CN107003346B - 网格位置的系统、方法和装置 - Google Patents

Abstract

电网变电站的计算机系统检查并网通信信道，并且对于每一信道，系统将该信道上的下游发射机提供的GLA信号与参考GLA信号进行比较和相关。具有最佳相关性的信号的信道很可能是发射机的信道。因此，可以根据信号的相关性来确定信号的馈线和相位。

Description

网格位置的系统、方法和装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年10月30日提交的美国临时专利申请No.62/072,891的优先权，其公开的内容在此通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及位置检测，更具体地涉及耦合到电网的装置的位置检测。

发明内容

本发明涉及使用来自配电网格的边缘的通信，更具体地，涉及检测从发送设备以下称为“下游发射机”)接收的特征信号，所述发送设备位于电网边缘处和/或位于配电变电站和电网边缘之间的中间点处。

本发明通过将一个或多个接收到的特征信号关联至变电站接收器处的参考特征信号来区分从下游发射机接收的信号。下游发射机位于配电网格的边缘或位于配电变电站与电网边缘之间的任何中间点处。本发明正在寻找在时隙期间的传输，不知道从哪个设备发送传输，或者是否发送，或者何时精确地期望发送。由于串扰和反射，可以在变电站接收发送信号的多份副本，这些副本在不同的馈线和相位上接收。通过比较馈线和相位拓扑的相关性结果，选择具有最佳相关性的接收信号作为实际信号。该相关法产生能够推动某一功能的能力，所述功能能够区分发送信号的馈线和相位(以下称为“馈线相位”)。由于相关性在时域上可以是尖锐的，本发明可以精确地确定在配电变电站何时接收到原始发送的信号。通过在起始点的馈线和相位的电压的零交叉处发送原始信号，并且通过比较在配电变电站处接收的发送信号相对于变电站的电压或电流基准的时间，可以确定配电网格的拓扑结构。

本发明分析了来自变电站的所有馈线和相位的信号，例如基本上同时地返回到变电站的所有电气路径，并且本发明基于度量来确定哪个接收信号具有与参考信号最佳的相关性。在某种程度上，该方法是对等检查比较，其中将参考信号与所有接收到的信号进行比较，并且将具有最高相关级别的接收信号识别为对应于始发馈线相位的信号。

本发明是用于评估电网的拓扑结构和电学性质的系统。该消息是从通过电网传输的由始发信号产生的电信号流中提取的，并且在位于配电变电站的馈线智能模块(FIM)处收集。信道拓扑结构包括传输信号通过的设备的集合，并识别可能影响信号路径特性的与电网有关的附加设备。下面讨论的基础是配电变电站的信道拓扑结构的概念。信道拓扑结构本质上是配电变电站上仪表化设备以及与每个设备相关联的设备、电路和其他功能产品的分级列表。

附图说明

附图描述了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了说明的目的，本发明阐述了许多具体细节以便提供对本发明的透彻理解。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明。在其他情况下，公知的结构和装置以方框图的形式示出，以避免不必要地模糊本发明所公开的物质/设备。

应当注意，虽然各图示出了本发明的各个方面，但是没有一个图旨在示出整个发明。相反，这些图阐述本发明的各个方面和各个原理中。因此，不应该假设任何特定的图仅与本发明的分立部件或种类相关。相反，本领域技术人员将理解，组合的图形反映了用于本发明示例性说明的各个实施例。

在图中：

图1是从发电点到配电变电站到用户的电力路径的简化示意图，示出了配电网格的高压，中压和低电压区域，并描绘了配电网格的一些主要特征；

图2是本发明一个实施例的智能平台的简化逻辑框图；

图3是网格位置AwareTM(GLA)网络中的配电变电站装置的简化框图，示出了GLA网络装置如何耦合到配电变电站中的现有电流测量线，以及来自变电站接收器的数据如何回程到数据中心；

图4是更详细地说明图3的部分简图；

图5是数据流的简化示意图；

图6是另一方面的数据流的简化示意图；

图7是描绘使用零交叉检测器的简化框图；

图8是根据本发明的一实施例的用于GLA检测和馈线相位鉴别的方法的简化数据流程图；以及

图9是根据本发明的一实施例的用于GLA检测和馈线相位鉴别的方法的简化逻辑流程图。

具体实施方式

下文对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于下文描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

本发明公开了一种用于检测从配电网格上的下游发射机发射的信号的系统、方法和装置。

在一个实施例中，本发明公开了一种用于基于从配电网格上的一个或多个下游发射机发射的信号来检测电网拓扑结构的系统、方法和装置。在另一方面或另一实施例中，本发明公开了一种用于确定信号相对于传输点的传输时间的系统、方法和装置。在另一方面或另一实施例中，本发明将从用于各种目的的信号中提取编码数据。

当传输信号在信道上传输时，对发送信号造成的损害在建立电网上的最佳通信中是关键的。特别地，通过连续(或周期地或偶发地)分析信道的衰减曲线(衰减-传输频率)，数据通信的最佳频率的动态选择可被执行和利用以用于优化信道的信号接收。

阻抗特性可以通过使用恒幅正弦曲线来实现，该恒幅正弦曲线的频率从频带的一端开始，在该频带上进行阻抗测量，并且增加、减小或以其它方式变化，直到其达到定义频带另一端的终端频率。该频率变化可以是线性地，对数地或以任何其它合适的方式进行。这种信号结构在技术文献中被公知为扫频正弦曲线或线性调频。

在一个实施例中，本发明采用刺激响应方法。此类实施例包括用于探测信道的专门设计的特征信号。本发明的某些实施例采用级联的频谱和时间有界的窗口线性调频，每个线性调频被约束以避免基频及其谐波，而不是采用级联的一组离散音调或连续扫频的正弦曲线。所精选的特征信号将倾向于减轻能量泄漏到由基频及其谐波占据的频率。在许多常规网络中，基频为50Hz、60Hz或400Hz。

专门设计的特征信号(也称为GLA信号)的构建提供了额外的益处，因为使用所接收的GLA信号和所发送的GLA信号的参考副本(参考GLA信号)执行的互相关计算，提供明确的、强大的、准确的GLA信号到达时间的时间分辨率。此外，专门设计的GLA信号提供了一种方法来确定传输GLA信号的馈线和相位的明确识别。

在本发明的一个实施例中，计算机系统(通常位于配电网格的变电站)不断地扫描变电站配电网格的每个馈线的每个相的相对宽带电流。这些电流可包括从一个或多个下游发射机接收的并网传输信号。

在一个优选的方法中，计算机系统基本上同时并行处理从每个馈线的每个相接收的数据。来自下游发射机的信号是具有数据报头和数据分组的数据突发。数据头括GLA信号。计算机系统处理来自每个馈线相位的数据，寻找候选信号，即可能的GLA信号。当找到候选信号时，计算机将接收到的候选信号与一个或多个参考GLA信号进行比较和相关。

与参考GLA信号具有最强相关性的候选信号可能识别发送原始GLA信号的馈线和相位。作为该相关性的一部分，计算机系统还可以确定原始信号的开始何时发生，在与配电变电站处接收到原始信号时有关。通过将在变电站接收的原始信号的开始时间与在接收时间之前或之后的在变电站处的相关馈线的电压的参考相位的最接近的零交叉时间相比，可确定发生信号传输的相位。因此，通过使用相关性方法，本发明可以确定发送原始信号的馈线和相位。通过使用相关信号的时间戳方法，可以确定发送原始信号的相位。通过一起使用这两个过程，识别发送原始信号的正确相位和馈线的概率增加。

