CN106781412A - 一种解决电表所属台区信息获取的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种解决电表所属台区信息获取的方法，该方法是将主机连接在本台区变压器或集中器下，从机连接在被测表端，主机通过调制工频零点位置进行编码，并分别在A/B/C三相轮流广播发送包含本台区台区信息的编码序列，而接收端从机接收并解调主机所发送的信息，该信息包括台区号、相位；从机功能可以由载波电表直接兼容实现。本发明提供了一种能够准确解决电表所属台区信息获取的方法，并结合现有的台区电力线载波集抄方案，可以不受电力线信道恶劣环境、高噪声和高衰减的影响，安全可靠地解决目前无法100％判断电表所属台区的问题，无需断电，由电表自动判断即可获取所需信息。

Description

一种解决电表所属台区信息获取的方法

技术领域

本发明涉及一种解决电表所属台区信息获取的方法，属于电力线通信技术领域。

背景技术

目前我国各地集抄台区具有各种问题，因此在不断电的情况下很难查清用户所属变压器，用户台区界面划分不准确，直接导致电能信息无法采集、台区损失核算不准确等。这些问题包括：(1)老旧台区用户布线复杂，资料不全；(2)新建台区相邻交叉，往往同一配电室内有多台变压器，由于相邻很近，又是同一组高压母线，很容易抄收到不属于本台区的电表；(3)载波信号在不同相位之间部分耦合，多数新台区采用地下电缆，距离短，线径粗，低压三相四线一束出线，信号更易耦合，无法正确识别相位。因此需要一种仪器或方法，在无需停电的情况下，准确划分出台区，查清用户是由哪台变压器、哪条线路、哪相供电等信息，能够真实反映配电台区下每一个用户的基础数据资料，这也是实现电网智能化管理的基础。

现有台区识别方案，可以分为两大类，即：工具设备类：一般由主机和手持终端构成；设计方案类：一般在台区集抄的同时，利用载波通信的方式完成台区识别功能。

从实现原理及技术角度，目前方案有如下几种模式，或者是下述几种模式的结合应用：

(1)脉冲(或脉冲群)电流技术。采用可控开关元件，比如固态继电器、晶闸管、晶体管、IGBT等，通过在动力线路的用户端或末端连续瞬间接通后关断，在线路中产生一个连续的瞬间脉冲电流，并通过追踪这个脉冲电流实现电缆检测。

(2)FSK载波通信。主机根据过零检测电路在过零点附近发送FSK调制信号，手持终端根据过零检测电路在零点附近检测并解调信号，确认相位等信息。

中国专利文献CN201210184400提出ZigBee与PLC结合的方法进行台区识别，并利用中继深度、信号强度和过零点时间差三种方法独立进行识别，或相互结合进行识别，即当采用中继深度无法识别服务端所属台区时，利用信号强度来识别，若采用信号强度也无法识别时，则采用过零点的时间差来识别；还可以采用三种方法相互验证的方法来识别，即首先采用中继深度识别服务端所属台区，然后采用信号强度识别，最后采用过零点的时间差来识别，三种方法识别完毕后，对比识别结果，以确保识别的准确性。然而由于电力线信道环境干扰严重，噪声时变性强，衰减大，因此中继深度、信号强度和过零点时间差这三种方法本身都无法达到100％识别准确性，而ZigBee传输方式在建筑物内传输距离往往只有几十米，信号中继可靠性差。

中国专利文献CN201510362326提供了一种台区识别方法，集中器中设置有中央协调器CCO，所述CCO根据台区识别序列控制电力线与零线导通或不导通产生处理后的交流电，所述处理后的交流电用于站点STA通过检测所述处理后交流电获取所述台区识别序列，所述台区识别序列包括台区号。这种方法由于会造成长时间短路，可能会引起设备烧毁或导致台区故障停电，具有较大的安全隐患。

发明内容

针对现有技术的上述缺点，本发明提供一种能够准确解决电表所属台区信息获取的方法，并结合现有的台区电力线载波集抄方案，可以不受电力线信道恶劣环境、高噪声和高衰减的影响，安全可靠地解决目前无法100％判断电表所属台区的问题，无需断电，由电表自动判断即可获取所需信息。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种解决电表所属台区信息获取的方法，该方法是将主机连接在本台区变压器或集中器下，从机连接在被测表端，主机通过调制工频零点位置进行编码，并分别在A/B/C三相轮流广播发送包含本台区台区信息的编码序列，而接收端从机接收并解调主机所发送的信息，该信息包括台区号、相位；从机功能可以由载波电表直接兼容实现。

