模块；智能电表能够根据集中器指令通过所述的电流脉冲生成模块生成电流脉冲；电流脉冲检测装置能够检测电流脉冲并通过载波通讯反馈给集中器。
进一步地，所述的电流脉冲检测装置可根据集中器的指令生成并检测电流脉冲参数，并发送给集中器；所述的智能电表可根据集中器传送的电流脉冲参数生成电流脉冲。
进一步地，所述的电流脉冲参数包括电流脉冲生成的电压范围。
进一步地，所述的电压范围在电力线过零电附近。
进一步地，所述的电流脉冲参数还包括电流脉冲编码。
一种电力线载波集抄系统自动确认节点台区归属的方法为：在集抄系统组网结束后，集中器作为主节点，通过以下步骤逐一确认注册在该主节点下的智能电表作为待确认节点是否是该主节点的从节点：步骤一：主节点向电流脉冲检测装置发送电流脉冲检测指令；步骤二：电流脉冲检测装置向主节点发送应答，并准备接收电流脉冲信号；步骤三：主节点向待确认节点发送电流脉冲生成指令；步骤四：待确认节点向主节点发送应答；步骤五：待确认节点生成电流脉冲；步骤六：电流脉冲检测装置检测到电流脉冲，则电流脉冲检测装置向主节点发送检测到电流脉冲的信息；步骤七：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的确认信息，则向电流脉冲检测装置发送应答；步骤八：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的确认信息，主节点则认为待确认节点为该主节点的从节点，确认其归属；如主节点在设定的时间内未收到电流脉冲检测装置发送的信息，主节点则认为待确认节点不是该主节点的从节点，并将该节点的注册信息删除。
一种电力线载波集抄系统自动确认节点台区归属的方法为：在集抄系统组网结束后，集中器作为主节点，通过以下步骤逐一确认注册在该主节点下的智能电表作为待确认节点是否是该主节点的从节点：步骤A：主节点向电流脉冲检测装置发送准备进行电流脉冲检测指令；步骤B：电流脉冲检测装置收到准备进行电流脉冲检测指令后，向主节点发送电流脉冲参数；步骤C：主节点向电流脉冲检测装置发送电流脉冲检测指令；步骤D：电流脉冲检测装置向主节点发送应答，并准备接收电流脉冲信号；步骤E：主节点向待确认节点发送按电流脉冲参数生成电流脉冲的指令；步骤F：待确认节点向主节点发送应答；步骤G：待确认节点按电流脉冲参数生成电流脉冲，如电流脉冲参数中包括脉冲编码，则按该编码生成电流脉冲；步骤H：电流脉冲检测装置在设定的时间内检测到电流脉冲，则电流脉冲检测装置向主节点发送检测到的电流脉冲实际参数信息；步骤I：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的电流脉冲实际参数信息，则向电流脉冲检测装置发送应答；步骤J：主节点将电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数比对，如主节点收到的电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数相同，主节点则认为待确认节点为该主节点的从节点，确认其归属；如主节点收到的电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数不相同或在设定的时间内未收到电流脉冲检测装置发送的信息，主节点则认为待确认节点不是该主节点的从节点，并将该节点的注册信息删除。
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：
由于在变压器低压端设有带载波通讯功能的电流脉冲检测装置，而在智能电表上设有电流脉冲生成模块，智能电表能够根据集中器指令通过所述的电流脉冲生成模块生成电流脉冲；电流脉冲检测装置能够检测电流脉冲并反馈给集中器。使得智能电表能够通过电流脉冲向同一变压器下的电流脉冲检测装置和集中器传递信号。由于电力线的恒压特性，变压器低压侧较小的输出电流变化对高压侧电流的影响微乎其微，而各变压器输入端不构成回路，所以不会相互影响。因此智能电表的电流脉冲无法向其他变压器下的电流脉冲检测装置和集中器传递信号。利用此特性，实现了在现有的国网集抄标准框架下，不改变电力线载波通信单元的接口标准、通信协议、处理流程等内容，实现节点台区自动归属。
由于电流脉冲检测装置可生成电流脉冲参数，而智能电表又可根据电流脉冲参数生成电流脉冲，则实现了在同一变压器侧，集中器与智能电表间带参数信息的通讯。从而进一步提升了集中器确认节点台区归属时的准确性。
在工频电网环境下，通过调整电流脉冲生成的电压范围可以很好地调整电流脉冲的脉冲宽度和脉冲强度。
通过利用过零点附近干扰最小的特性，当得电流脉冲参数中电压值设在过零点附近时，电流脉冲传递的干扰得以降低。
通过将电流脉冲编码设为电流脉冲参数，可以进一步提高电流脉冲信号参数校验的准确性。
通过主节点与电流脉冲检测装置及从节点的交互，可实现自动确认节点台区归属的功能。
通过电流脉冲检测装置生成电流脉冲参数，从节点接收主节点指令按电流脉冲参数生成电流脉冲，而电流脉冲检测装置检测生成电流脉冲实际参数，并由主节点进行比对的方式，可以更好地校验通过电流脉冲形成的交互，提高确认节点台区归属的准确性。
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为现有技术中电力线载波集抄系统示意图；