图1显示了电力网的一个典型部分。电力网通常被认为是由两个逻辑区组成，输电网和配电网格。所述输电网起源于大的发电点，例如发电厂120，如水力发电大坝、核反应堆、风电场、太阳能发电场、以及燃煤或燃气发电厂。来自于发电点的电力作为高压交流电流(AC)通过绵长的高压线连接的网络被传输到存在电力需求的点，如工厂，农场和人口中心。配电变电站的集合，例如配电变电站124，通常位于输电网边缘。配电变电站包含一个或多个配电变压器，它将电压从高压传输线电平(通常为130kV至700kV)降低至中等电压水平(目前在美国通常为4kV至35kV，目前在美国以外使用更高的电压，虽然具体的配电电压与本发明没有密切关系)，在这里电力被分配给配电服务区内的用户。

在配电网格的边缘存在一些服务变压器，例如，服务变压器136，其将配电网格的中压改变为低电压(在美国，通常为120V，208V，240V，277V或480V)。除了这些以外的其它电压可以在世界其他地方使用。在某些情况下，一层或多层变压器，称为降压变压器，例如，在配电变压器和服务变压器之间示意性地示出的变压器128，在变电站和服务变压器之间引起中间电压的降低。

每个服务变压器为一个或多个电表(例如使用电表142)或未计量的负载供电。负载，例如负载150，可以是住宅，商业或工业建筑，市政基础设施的一个元件，如一系列路灯，或者农业设备，如灌溉系统。典型的配电网格包括用于控制、平衡和调节电力流动的其他元件。这种元件的例子为电容器组，例如电容器组132，电压调节器，开关和重合器。

配电网格已经被设计和部署在各种拓扑结构中。在美国，配电网格类型通常被特征为径向的、循环的或联网的。其他新出现的情况为校园网和微电网。未描述的另外的拓扑结构在世界其他地方使用。在径向网格内，一个变电站有一个或多个配电变压器。每个配电变压器具有一个或多个变电站总线。一个或多个三相馈线从每个变电站总线向外“辐射”，具有单相或三相侧线从馈线分支，而分支点(或简称为“分接头”)依次从侧线分支。径向网格设计和建造成本低廉，因为它们简单，但是它们最容易断电，由于它们缺乏冗余的电源路径，所以任何断电会导致至少一个负载失去电力。网络和环网格也是本领域技术人员所已知的，且同样适用于支持本发明的相应的实施例。

配电变电站从输电网接收高压电到一个或多个大型电力变压器。配电变压器可结合一种类型的调节器，其被称为有载分接开关，其通过包括或排除变压器的次级绕组电路的一些匝数改变该变压器输送到配电总线(变电站配电总线)的电压，从而改变输入电压与输出电压之比。本发明的某些实施例中，尽管这些匝数比有所变化，但其将正常运行。一个或多个馈线从变电站总线发散。如果需要太多的馈线以服务负载或拓扑，则使用额外的变压器和总线。

为了监控并控制电网的组件，馈线/相位电流互感器(FPCT)被连接至变电站内的电力承载导体上。FPCT在环形导体上输出相对低的交流电流(通常高达5安培)，所述环形导体正好与流经被监控的高压导体的电流成比例。这些低电流输出适合连接数据采集子系统，所述数据采集子系统与变电站内的监控和数据采集(SCADA)系统或继电保护系统相关联。FPCT被设计并组成变电站，由于当电流正在流动的时候将FPCT更换或添加到高压组件是不可能的或危险的。另一方面，额外监视CT(MCT)可以根据需要安全地在低电流环路周围添加，而不中断或损害电力输送。

除了电力线本身以外，配电网格还包含许多其它设备，用于调节，隔离，稳定和转移电力。这些设备包括开关，重合器，电容器组(通常用于功率因数或电压校正)，以及次级电压调节器。当被视为数据承载网络时，所有这些设备会影响配电网格的行为，同电网上的各种负载和次级电源一样。突然状态改变的设备会在电网上引入脉冲噪声，如负载可开启和关闭一样。一些设备，如变压器和电容器组，过滤并衰减在某些频率的信号，并可引起电力输送系统的基频以上的信号串扰。

不同于将用户负载和相关联的电表连接到服务变压器的电线，在电力实际上传输给用户之前，服务变压器通常是配电网格最外面的元件。所述电表连接在来自服务变压器的电力传输给用户的位置。服务变压器可以是三相或单相，电表也可如此。

习惯上，读电表是由电力公司引起的最大的运营成本之一。原电表是一种模拟设备，具有一个光学读出，必须每月手动检查以推动电费计费过程。从20世纪70年代开始，数字化仪表数据并自动收集的机制开始被采用。这些机制是从步态或驱动系统演变而来的，其中所述电表将通过使用短距离无线电信号广播其当前读数，所述短距离无线电信号被带有仪表读取器的设备接收。这些早期的系统被称为自动电表读数系统或AMR。随后，采用网格配置中的短程射频中继器与用于传输汇总读数的配备宽带回程装置的采集点的结合，各种专用数据采集网络开始被采用。适时地，利用双向寻呼技术和蜂窝通信的双向专用收集网络也被部署，无论是作为独立的系统还是复杂的专用数据采集系统的一部分。

这些网络能够在公用事业服务中心的“电表头尾”和该数据采集网络边缘的电表之间实现双向通信，通常被称为高级计量基础设施或AMI。AMI能够频繁收集和存储读数，通常每15分钟一次，并且在整个部署中可以这种频率报告它们。它们可以读取所需的任何电表，只要此特性被少量使用，并且也可以根据需要连接或断开任何电表。出于节能、需求管理和可变费率计费的目的，AMI电表可将信号传递给用户设备。由于AMI网络与配电网格分离，AMI电表既不知道网格拓扑的改变或网格上的某些条件的变化，也对网格拓扑的改变或网格上的某些条件的变化不敏感。然而，AMI的引入通常被认为是智能电网的开始。

配电基础设施的许多特征限制了使用网格本身作为通信介质的努力的成功。首先，所述网格是一个嘈杂的环境。网格上负载状态的变化以及网格自身的控制和调节工件在电源线上引起了脉冲噪声。负载的正常运行，如电动机，整体负载的简单变化，以及环境RF噪声(主要来自闪电和其他天气相关的原因)总计可达显著的高斯噪声。

在美国的典型变电站内所测得的本底噪声为约80-90分贝，低于线路基频的最大振幅。网格的复数阻抗随频率和时间域而变化。当阻抗增加时，这可能导致网格上位于较高电压点的并网接收器上的信号丢失，或者交替迫使并网发送器使用比平均需要更多的能量。

出于优化功率因数的目的，位于网格点的电容器组可引起信号衰减。这些电容器组可为静态值或动态值，其手动地或自动地改变。最重要的是，变压器充当低通滤波器，显著地衰减高于某一频率的信号。有效通频带在每个配电网格格上都不一样，由于使用了不同布置和类型的变压器并且由于变压器本身不是故意调整为对以基频以上的指定频率进行滤波。所有这些变量都会影响作为传输介质的网格的频率响应。

此外，在电网上注入调制电流信号可能会造成注入的信号本身之间的干扰。一个有问题的现象是串扰，其中注入于一条电源线的一信号在另一条线上是可检测的。当相同馈线的两个或多个相位发生串扰时，它可由感应和电容耦合引起，因为相位线在馈线的大部分长度上彼此并排运行。串扰也可能是由于同一个变压器内核上的多相绕组。