进一步地，上述方法中，采用以下硬件保护方案：

1)台区识别仪外部使用4P空开接电，防止设备过功率过器件击穿导致台区故障；

2)过零点调制器件使用单向导通器件，防止异常导通或功率器件无法关断的情况；器件选型采用电流和耐压都很高的器件，能可靠承受瞬间大电流大功率；

3)过零点调制电路的触发电源仅在调制时间附近给予供电，并且电路具有低功耗的特点；

4)过零点调制电路的直接触发信号采用边沿触发，不使用电平触发，故仅会触发一次，防止误导通；

5)过零点调制电路具有电压检测，即使控制信号已触发，调制器件也只能在设定的电压以下被触发；

6)触发控制信号采用双端控制，需要两个信号都正确，才可以触发调制电路；

7)主控芯片使用具有较高EMI抑制能力的型号；

8)强弱电隔离，过零点调制电路与控制电路间通过光耦隔离。

进一步地，上述方法采用以下软件保护方案：

1)触发控制信号采用双端控制，需要两个信号都正确，才可以触发调制电路；

2)触发控制信号的时间使用定时器精确控制，使得只有在过零点附近才触发；

3)软件上电会进行自检，若发现电路工作异常会停止工作并进行告警；

4)利用LCD和LED实时监控发送状态。

进一步地，上述方法采用以下算法保护方案：采用带自带时钟的曼切斯特编码，使得过零信号可以实时校准，防止累计误差的产生。

进一步地，上述方法采用以下装配保护方案：使用三相I型采集器外壳实现，并且保证强弱电隔离，实现较小体积，方便安装。

由于编码序列在本台区工频上直接调制传输台区信息，因此本台区接收端都会受到该调制的影响，即均可接收该信息。同时由于变压器电感量较大，因此本方案对于公共10kV以下的两台变压器之间(非相同集抄台区)存在较好的隔离作用，即非本台区接收端无法接收或解调该信息。也就是说，只要注意调整主机发送能量值，保证本台区最远距离仍可接收台区编码序列，则可以100％的解决电表所属台区信息的获取。如果相线与中线长时间短路，可能会造成设备烧毁或导致台区故障停电，因此本方案在发送端通过硬件、软件等多方案进行保护，以保障方案安全可靠性。

该发明的有益效果在于：本发明提供了一种能够准确解决电表所属台区信息获取的方法，并结合现有的台区电力线载波集抄方案，可以不受电力线信道恶劣环境、高噪声和高衰减的影响，安全可靠地解决目前无法100％判断电表所属台区的问题，无需断电，由电表自动判断即可获取所需信息。

附图说明

图1为本发明实施例中的接收端算法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式进行描述，以便更好的理解本发明。

实施例

本发明实施例中的解决电表所属台区信息获取的方法，该方法是将主机连接在本台区变压器或集中器下，从机连接在被测表端，主机通过调制工频零点位置进行编码，并分别在A/B/C三相轮流广播发送包含本台区台区信息的编码序列，而接收端从机接收并解调主机所发送的信息，该信息包括台区号、相位；从机功能可以由载波电表直接兼容实现。

上述方法中，采用以下硬件保护方案：

1)台区识别仪外部使用4P空开接电，防止设备过功率过器件击穿导致台区故障；

2)过零点调制器件使用单向导通器件，防止异常导通或功率器件无法关断的情况；器件选型采用电流和耐压都很高的器件，能可靠承受瞬间大电流大功率；

3)过零点调制电路的触发电源仅在调制时间附近给予供电，并且电路具有低功耗的特点；

4)过零点调制电路的直接触发信号采用边沿触发，不使用电平触发，故仅会触发一次，防止误导通；

5)过零点调制电路具有电压检测，即使控制信号已触发，调制器件也只能在设定的电压以下被触发；

6)触发控制信号采用双端控制，需要两个信号都正确，才可以触发调制电路；

7)主控芯片使用具有较高EMI抑制能力的型号；

8)强弱电隔离，过零点调制电路与控制电路间通过光耦隔离。

上述方法采用以下软件保护方案：

1)触发控制信号采用双端控制，需要两个信号都正确，才可以触发调制电路；

2)触发控制信号的时间使用定时器精确控制，使得只有在过零点附近才触发；

3)软件上电会进行自检，若发现电路工作异常会停止工作并进行告警；

4)利用LCD和LED实时监控发送状态。

上述方法采用以下算法保护方案：采用带自带时钟的曼切斯特编码，使得过零信号可以实时校准，防止累计误差的产生。

上述方法采用以下装配保护方案：使用三相I型采集器外壳实现，并且保证强弱电隔离，实现较小体积，方便安装。

在发送端，当相线电压接近于0V时，使用功率器件把相线电压提前拉低到0V，使得过零点提前到达，从而实现对过零点调制的效果。接收端只需要对过零信号进行检测，利用实际值与预估值比较，若在误差范围内则为数据“0”，若超过误差则为数据“1”，最终通过“0/1”数据进行数据传递。