图2为本发明的电力线载波集抄系统示意图；
图3为电压范围过零点附近时，电流脉冲的脉冲宽度和脉冲强度。
图4为本发明公开的方法的一个实施例中，主节点确认从节点台区归属的时序图；
图5为本发明公开的方法的另一个实施例中，主节点确认从节点台区归属的时序图。
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，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)A0、B0和从节点(智能电表)A1、A2、B1、B2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。
由于高于15KHZ以上的高频载波信号能够通过变压器耦合传输，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，从而可能会出现某个变压器A底下的主节点A0发起组网指令时，可能另一变压器B底下的从节点B1会因为接收到组网指令而发出应答并登录到该主节点A0，从而导致了B1节点台区实际归属出现异常。
如图2所示，本发明公开的技术方案中，电力线载波集抄系统包括在变压器低压端的具载波通讯功能的集中器C0,电流脉冲检测装置和智能电表C1、C2；所述的智能电表C1、C2包括电流脉冲生成模块；智能电表C1、C2能够根据集中器C0指令通过所述的电流脉冲生成模块生成电流脉冲；电流脉冲检测装置能够检测电流脉冲并反馈给集中器C0。由于在变压器低压端设有带载波通讯功能的电流脉冲检测装置，而在智能电表上设有电流脉冲生成模块，智能电表能够根据集中器指令通过所述的电流脉冲生成模块生成电流脉冲；电流脉冲检测装置能够检测电流脉冲并通过载波通讯反馈给集中器C0。使得智能电表C1、C2能够通过电流脉冲向同一变压器C下的电流脉冲检测装置和集中器C0传递信号。由于电力线的恒压特性，变压器低压侧的输出电流变化大致相当于高压端输出电流变化的0.022，对高压侧电流的影响微乎其微，而各变压器输入端不构成回路，所以不会相互影响，因此变压器D低压端的电流变化，无法被变压器C下的电流脉冲检测装置检测到，因此智能电表D1,即使在C0组网时注册在C0之下，D1发出的电流脉冲却无法向变压器C下的电流脉冲检测装置和集中器C0传递信号。利用此特性，实现了在现有的国网集抄标准框架下，不改变电力线载波通信单元的接口标准、通信协议、处理流程等内容，实现节点台区自动归属。
上述电流脉冲检测装置还可根据集中器C0的指令生成并检测电流脉冲参数，并发送给集中器C0；所述的智能电表C1、C2可根据集中器C0传送的电流脉冲参数生成电流脉冲。电流脉冲检测装置生成的电流脉冲参数可包括电流脉冲生成的电压范围、电流脉冲编码。
由于电流脉冲检测装置可生成电流脉冲参数，而智能电表C1、C2又可根据电流脉冲参数生成电流脉冲，则实现了在同一变压器C侧，集中器C0与智能电表C1、C2间带参数信息的通讯。从而进一步提升了集中器确认节点台区归属时的准确性。
如图3所示，该电压范围在过零点附近时，受干扰最小，本实施例可设在电压范围为正电压区间释放电流脉冲。在电压范围在V1-V0间时，电流强度在I1到I0之间，而电流脉冲宽度则与V0-V1之间所需的时间time1相同。因此，在工频电网环境下，通过调整电流脉冲生成的电压范围可以很好地调整电流脉冲的脉冲宽度和脉冲强度。
如图4所示，本发明公开的方法的一个实施例中，在集抄系统组网结束后，集中器作为主节点，通过以下步骤逐一确认注册在该主节点下的智能电表作为待确认节点是否是该主节点的从节点：步骤一：主节点向电流脉冲检测装置发送电流脉冲检测指令；步骤二：电流脉冲检测装置向主节点发送应答，并准备接收电流脉冲信号；步骤三：主节点向待确认节点发送电流脉冲生成指令；步骤四：待确认节点向主节点发送应答；步骤五：待确认节点生成电流脉冲；步骤六：电流脉冲检测装置检测到电流脉冲，则电流脉冲检测装置向主节点发送检测到电流脉冲的信息；步骤七：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的确认信息，则向电流脉冲检测装置发送应答；步骤八：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的确认信息，主节点则认为待确认节点为该主节点的从节点，确认其归属；如主节点在设定的时间内未收到电流脉冲检测装置发送的信息，主节点则认为待确认节点不是该主节点的从节点，并将该节点的注册信息删除。该实施例中，通过主节点与电流脉冲检测装置及从节点的交互，可实现自动确认节点台区归属的功能。