馈线到馈线串扰也被测量，且可能是由在变电站切断电源总线的所注入的信号的反射引起的。如将在下面进一步讨论的那样，在变电站接收到的信号的振幅在串扰信道(馈线/相位)上可能比在起始馈线/相位上更高(在某些频率)。考虑到美国和世界各地的配电网格的复杂性、多样性和使用年限，对频率高于可能预期的基频这些现象知之甚少。

尽管使用电网作为通信媒体存在固有的许多工程难题，它对电力公共设施仍然具有吸引力，因为公共设施已经拥有基础设施，且其存在于该公共设施需要收集数据的所有的点。在电力线通信或PLC的名义下，一些中频电力线协议已成功应用于智能电网应用。尽管有局限性，低频系统已经实现了在农村地区的市场渗透，在那里无线系统是成本高昂的。

高频通信需要额外的设备以允许信号跨越变压器和电容器组。这些信号也可能通过地下电缆信道严重衰减，并且可以在架空线上辐射射频信号。因此，该技术尚未得到广泛应用。

如上文所探讨的高中低频PLC方法的问题和局限性导致在21世纪的美国用于AMI数据收集到定制的无线网络的快速发展。高频并网方法已被证明过于昂贵，不够可靠，并且太充满错误且不确定在商业上是否可行。低频方法可以用低成本的边缘到变电站发射机来实现，但这些缺乏现代AMI要求的数据承载能力。进一步地，并网低频变电站到边缘发射机，如AFRC，是巨大的，昂贵的，并且具有不良副作用，这限制了其在城市环境中的使用。一个可能的选择是结合使用高频变电站到边缘发射机与低频边缘到变电站发射机。然而，在美国，市场力量导致无线AMI系统的快速渗透，特别是在城市和郊区。

成本限制和不受管制频谱的可用性已经决定了在AMI网络内使用网状架构，具有从一组电表收集数据的邻域集线器，并使用传统的基础设施(POTS，光纤或蜂窝)以回传至数据中心。网状架构的意思是，虽然所使用的RF收发器具有单独的高数据速率，边缘网络容易饱和。在这些网络中承载容量的大部分可用的数据仅用于报告电表间隔数据，具有有限的容量保留用于固件更新和控制数据分组，用于诸如需求管理的应用。

存在两个主要因素限制现有AMI基础设施的效用。当然，第一个为网格的容量限制。更重要的是第二个，其为这样的事实：AMI网络与电网不一致。它能够提供关于电网运行状态的很少消息，并且不了解电网的原理图配置。这对于抄表是不必要的，但更复杂的智能电网应用(用于节能，资产保护，负载平衡，故障隔离，恢复管理和非技术和技术损失确定)则需要有关各种资产的原理图关系的准确消息(如网格资产，负载和网格上若干段的条件，以及双模和多模态的资产的当前状态)。此消息与同一资产的地理空间位置一起被称为网格图。

公用事业通常维护网格的两个地图或模型。物理网络模型(PNM)汇总网格上的资产的地理空间位置。由于现代GPS技术，PNM相对于点资产是相当准确的，如变电站，电容器组，变压器，甚至个体电表。当修理或变更时，不准确的原因是未能更新地图。例如，由于街道扩大，服务变压器可从街道的一边移动到另一边。

纵向资产，特别是埋地电缆在PNM中表现不佳。所述PNM可以包含所设计的数据，但由于在许多地方，电缆在全球定位技术成熟之前被铺设，这些设计是基于地面层面的勘测。随后，原始地图可能也可能不会被更新以反映更改。随后的表面变化使得采取中压配电线验证地理路径的问题更复杂。

第二种模式为逻辑网络模型或LNM。LNM描述了网格组件的连接方式，而没有提及它们的地理空间位置。LNM频繁变化。在修理过程中，变压器连接到分接头和支线的方式，电表连接到变压器上的方式，可被改变。这种变化影响LNM和PNM。

在许多公用事业中，此类更改由现场处理员手动记录。人工报告在LNM和PNM中可能会更新或不更新，并且进行更新时，发生维护之间的时间延迟，且它被记录是可变的。另外，许多电网组件，特别是调节器、开关和重合器，异步地和/或自动地改变状态。除非这些组件被仪表化通信回传到数据中心，而不是简单地受到本地控制系统的约束，这种动态变化没有反映在LNM中。然而，它们的确影响了电力路径，在配电网格的其它组件上的负载和环境压力，以及对用户的服务水平。

(实际)网格图的重要但不可靠的已知方面的例子，为馈线和相位，目前每个电表通过它们被供电。其他重要因素包括每个馈线的每个相位上的相对负载，尤其是在网格的下属(侧)分支上，提供给每个电表的实际电压，沿着电网边缘的功率因数，以及在变压器引出的所有电力是否均被测量。此外，重要的是要知道开关组，本地连接或如保险丝的保护装置的状态，特别是在造成断电的天气事件之后。

如果这些消息是可靠的，公用设施可以节约能源(大部分的节省将转嫁给用户)，节省维护成本，延长本领域设备的使用寿命，提高公用设施和用户设备的效率和寿命，避免断电，减少不可避免的断电后的恢复时间，并改进现场工程师的操作安全性。

自动动态网格映射问题，没有通过无线智能电表解决。电力公司之间的共识为LNM的波动性使得使用现场工程师来测量和监控网格图的变化的属性通常不是成本效益或可行的解决方案。

公用事业常常向用户过量供电，以确保负载波动，家庭布线中的功率损耗等等不会导致低于有效的110v AC在建筑物内的各个出口处的一些用户的服务下降，这通常是家用电器等的最佳选择。良好的仪表化细粒度保护电压调节系统的目标可能会在单相电表到114VAC时降低典型的有效电压，如在美国从典型的240VAC服务的一端到中性所测量的。

成本限制也决定了在每个中压场资产放置SCADA仪器是不切实际的。无论怎样，配电网格格上的“触点”为主要是边缘的电表和变电站的仪表。这规定了电力线通信技术被再访，因为在电力线上行驶的信号可用于推断和报告无法通过无线AMI检测的网格映射消息。无所不在的用于报告电表数据的无线AMI可被认为是寻找有效的网格映射技术的益处，因为其释放了低频并网传输方法的有限的数据承载容量，以反过来支持网格映射系统。然而，需要鉴定边缘处和在配电系统内的其他点的低成本的传输方法，与AMR或AMI共存，并且不触发任何并网传输的上述缺陷。这种缺陷还包括对中间设备的要求，如边缘与变电站之间的中继器；不可接受的闪烁；RF干扰；脉冲噪声等。最后，传输必须要求很少的功率，因为驱动发射机消耗的能量会减少所获得的经济利益。

最后，网格的拓扑原理图可能会改变而没有被通知或记录。因此，信号源可能不容易辨别。因此，一个相当快速合理的低成本解决方案以不断地定期地或偶发地确定电网的拓扑原理图中的变化和/或以确定信号源的示意性位置是可取的。此外，建立了这些示意性位置，有丰富的可用消息，其可被分析以确定有关配电网格格的其他方面的消息，例如连接网格的不同元件的片段。

图2是本发明的一实施例的智能平台的逻辑框图，示出处理元件相对于网络驻留的位置。示出的示例性网络包括广域网，诸如因特网、AMI和中压配电网格格或其他此类介质。连接在中压配电网格的边缘或内部连接点是至少一个下游发射机。