“0”代表无调制、“1”代表过工频零点被调制。为了防止数据中存在连续的“0”或“1”，导致过零点定时跑偏，所以编码中需要自带时钟，可以进行随时校准，防止累计误差的叠加。

编码使用曼切斯特编码，只用2个bit代表一个数据位。编码格式如下：

物理层报文格式如下表所示。

物理层报文长度最小为18*2＝36bits，使用50Hz发送时最快速度为50bps，所以发送一帧物理层报文最少需要36/50＝0.72秒，需要注意的是，此处可以通过更改编码方式和压缩台区位使得时间更短，但默认为18bits。在实际应用中，若A/B/C三相轮流发送，则一个循环需要0.72秒*3＝2.16秒；若A/B/C三相同时发送，则一个循环需要0.72秒+0.02秒＝0.74秒；默认停60秒。

下面以具体实例表示本方案步骤及流程。

实例基于目前载波集抄方案，现有过零电路仅对下降沿过零点敏感，即过零信号输出间隔为20ms，因此台区识别方案在发送端会对同一周期内的两个过零点都调制，以防止接收端LN接线接反接收不到调制信号。

接收端算法如图1所示。具体步骤为：

步骤1：锁定50Hz周期。连续读取过零信号20ms间隔，若间隔保持N周期都稳定在误差范围内，则对20ms周期进行锁定。用于跟踪当前市电频率，支持45～65Hz，默认为50Hz。

步骤2：预测下次过零点。根据上一次的过零信号和锁定50Hz周期，预测下一次的过零点时间。

步骤3：实际过零点与预测过零点误差比较。对实际过零点与预测过零点进行比较，若两者差值在误差范围内，则认为过零点未被调制，则数据为“0”，同时对过零点数据进行校准；若两者误差超过误差范围，则认为过零点被调制，则数据为“1”。

步骤4：物理层解码。

1)使用“00”数据进行过零点时间校准；

2)收到“1111”数据时，为物理层报文开始；

3)接收台区号【位0～位7】(“01”代表数据“0”、“10”代表数据“1”)；

4)接收相位号【位0～位1】(“01”代表数据“0”、“10”代表数据“1”)；

5)接收校验号【位0～位1】(“01”代表数据“0”、“10”代表数据“1”)；

6)收到“11”数据时，为物理层报文结束；

7)校验数据，解析台区号和相位号等台区信息。

步骤5：应用层应用。利用物理层解码得到的台区号与载波通道发送的台区号比较，若相同则可确认电表台区。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种解决电表所属台区信息获取的方法，其特征在于：该方法是将主机连接在本台区变压器或集中器下，从机连接在被测表端，主机通过调制工频零点位置进行编码，并分别在A/B/C三相轮流广播发送包含本台区台区信息的编码序列，而接收端从机接收并解调主机所发送的信息，该信息包括台区号、相位；从机功能由载波电表直接兼容实现。

2.根据权利要求1所述的解决电表所属台区信息获取的方法，其特征在于：所述方法中，采用以下硬件保护方案：

1)台区识别仪外部使用4P空开接电，防止设备过功率过器件击穿导致台区故障；

2)过零点调制器件使用单向导通器件，防止异常导通或功率器件无法关断的情况；器件选型采用电流和耐压都很高的器件，能可靠承受瞬间大电流大功率；

3)过零点调制电路的触发电源仅在调制时间附近给予供电，并且电路具有低功耗的特点；

4)过零点调制电路的直接触发信号采用边沿触发，不使用电平触发，故仅会触发一次，防止误导通；

5)过零点调制电路具有电压检测，即使控制信号已触发，调制器件也只能在设定的电压以下被触发；

6)触发控制信号采用双端控制，需要两个信号都正确，才可以触发调制电路；

7)主控芯片使用具有较高EMI抑制能力的型号；

8)强弱电隔离，过零点调制电路与控制电路间通过光耦隔离。

3.根据权利要求1所述的解决电表所属台区信息获取的方法，其特征在于：所述方法采用以下软件保护方案：

1)触发控制信号采用双端控制，需要两个信号都正确，才可以触发调制电路；

2)触发控制信号的时间使用定时器精确控制，使得只有在过零点附近才触发；

3)软件上电会进行自检，若发现电路工作异常会停止工作并进行告警；

4)利用LCD和LED实时监控发送状态。

4.根据权利要求1所述的解决电表所属台区信息获取的方法，其特征在于：所述方法采用以下算法保护方案：采用带自带时钟的曼切斯特编码，使得过零信号可以实时校准，防止累计误差的产生。

5.根据权利要求1所述的解决电表所属台区信息获取的方法，其特征在于：所述方法采用以下装配保护方案：使用三相I型采集器外壳实现，并且保证强弱电隔离，实现较小体积，方便安装。