如图5所示，本发明公开的方法的另一个实施例中，在集抄系统组网结束后，集中器作为主节点，通过以下步骤逐一确认注册在该主节点下的智能电表作为待确认节点是否是该主节点的从节点：步骤A：主节点向电流脉冲检测装置发送准备进行电流脉冲检测指令；步骤B：电流脉冲检测装置收到准备进行电流脉冲检测指令后，向主节点发送电流脉冲参数；步骤C：主节点向电流脉冲检测装置发送电流脉冲检测指令；步骤D：电流脉冲检测装置向主节点发送应答，并准备接收电流脉冲信号；步骤E：主节点向待确认节点发送按电流脉冲参数生成电流脉冲的指令；步骤F：待确认节点向主节点发送应答；步骤G：待确认节点按电流脉冲参数生成电流脉冲，由于电流脉冲参数中包括脉冲编码，则按该编码生成电流脉冲；步骤H：电流脉冲检测装置在设定的时间内检测到电流脉冲，则电流脉冲检测装置向主节点发送检测到的电流脉冲实际参数信息；步骤I：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的电流脉冲实际参数信息，则向电流脉冲检测装置发送应答；步骤J：主节点将电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数比对，如主节点收到的电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数相同，主节点则认为待确认节点为该主节点的从节点，确认其归属；如主节点收到的电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数不相同或在设定的时间内未收到电流脉冲检测装置发送的信息，主节点则认为待确认节点不是该主节点的从节点，并将该节点的注册信息删除。
通过电流脉冲检测装置生成电流脉冲参数，从节点接收主节点指令按电流脉冲参数生成电流脉冲，而电流脉冲检测装置检测生成电流脉冲实际参数，并由主节点进行比对的方式，可以更好地校验通过电流脉冲形成的交互，提高确认节点台区归属的准确性。
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 (7)

1.一种电力线载波集抄系统，包括在变压器低压端的具载波通讯功能的集中器和智能电表；其特征是：所述的智能电表包括电流脉冲生成模块；在变压器低压端还设有具载波通讯功能的电流脉冲检测装置；智能电表能够根据集中器指令通过所述的电流脉冲生成模块生成电流脉冲；电流脉冲检测装置能够检测电流脉冲并通过载波通讯反馈给集中器。
2.如权利要求1所述的一种电力线载波集抄系统，其特征是：所述的电流脉冲检测装置可根据集中器的指令生成并检测电流脉冲参数，并发送给集中器；所述的智能电表可根据集中器传送的电流脉冲参数生成电流脉冲。
3.如权利要求2所述的一种电力线载波集抄系统，其特征是：所述的电流脉冲参数包括电流脉冲生成的电压范围。
4.如权利要求3所述的一种电力线载波集抄系统，其特征是：所述的电压范围在电力线过零电附近。
5.如权利要求2、3或4所述的电力线载波集抄系统，其特征是：所述的电流脉冲参数还包括电流脉冲编码。
6.应用权利要求1所述的一种电力线载波集抄系统自动确认节点台区归属的方法，其特征是：在集抄系统组网结束后，集中器作为主节点，通过以下步骤逐一确认注册在该主节点下的智能电表作为待确认节点是否是该主节点的从节点：
步骤一：主节点向电流脉冲检测装置发送电流脉冲检测指令；
步骤二：电流脉冲检测装置向主节点发送应答，并准备接收电流脉冲信号；
步骤三：主节点向待确认节点发送电流脉冲生成指令；
步骤四：待确认节点向主节点发送应答；
步骤五：待确认节点生成电流脉冲；
步骤六：电流脉冲检测装置检测到电流脉冲，则电流脉冲检测装置向主节点发送检测到电流脉冲的信息；
步骤七：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的信息，则向电流脉冲检测装置发送应答；
步骤八：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的确认信息，主节点则认为待确认节点为该主节点的从节点，确认其归属；如主节点在设定的时间内未收到电流脉冲检测装置发送的确认信息，主节点则认为待确认节点不是该主节点的从节点，并将该节点的注册信息删除。
7.应用权利要求2所述的一种电力线载波集抄系统自动确认节点台区归属的方法，其特征是：在集抄系统组网结束后，集中器作为主节点，通过以下步骤逐一确认注册在该主节点下的智能电表作为待确认节点是否是该主节点的从节点：
步骤A：主节点向电流脉冲检测装置发送准备进行电流脉冲检测指令；
步骤B：电流脉冲检测装置收到准备进行电流脉冲检测指令后，向主节点发送电流脉冲参数；
步骤C：主节点向电流脉冲检测装置发送电流脉冲检测指令；
步骤D：电流脉冲检测装置向主节点发送应答，并准备接收电流脉冲信号；
步骤E：主节点向待确认节点发送按电流脉冲参数生成电流脉冲的指令；
步骤F：待确认节点向主节点发送应答；
步骤G：待确认节点按电流脉冲参数生成电流脉冲，如电流脉冲参数中包括电流脉冲编码，则按该编码生成电流脉冲；
步骤H：电流脉冲检测装置在设定的时间内检测到电流脉冲，则电流脉冲检测装置向主节点发送检测到的电流脉冲实际参数信息；
步骤I：如主节点在设定的时间内收到电流脉冲检测装置发送的电流脉冲实际参数信息，则向电流脉冲检测装置发送应答；
步骤J：主节点将电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数比对，如主节点收到的电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数相同，主节点则认为待确认节点为该主节点的从节点，确认其归属；如主节点收到的电流脉冲实际参数与存储的电流脉冲参数不相同或在设定的时间内未收到电流脉冲检测装置发送的信息，主节点则认为待确认节点不是该主节点的从节点，并将该节点的注册信息删除。
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