图2示出了系统可以分为三个区域或者三层。边缘层301包括至少一个下游发射机。下游发射机，例如下游发射机305可以位于服务变压器303处，或者下游发射机，例如下游发射机304，可以位于服务变压器下面的功耗部位。

本发明不需要在边缘层和变电站层之间安装通信设备或其它变型设备。然而，如果期望从诸如电容器组的中压电网的特征收集数据，则可以在那里安装下游发射机的变体。这种下游发射机在技术上仍然在边缘层，因为它由位于特征处的低压出口提供电力，而不是直接从安装网格特征的中压线路供电。

仍参考图2，变电站层306包括至少一个变电站接收器307，其可操作以在边缘层或中间接合点处接收来自下游发射机的传输，而不用借助任何安装在配电网格的中压基础设施上的信号放大器、旁路机构或网桥。变电站接收器通过局域网连接到包含非易失性计算机可读存储器的计算平台308和用于存储和执行软件309的CPU，其维护库存和网格图数据库并执行供应任务以及管理数据网络。

另外，计算平台存储和执行软件310，其处理库存和网格图数据，并结合从变电站接收器307接收的消息，以推断关于电网状态的消息，在该电网上变电站接收器可单独检测到只有进入的传输。变电站接收器307及其相关联的计算平台308的组合也被称为馈线智能模块(FIM)。

在本发明的实施例中，变电站接收器307包括多个模数(A/D)转换器，尽管通常被描绘为位于变电站接收器307外部的A/D转换器。每个A/D转换器耦合到每个馈线相位环形导体上的预期传感器，即，每个馈线的每个相位支持A/D转换器。在一个实施例中，从馈线的相位接收的信号是当前波形。在一种方法中，A/D转换器位于每个相应馈线相位输入线上的每个MCT附近。(图3)

FIM包括耦合到FPCT的输出的MCT。MCT的输出又分别依次连接到A/D转换器的输入端。理想地，A/D位于在每个馈线相位电流回路上的相应的MCT附近。(图3)在一种方法中，当处理信号时，变电站接收器307忽略电网基本线频率处的信号及其整数谐波。

再参考图2，每个配电变电站具有至少一个变电站变压器。根据连接到变电站的负载的类型和数量，变电站中可能有多个变电站变压器。变电站变压器及其拓扑结构(在变电站变压器及其负载(包括)之间的电路和特征)通常被称为变电站域。在示例性案例下，系统包括与每个变电站变压器唯一相关联的变电站接收器307。在该示例性案例下，变电站层306具有对应于两个变电站接收器307的两个变电站域。在其他方法中，变电站接收器307由多个变电站域共享，或者变电站域具有多于一个的变电站接收器。

在本发明的一些实施例中，变电站接收器的基于计算机的组件和计算平台组件设置在相同的处理子系统上。在此类实施例中，即使没有所需的物理局域网，用于在变电站接收器和计算平台软件组件之间传送数据的通信协议(例如HTTP)也不需要改变。

在一个实施例中，为了与数据中心层313中的集中器312进行通信，计算平台308连接到诸如因特网的常规广域网311。在本发明的一些实施例中，并且不管无论计算平台和变电站接收器是位于同一个位置还是位于单独的处理子系统上，处理子系统可以配置在冗余集群中，以确保系统的连续运行。

再参考图2，在某些实施例中，集中器312群集与变电站中的软件类似的架构的软件。这样的架构可以包括向GLA的一个或多个应用315提供软件服务的网络和数据管理组件314。这些应用使用传统的基于网络的消息传递协议，例如但不限于JMS、SOAP和REST，以向诸如地理消息系统(GIS)316的用户应用程序发布消息。

数据和网络管理组件314可以与AMI头端317集成，以便使AMI网络将广播数据块广播到边缘层301中或者在中间交汇点处的下游发送器。数据和网络管理组件314可以使用标准协议和/或专用接口与AMI头端317集成。

本发明的其他实施例可以采用备选的辅助网络组件。例如，从变电站到下游发射机的变电站到边缘广播能力和/或时间同步可以由连接到变电站的馈线的中压PLC发射机提供，而不是为此而使用AMI。

类似地，可以采用广播在配电变电站处发起的消息的单独的无线电发射机。只要存在从变电站的计算平台到该发射机的通信路径，无线电发射机就不需要物理地位于变电站中。单个无线电发射机可以用作多个变电站的变电站到边缘的信道。当变电站到边缘信道不是AMI时，下游发射机时钟的同步可以如美国专利申请No.13/566,481，标题为“将边缘装置同步在无载波检测的信道上的系统和方法”，通过引用并将其内容入本文。本领域技术人员将理解的是，本发明的实施例中的信道不是时隙的(例如，TDMA)，不需要时钟同步。

图3是GLA网络和电网拓扑结构的边缘中的典型配电变电站装置的简化框图。图3包括配电变电站440，其包括电耦合到配电总线430的变电站变压器442，配电总线430又电耦合到馈线相位线421。电网的边缘包括多个例如n个馈线410，每个馈线410具有三个馈线相位421。每个馈线相位线通常通过服务变压器414连接到负载418。下游发射机417位于服务变压器414附近和/或下游发射机416靠近电表或者与电表有一定距离。配电变电站440还包括SCADA/保护继电器420，其分别通过环426电耦合到馈线相位线421。FIM还分别通过A/D转换器422和MCT 424电耦合到环路426。

图3详细说明了在一个实施例中，FIM通过将MCT(例如MCT 424)连接到SCADA/保护继电器回路(例如回路426)来监视变电站变压器442的低压侧的馈线相位线421，该回路426到达SCADA或保护继电器420。该耦合方法允许变电站接收器安装在配电变电站中，而不会中断变电站的操作。可带电操作的夹钳式电流互感器等其他耦合方法是本领域公知的，并且可以等效地用于代替本文所述的SCADA回路的二次耦合。一些配电变电站440可能缺少SCADA回路426，或者由于物理放置或公用事业规定，现有回路可能不可访问。

图3还示出了与A/D转换器422连接的MCT 424。A/D转换器422将从MCT的输出读取的模拟电流信号数字化，该输出与流过相应馈线相位的电流成比例，该电流由FPCT 425测量。在某些实施例中，通过一个或多个FIM交换机(为了简单起见，图3中未示出)将所得到的数字化信号传送到一个或多个FIM计算元件。本领域技术人员将理解的是，在示例性系统中，计算元件将包括但不限于：一个或多个基于微处理器的常规计算机、数字信号处理器或其它信号处理设备，例如现场可编程门阵列和/或图形处理单元。在某些实施例中，FIM包括变电站接收器的所有电子设备，而不是全部的设备必须在相同的机架中。FIM交换机执行几个功能，包括从A/D收集信号。FIM交换机还通过与A/D 422的以太网连接提供电源。

FIM交换机还向所有A/D发送公共时钟，其将时钟信号数字化，该数字化为为A/D处理的一部分。时钟信号的数字化允许单个A/D数据流的时间戳，以允许所述数据流的后续对准。在一实施例中，FIM交换机是非常快速的，例如千兆以太网与FIM计算元件的连接。

在一个实施例中，FIM计算机是非常快速的多核计算机，其实质上允许每个信道的并行处理。在这样一个实施方式中，FIM计算机将包括两个基于20个核心的基于Intel Xeon的处理元件。因此，可以实质上同时执行多达40个进程的“线程”。

尽管未示出，FIM处理元件从配电变电站接收一个或多个电压参考信号。在一个实施例中，通过FIM交换机接收这些参考信号。这些信号是在配电变电站测量的各个交流电压波形的数字化。在大多数情况下，变电站只需要一个电压参考信号。然而，存在需要多个电压参考信号的配置，并且存在不需要电压参考信号的其他配置。

在实施根据本发明的原理的系统中，期望将电压角度测量作为网格特征参数。在本发明的某些实施例中，通过以下方式实现电压角度测量：将来自下游发射机的GLA信号的调度与下游发射机的基本线路频率的电压零交叉同步。优选地，以纯形式检测电压信号零交叉事件，消除了所有信号谐波和外来噪声，并特别注意避免处理信号时的无补偿的时间延迟。在配电变电站，基本线路频率电压零交叉也进行了类似的测量。将该变电站电压零交叉的时间与变电站接收器上的GLA信号的到达时间进行比较，以测量任何时间偏移。对于每个接收的GLA信号重复该过程。

实际上，下游发射机和变电站接收器之间的GLA信号的传输时间被认为是可管理的。任何测量的时差由三个部分组成：第一个是基频从变电站传播到下游发射机的时间；第二个是实际的电压角度位移，其是要测量的所需参数；时差的第三个部分是从下游发射机返回变电站的GLA信号的传播时间。

在某些情况下，期望补偿这些因素中的第一和第三因素以及可能在系统中固有的其它测量和处理延迟。在这种补偿之后，变电站的基本线路频率零交叉和变电站的GLA信号接收之间的任何时间差值归因于电压角度差值。

本领域技术人员将理解的是，任何这样的电压角度差值反映了下游发射机和变电站接收器之间的电网的物理特性。因此，FIM可以存储电压角度，并且随后将这些值与新测量的电压角度进行比较，由此测量的电压角度的任何变化可以提供有关电网的电气特性和/或其工作状态的有价值的消息。本领域技术人员还将理解的是，上述零交叉检测可以以软件，硬件或硬件和软件的任何组合来实现。

在某些情况下，对于与特定配电变电站耦合的所有馈线和相位采用单个零交叉检测器是足够的。在其他实施例中，期望具有多个零交叉检测器。例如，在配电变电站具有多于一个变压器的情况下，可能需要使用多个零交叉检测器。

当下游发射机向管理电网的计算机系统发送数据时，通常以先前的GLA信号的数据分组的形式发送。GLA信号通常是在频率范围内具有多个线性调频的信号。本发明系统通过将表征尺寸与存储的特征信号进行比较以找到最大的相关性，来查找该GLA信号以确定数据分组所在的位置。

生成特征信号，例如GLA信号，并且将特征信号通常从位于电网边缘的发射机发送，并且该信号随后在电网的内部位置(例如变电站)处接收。在内部点，GLA信号被滤波并与GLA信号的副本相关联。在一种方法中，GLA信号以一种方式被滤波以去除不需要的和/或不期望的信号的部分。将得到的信号与特征信号的副本进行比较，并通过交叉相关滤波器运行两个信号，该交叉相关滤波器产生演示信号的相似性和差异的信号。带通滤波器只是得到分类的信号，其是系统的测量度量，并且其将信道与信道进行比较，以及其为基于许多或所有信道的决定。

在优选的方法中，从发射机接收的GLA信号的这种测量基本上是瞬时测量，系统不依赖或推广利用相同信道上较旧的先前接收的GLA信号。每次发送消息时，这个GLA都是消息的前体。信号的路径在每次发送消息(GLA路径)时确定。重要的是重新处理GLA信号，因为电网的特性，例如阻抗，会随着时间变化，甚至在短时间内也会发生变化。

GLA信号用于数据分组的同步并且驱动馈线相位鉴别算法。在某些实施例中，在任何应用之前准备参考GLA信号，随后实时地应用存储的代表。在其他实施例中，参考GLA信号完全或部分地实时地在远程发射机处生成、在变电站接收器处生成或在两处同时生成。

在一实施例中，采用示例性的60Hz基本电网(本领域技术人员将容易地针对其他基本频率进行调整)，GLA信号由具有总持续时间为3秒钟的25个非重叠窗口频率的线性调频序列组成。每个线性调频被设计为跨越两个连续谐波之间的50Hz的频率范围。光谱窗口(在这种情况下是Tukey窗口)用于提供连续线性调频之间的平稳过渡。

在一个实施例中，跨越一些频率范围[f_c，f_c+50]Hz的频率线性调频被解释为跨越频率范围[0.50]的“原型”线性调频，其随后被转换为f_cHz频带。这种解释基于线性调频的常规定义。要看到这一点，请考虑以下线性调频，清除[f_c，f_c+50]Hz的范围：

其中k＝50/T是频率在T秒的时间段内从f_c改变为f_c+50的速率。使用复杂的算术，这个方程可能被分解和写成：

以这种方式表达信号的好处是乘法右边的术语独立于特定的线性调频。乘法右侧的表达式与Tukey(或渐变余弦)窗口元素相乘，以允许相邻线性调频之间的平稳过渡。在一个实施例中，用于计算每个GLA线性调频的Tukey窗口按照如下方式定义：

其中r在0和1(包括端点)之间，x是在0和1之间(包括端点)的N点线性间隔的样本集合。参数r控制窗口的形状；这是可以前后调整的参数。该调整影响线性调频两侧的下降边缘的强烈度和线性调频的路径跨度有多少纹波之间的权衡。

在一种方法中，如上所述，变电站接收器中的GLA信号被预先计算和存储，其已经离线生成，而不是在输入信号的信号处理期间产生。首先，选择所需的GLA信号波形，并且预先计算整个GLA信号；在十五(15)k处，GLA信号为三(3)秒，这是四万五(45)千个样本。Tukey窗口被暂时创建并应用于包含整个GLA信号的信号的所有子线性调频。例如，产生单个子线性调频，其扫描50Hz的特定频率范围，生成Tukey窗口，并且将Tukey窗口组件的结果乘以子线性调频。所有的子线性调频完成上述相同步骤，其结果被集合在一起。这是存储的GLA波形。有配置文件指向GLA文本文件。GLA文件是数字样本，其为在任何给定点的波形值。其被归一化为1，使得最大值为1。其是逐点波形的文本表示。在一种方法中，存储GLA波形的FFT等价物。Tukey窗口不是在飞行中生成的。它用于生成存储在文件中的线性调频。在一种方法中，Matlab用于生成线性调频。需注意的是，根据特定配电网格的特性，GLA信号可以比三(3)秒持续时间更短或更长。

相反，可以根据需要生成GLA信号，例如在限制特定下游发射机的本地存储器的位置生成。在另一种方法中，发射机的GLA信号存储在例如下游发射机存储器中。

在某些实施例中，GLA的线性调频序列可置换的发送信号。当观察和检查电网时，已经注意到存在或可能存在扫过光谱的其他信号，并且这些信号可能干扰来自下游发射机的GLA信号。通过置换GLA线性调频序列，可以使GLA信号更易于辨识，并且最少可能受到这种寄生信号的影响。

对于本领域技术人员显而易见的是，对于任何GLA信号或GLA信号的采集，用于GLA信号的相同GLA线性调频序列的表示必须同时在下游发射机和变电站接收器处是可用的。同样可以理解的是，下游发射机可以在多个GLA信号(例如，线性调频序列)中进行任何给定的传输。在变电站接收器处的特定GLA序列的检测可以传送附加消息。对于本领域技术人员显而易见的是，变电站接收器可以被设计为检测呈现的任何GLA信号，而不需要从下游发射机发送特定GLA信号的先验知识。

还将理解的是，在某些情况下，特定GLA信号的选择可导致提高的性能。可以采用关于获取和学习网格或网格的一部分的特征的自适应学习来选择用于系统中的GLA信号。

变电站接收器从配电网格连续接收包括来自下游发射机的GLA信号的各种信号。信号最初以模拟形式到达变电站接收器，并通过与相应馈线相位相关联的A/D转换器转换成数字形式。所产生的数字数据与其由FIM存储的相应的馈线相位相关联。FIM使用适当的方法存储数字形式的信号(数字信号)，使得信号随后可以被FIM分析。鉴于上述内容，应当理解的是，存在与系统的每个馈线相位相关联的一个数字信号。此外，与馈线相位相关联的数字信号将对通过该特定馈线相位在变电站接收器处接收的模拟信号的数字版本进行编码。

为了概念化数据流，从各个馈线相位到达的数字信号在时间上是同步的。数据流中的样本以这样的方式对准，使得接收器之间的相同样本号表示相同的时间点。在采样时间时，FIM实质上在此时间从所有信道获取数据。信道数据并行到达并且GPS信号有助于使数据彼此同步。在一种方法中，数字信号被锁定在各自的1个样本内(取决于采样速率)。基于硬件电路(例如，特定A/D电路)，数字信号的捕捉点被隐含地跟踪，使得系统知道每个数字信号进入的馈线相位。

参见例如图4，示出了图3所示系统的一部分。如图4所示，存在多个环路426，其将下游连接到相应的不同馈线和每个馈线上三相中的一个的FPCT 425(图3)。如图所示，存在三条电线，每条电线在一端耦合到相应的环路426，另一端耦合到相应的A/D转换器422的输入端。A/D转换器422的输出端耦合到数据流516中的相应存储位置以存储输入模拟信号的数字表示。存储在数据流516中的数据随后以到达变电站接收器的时间进行时间对准，然后存储在时间对准缓冲器505中。在优选的方法中，所有信道在基本相同的时间被接收，在基本相同的时间被数字化，并在基本相同的时间被存储在相应的位置。在一种方法中，零交叉数据反映正在处理其余信道时电网上电流的相位或时间偏移。在一种方法中，时间戳，例如T base，反映在变电站处接收信号的时间，其也被数字化并与每个馈线一起存储。

在一个方面，本发明的数据流505存储许多数据行，尽管图4中示出了一行数据，其中行数是系统特定的。在一个实施例中，在时间t之后和时间t之前的60个数据行被存储，并且通常足以使处理单元落后并且不需要实时地处理来自信道的所有数据；相反，它可以“接近实时地”操作。图5描绘了数据流505的一部分的表示。数据流描绘数据的水平行，其中每行包括表示来自馈线1、馈线2、......、馈线n的数据，其中每个馈线具有相应的三相数据。所描绘的数据流505表示在时间上基本连续的整个数据流505。图5描绘了在时间t的数字数据以及在时间t之前和之后采集的一些数据行。换句话说，数据流是环形缓冲器，其中数据流中的数据可以被访问一段时间，这取决于数据流的大小(被保存多少时间)以及新数据的添加频率。

在另一个透视图中，如图6所示，数据流是基本连续的，并且不被分割成如图5所示的数据分组。当分析数据流的数据时，FIM检查一个数据流块，它将在特定时间(例如x)提取从所有信道指定时间长度通过的数据。在随后的时间，FIM检查从与t，例如，t+delta不同的时间开始的数据流的另一个数据块。在一种方法中，由于本发明分析数据流505中的数据，所以系统可以分析至少部分重叠的数据块。

存储数据流的这种方法在数据分析中提供增加的灵活性，包括随机访问缓冲器中的数据的能力。通常，在当前分析系统中，数据流经系统，如实际流；系统无法及时备份和检查数据。此外，目前的分析系统不能多次检查数据，也不能重新对准数据。因此，本实施方式在分析数据方面提供了很大的灵活性。在无限的环境中，连续的数据流将被存储并且始终是可访问的。在一种方法中，存储所有信道的六十(60)秒的数据。因此，在数据流的中间，这个时间前后大约有三十(30)秒。

具有存储部分的连续数据流的这种实现创造了本发明的弹性的提高。使用缓冲器来实现数据流的一部分，使得如果计算步骤落后，则不会丢失数据。理想情况下，缓冲器保存数据，直到系统执行需要完成的操作。在实施过程中，FIM使用数据流在一段时间内一次访问流，这可以提供大的数据块。正在处理数据流的FIM进程通常不知道，并且不需要知道数据如何被存储或提供在数据流中。在优选的方法中，FIM采用多线程方法处理数据流中的数据，优选地具有用于每个信道的唯一进程，即每个馈线相位组合。在当前实施方式中，FIM提取数据块，其来自数据流的某个部分。目前，这个块长度设置为4秒，尽管可以设置任何长度。

在本发明的实施例中，FIM寻求检测GLA信号。如上所述，由于信号受到电网特性的影响，可能难以检测到实际的GLA信号。这种困难可以通过FIM和下游发射机之间的不完美的定时同步被放大，使得FIM不知道GLA信号在数据流中的位置，例如处在什么时间。这些效果单独地或组合地也可能使得难以精确地确定产生信号源的馈线相位。

图7描绘了在处理元件634内发生的信号处理。如所指出的那样，模数转换器624从馈线相位接收相应的电流输入和电压参考。ADC产生存储在缓冲器626中的相应数字信号625。处理元件634用于同步缓冲器内的相应数字信号的数据流，之后通过分析数据流来确定电压622和电流620的零交叉。

图8描绘了示出用于检测GLA信号并识别与该信号相关联的馈线和相位的方法的简化数据流程图。从配电网格接收的多个输入信号被数字化以形成数字信号750，其作为时间对准的数据流存储在缓冲器710中。在某些实施例中，时间对准的数据流将包括在变电站测量的电压参考数据766和电流参考数据768。

图8示出了缓冲器710内的时间对准部分数据流752。在本发明的某些实施例中，同时地并行处理时间对准的数据流的对准部分。然而，本领域技术人员将理解的是，对于本发明的所有实施例的操作，这种并行处理不是强制性的。

数据流的时间对准部分的处理通过预处理712进行。预处理例如可包括对数据流进行数字滤波，以便对相应的数字信号进行带通滤波。所得到的带通滤波数字信号754通过相关754进行进一步处理，相关714将各个数字信号与GLA信号756的编码参考副本进行比较。相关714产生数字相关输出信号758，其由后处理步骤718接收。

在某些实施例中，后处理步骤718将提取数字相关输出信号758的包络信号760。对包络信号760进行进一步分析，以评估在分级过程764中分类的某些相关度量762。本领域技术人员将理解的是，额外的度量770可以用于分级过程。进一步评估分类的度量结果724，以识别与馈线相位相对应的结果730，该馈线相位电耦合到发出检测到的GLA信号的下游发射机。

在某些实施例中，如图8所示，对应于馈线相位的数据流部分在开始时间t处被处理。首先，数据被预处理712。通常，该预处理将包括通过带通滤波器运行数据，该带通滤波器去除所需的频带外部的频谱。还可以采用陷波滤波器来滤除所需的频带内的一些不需要的信号，例如谐波、围绕基本频率的信号和/或围绕电气系统的基频谐波的信号。

然后将所得到的预处理信号提供给相关处理714，该相关处理714使用基于FFT的处理，将预处理的时域信号与参考GLA信号进行交叉相关。本领域技术人员将理解的是，可以应用时域和频域交叉相关技术。

然后由相关处理产生的信号被后处理718(在某些情况下采用低通滤波器)，以实现相关信号的包络。来自后处理的所得到的包络信号被进一步处理以导出与GLA信号和参考GLA信号之间的对应程度相关的相关度量的集合。这些度量被存储在数据存储器722中。所得到的相关度量(和潜在的其他度量770)用于对信号进行分级，并且选择最佳信号作为结果730。

图9描绘了用于FIM处理的简化逻辑流程图，用于检测GLA信号并识别信号发生的相位和馈线。本领域技术人员将理解的是，图9所示的处理将以迭代和连续的方式执行。

GLA检测过程部分S1020示出了通过与参考GLA信号的相关来检测GLA信号(如果存在)的一种方法。逻辑流程中遇到的第一个阶段称为GLA检测阶段。在这种阶段中，针对所有馈线相位的用户指定的时域数字样本矩阵，对数据流进行请求。将参考GLA信号与时域样本阵列交叉相关。

在一个实施例中，从该阶段采集的结果度量是波峰因数、峰度、峰值交叉相关值和相对于所请求数据的该峰值的采样数中的一个或多个。本领域技术人员将理解的是，这些度量和其他度量将对应于指标762和指标770。

在一个实施例中，从数据流请求所有馈线相位相关的数据，并将返回的数据切片和给予多个线程。在某些实施例中，要处理的线程和馈线相位信号之间存在一一对应关系。此外，在一些实施例中，与这些处理相关联的线程不需要共享存储器。

每个线程在其相关联的数据切片上执行交叉相关算法。在一个实施例中，数据切片首先通过独立信道调节算法，该算法滤波不想要的噪声效应。在本文的上下文中，这可能包括带内电气系统基本谐波频率。预处理算法可以是静态的或动态的。预处理算法通常包括带通滤波器，例如FIR、IIR和陷波滤波器，但不限于那些滤波器。

然后将经滤波的数据与参考GLA信号交叉相关。在一个实施例中，每个线程具有其自身的参考GLA信号。交叉相关可以在时域或频域中执行。如果在频域中发生交叉相关，则也可以在频域中存储参考GLA信号。

在一个实施例中，保留从交叉相关算法生成的所有样本(称为交叉相关分布)，并提取其包络。用于包络提取的算法可能取决于交叉相关是否发生在时域或频域。

如果在频域中发生交叉相关，则可以使用频域希尔伯特变换来进行包络提取。产生包络交叉相关分布的函数描述如下：令f(·)表示具有时域信号的函数的通用表示，该时域信号作为其时域包络的输入和输出，该算法可由以下等式表示：

f(x*y)＝|IFFFT(Hilbert(X×Y^*))|...................................(4)

其中Hilbert(·)表示频域Hilbert变换器，IFFT(·)表示快速傅里叶逆变换，此为常规做法。

在优选的方法中，应用与每个线程相关联的GLA相关度量函数。更具体地，波峰因数和峰度算法被应用于每个馈线相位信号的交叉相关分布。尽管这些GLA相关度量函数通常不适用于逐个采样运行的系统(因为它们通常需要大量有意义的数据)，但这些函数是可被应用的，因为它们是独立于振幅的，并且能够捕获基础信号的形状。在GLA检测的上下文描述中，当GLA信号存在于数据切片中时，这些函数对于捕获交叉相关分布的强烈度是有效的。

例如，如果x表示在任意馈线相位信号上计算的交叉相关分布，则波峰因数可以如下计算：使得

x＝{x₁，x₂，...，x_n}.................................(5)

成为一个实数序列，然后：

是序列的均方根。有了这个定义，序列x的波峰因数可以表示为：

其中：

x＝{|x₁|，|x₂|，...，|x_n|}..........................................(8)

是绝对值的序列。峰度的定义为：

其中是序列x的平均值。

每个馈线相位信号都基于波峰因数和峰度给出一个分数。然后，基于一个或多个结果度量计算最终得分，其中次级最终得分是欧几里德范数或那些度量的规模范数。获得次级最终得分后，FIM根据其次级最终分数进行信道的分类。在分类之后，FIM对分类表进行标准化，并提供最终得分。

虽然上述讨论是基于使用波峰因数和峰度作为GLA相关度量函数，但是也可以采用其他方式单独地或组合使用。使用波峰因数提供像交叉相关曲线质量一样的信噪比(SNR)，峰度提供交叉相关曲线峰值的度量。其他方法包括但不限于使用偏斜算法。

因此，在应用GLA相关度量函数之后，指示可能存在GLA信号。

如果交叉相关在至少一个信道上达到或超过用户指定的GLA检测阈值电平，则该过程继续到GLA对准过程部分S1024。

GLA检测阈值电平可以被编程到系统的参数中。通常，阈值水平由系统的用户或控制器提供。在另一种方法中，应用自适应学习来确定和设置阈值水平。在一种方法中，阈值水平基于经验证据以建立其价值。一般来说，阈值水平的值基于波峰因数，数量可能随时间而变化，并且可能会根据配电网格的特性而改变。

如果交叉相关不能在所有信道上达到用户指定的阈值水平，则在GLA检测过程部分S1020中重复GLA检测状态。如果没有找到GLA信号，则该过程继续到过程部分S1022，在请求稍后的数据流样本。如果发现GLA信号，则该过程继续到GLA对准过程部分S1024。

在过程部分S1022中，FIM调整正在分析的数据流的开始时间。例如，如果当前数据流的开始时间是x，其中x＝12秒，则x由x delta调整。例如，在一个实施例中，增量x delta可以等于0.25秒，因此x＝12秒+x delta＝12.25秒。

如果在GLA检测期间没有发现GLA信号，则评估数据流的后续部分，再次查看下一个GLA信号。在一个实施例中，时间提前被设置为1/4秒，但是这将由本领域普通人员根据特定应用的要求来配置。时间提前增量以避免丢失存在的GLA信号的方式被选择。

在GLA对准过程中，来自先前对准步骤的消息用于从数据流请求新数据。将新数据的开始与GLA信号在数据流中开始的估计位置对准。在特定实施例中，从GLA信号开始之前的0.5秒的时间请求数据，并且持续足以捕获整个GLA前同步码、数据分组部分和在更远处的其他额外样本的持续时间。

如果启动了GLA对准阶段，则至少有数值证据表明GLA信号存在于至少一个馈线相位信号中，并且与噪声相比具有足够的功率以保证进一步的研究，例如信号在上面GLA检测阈值水平。

如果至少一个信道包含足够的信号，则通过后续处理执行进一步的处理：GLA度量计算和馈线相位确定S1029、电压角度计算和终止S1026以及消息解调S1028。这些测量是完全独立的，因此在一个实施例中可以并行执行。

在看来可能存在GLA信号但是没有发现的情况下，即如果存在足够的能量以使得可以预期GLA信号，但GLA信号并未在GLA对准部分S1024结束时被就鉴别，则处理流程继续到处理部分S1022，其中调整选择时间。

S1026是电压角度测量过程。电压角度测量过程旨在确定在零交叉之间存在时间差值(如果有的话)，即下游发射机发送其信号时以及当变电站接收器接收到信号时。

在优选的方法中，GLA对准过程导致在接收的GLA信号和参考GLA信号之间获得强烈的相关性。当存在强相关信号时，即使系统当前在时间t，FIM可以备份并确定在时间x已经接收到信号。通过GLA信号和参考GLA信号之间的强烈的相关性，当GLA信号到达FIM时可获得精确测量。这种精确的时间测量可用于限制数据流所需的数据范围，以计算适当电压参考的零交叉。这用于执行上述电压角度计算。

在各种实施例中，可以在消歧步骤S1030中使用来自电压角度测量S1026和解调测量S1028的消息。在这种情况下，必须在消歧步骤之前进行电压角度测量和解调测量。

解调过程S1028目的是在多个中心频率上对多个馈线相位上的消息进行解调。中心频率是上下文特定的，并且取决于基础调制方案。在一个实施例中，调制器/解调器(调制解调器)使用单个载波，并且中心频率对应于该载波频率。

在另一个实施例中，调制解调器使用多个载波。在一个实施例中，从数据流请求的数据仅包括数据分组的消息部分，而不是GLA前同步码。在一个实施例中，在所有中心频率上的所有馈线相位上执行解调。在另一个实施例中，仅对其中检测到GLA信号的馈线相位信号进行解调。

对于每个相关馈线相位，可以通过多个中心频率以多种方式来解调。在一个实施例中，在所有中心频率上执行解调，直到超过以解调器为中心的性能度量定义的阈值，在这种情况下终止与信道相关联的解调任务。如果不超过定义的阈值，则保留产生最大解调器为中心度量的中心频率的结果以供后续处理。

在另一个实施例中，在所有中心频率上执行解调，并且在确定事实之后导出正确或最优的中心频率。与前述实施例一样，最佳中心频率来自以解调器为中心的度量的规定。

对于给定的下游传输，可以在任何数量的馈线相位上看到GLA信号，或者在任何数量的馈线相位上看不到GLA信号。导致这种影响的潜在原因是馈线和相位之间的串扰。

解调的有效载荷数据可以包含任何各种类型的消息，包括网格测量值。例如，下游发射机可以被配置成测量本地消耗的电压和功率。

消歧过程的目的是汇总并准备来自GLA对准、电网测量、电压角度测量和解调过程的结果，如穿过所有馈线相位所做的，以为报告做准备。在一个实施例中，所述准备涉及基于从馈线相位的集合结果导出的一个或多个度量来分选所有馈线相位。在另一个实施例中，所述准备包括分别对馈线进行分类和对相位进行分类。

完成消歧过程之后，该过程继续到报告生成过程S1032。报表生成过程使用从消歧过程生成的集合排序的输出结构，将数据格式化为可序列化的数据格式，并保留生成的内容。在一个实施例中，将内容写入磁盘并稍后保存在受管理的数据库中。在另一个实施例中，将内容直接写入被管理的数据库。

在报告生成处理结束时，该处理继续进行GLA检测阶段S1020，齐具有较大的时间调整足以超过当前传输。

虽然已经参考特定示例性实施例描述和示出了本发明，但是应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行许多修改、组合和替换。例如，上面的讨论大多公开了关于TDMA通信系统的本发明的应用，然而本发明并不限于此，并且可以采用其它通信系统，例如FDMA，这将需要修改通信操作和处理反映所选择的通信系统。此外，虽然关于使用GLA信号描述了本发明，但是本发明不限于此，并且可以采用其他适当的数据突发的报头数据与系统中的相应变化来识别和处理所选择的报头数据。因此，本发明不被认为是受前述描述的限制，而是仅由权利要求的范围限制。

Claims (14)

1.一种用于确定一相位线的方法，其中一发射机在该相位线上传递信息，所述方法包括：由一接收机，在多个配电相位线中的一第一配电相位线上，接收由多个发射机的一个发射机发送的一信号的一第一副本；

数字化所述信号的第一副本；

由所述接收机，在所述多个配电相位线中的一第二配电相位线上，接收由这个发射机发送的所述信号的一第二副本；

数字化所述信号的第二副本；

由一处理设备，关联在第一配电相位线上接收的所述信号的第一副本和在第二配电相位线上接收的所述信号的第二副本，和一参考信号；以及

确定这个发射机，在第一配电相位线上而非在第二配电相位线上，发送所述信号。

2.如权利要求1所述的方法，还包括，由所述处理设备，产生由多个线性调频产生的所述参考信号，每个线性调频包括一个信号，该信号横跨一预设的频率范围。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，由多个线性调频产生的所述参考信号还包括，由至少10个线性调频产生所述参考信号，至少10个线性调频的每个横跨一不同的非重叠的预设的频率范围。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，至少10个线性调频的每个横跨一非重叠的预设的50Hz的频率范围。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，在第一配电相位线上检测由这个发射机发送的一个传送的数据分组，所述传送的数据分组位于所述信号后面，并且包括数据，数据量化了由这个发射机产生的测量。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在第一配电相位线上检测由这个发射机发送的所述传送的数据分组还包括，在第一配电相位线上服务变压器的一高压侧，检测在第一配电相位线上服务变压器的一低压侧由这个发射机发射的所述传送的数据分组，其中服务变压器在第一配电相位线上降压。

7.如权利要求1所述的方法，还包括，在一网格图内存储数据，数据用于识别连接到所述第一配电相位线的这个发射机。

8.一种用于确定一相位线的接收机，其中一发射机在该相位线上传递信息，所述接收机包括：一内存；以及

一处理器设备，连接至内存并配置为：

在多个配电相位线中的一第一配电相位线上，接收由多个发射机的一个发射机发送的一信号的一第一副本；

数字化所述信号的第一副本；

在所述多个配电相位线中的一第二配电相位线上，接收由这个发射机发送的所述信号的一第二副本；

数字化所述信号的第二副本；

关联在第一配电相位线上接收的所述信号的第一副本和在第二配电相位线上接收的所述信号的第二副本，和一参考信号；以及

确定这个发射机，在第一配电相位线上而非在第二配电相位线上，发送所述信号。

9.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述处理器设备还配置为，通过产生多个线性调频产生所述参考信号，每个线性调频包括一个信号，该信号横跨一预设的频率范围。

10.如权利要求9所述的接收机，其特征在于，为了产生由多个线性调频产生的所述参考信号，所述处理器设备还配置为，通过产生至少10个线性调频产生所述参考信号，至少10个线性调频的每个横跨一不同的非重叠的预设的频率范围。

11.如权利要求10所述的接收机，其特征在于，至少10个线性调频的每个横跨一非重叠的预设的50Hz的频率范围。

12.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述处理器设备还配置为，在第一配电相位线上检测由这个发射机发送的一个传送的数据分组，所述传送的数据分组位于所述信号后面，并且包括数据，数据量化了由这个发射机产生的测量。

13.如权利要求12所述的接收机，其特征在于，为了检测在第一配电相位线上检测由这个发射机发送的所述传送的数据分组，所述处理器设备还配置为，在第一配电相位线上服务变压器的一高压侧，检测在第一配电相位线上服务变压器的一低压侧由这个发射机发射的所述传送的数据分组，其中服务变压器在第一配电相位线上降压。

14.如权利要求8所述的接收机，其特征在于，所述处理器设备还配置为，在一网格图内存储数据，数据用于识别连接到所述第一配电相位线的这个发射机。