CN108777587A - 一种电力线宽带载波通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电力线宽带载波通信方法，包括以下步骤：步骤一，采用正交频分复用技术，在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并行传输各子载以抑制无线信道的时间弥散所带来的符号门干扰；步骤二，利用时分多址把时间分割成互不重叠的时段，再将时段分割成互不重叠的时隙，依据时隙区分来自不同地址的用户信号以完成多址连接；步骤三，根据电力线路的负载特性，采用数据分段、重组和重传机制，提高信息数据传输的稳定性和准确率；步骤四，采用TCP或IP网络技术进行宽带载波通信。本发明的宽带载波技术适用于2MHz～12MHz的通信频段，拥有强大的稳定性和纠错能力，可大幅提高电力系统统一化管理水平。

Description

一种电力线宽带载波通信方法
技术领域
本发明属于电力计量技术领域，尤其涉及一种电力线宽带载波通信方法。
背景技术
目前，在电力系统中，电能表、采集器和集中器之间的通信主要包括无 线微功率通信、窄带载波通信和485通信等，无线微功率技术的传输信号可 靠性差，窄带载波通信技术仍然不能完全实现通信的实时性和准确性，485 通信需要建设专门的通信线路，因此该领域内目前的发展概况和解决方案都 存在固有的缺陷和局限性。
窄带电力载波通信技术在10kHz～500KHz频段内通信，是以已经架设好 的用电电力线路进行数据传输和通信的技术。抗干扰和抗串扰能力差，在通 信实时性上存在瓶颈，无法完成电力系统检测中的“全费控”和“全采集” 等要求。
例如，一方面，窄带载波通信技术在噪音和阻抗等方面有着无法规避的 技术瓶颈，其利用10kHz～500KHz频段进行通信，核心的单频点载波技术， 在实际使用过程中通信成功率无法完全保证，在抗干扰、抗噪音和抗衰减能 力上都有着很大不足和局限性，通讯实时性差，在本质上无法完全消除频率 选择性噪音干扰。另一方面，微功率无线通信技术也存在以下缺陷：受建筑 物等障碍物的影响严重，无法完全覆盖整个通信区域，受天气影响大，在雷 雨天气通信成功率会受到严重影响，抵抗其它无线通信干扰能力弱。
发明内容
为解决上述现有技术中的问题，本发明提供了一种电力线宽带载波通信 方法，以为电力线载波通信提供安全、稳定、双向和高速的数据通信。
为实现上述目的，本发明的电力线宽带载波通信方法的具体技术方案如 下：
一种电力线宽带载波通信方法，包括以下步骤：步骤一，采用正交频分 复用技术，在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用 一个子载波进行调制，并行传输各子载以抑制无线信道的时间弥散所带来的 符号门干扰；步骤二，利用时分多址把时间分割成互不重叠的时段，再将时 段分割成互不重叠的时隙，依据时隙区分来自不同地址的用户信号以完成多 址连接；步骤三，根据电力线路的负载特性，采用数据分段、重组和重传机 制，提高信息数据传输的稳定性和准确率；步骤四，采用TCP或IP网络技 术进行宽带载波通信。
进一步，电力线宽带载波通信的通信频段为2MHz～12MHz。
进一步，在步骤一中，在每个子信道上并行传输数据进行调制，根据子 信道上产生的谐波干扰做出自动调整以抵抗多台区串扰技术。
进一步，步骤一中，子载波支持二进制相移键控、正交相移键控。
进一步，在步骤三与步骤四之间还包括以下步骤，采用循环冗余校验和 前向纠错校验以确保数据传输的准确性。
进一步，在步骤三中，采用三重数据加密算法以提高数据传输的安全性。
本发明的宽带载波技术适用于2MHz～12MHz的通信频段，拥有强大的 稳定性和纠错能力，可以大幅提高电力系统统一化管理水平和提升电力用电 服务质量，真正意义上实现了“全采集”和“全费控”，可显著改善电网的 “抄通率”和“费控率”等参数，并且在多台区线损计算和多台变信号抗串 扰等方面有着优异表现。
本发明的具有以下优点：
1)可为用电信息采集系统提供安全、稳定、双向和高速的数据通信通道， 为电量信息实时高速采集和数据应用传输提供了可靠保证，使系统中的采集 器、集中器和电表等终端设备在用户和监测单位之间组成可以即时互动的网 络。
2)在提高通信稳定可靠性的基础上，电力采集监测单位可以更有效地、 全方位地对用电系统进行采集、统计、分析和评定，实时掌握线路以及用户 的用电情况，避免电力设备过载和电能质量恶化等不良甚至极端情况的出现。
3)可使监控单位能够更好地根据上传的数据、事件和信息对设备故障和 用电分布等做出准确判断和把控。在采用宽带通信技术的基础上，可以保证 设备全部在网，保证长时间的稳定抄读和事件主动上报，使得后台主站的召 测和费控等操作能够可靠进行，为建设“全采集”功能的坚强智能电网提供 有力保障。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面对本发明的电力线宽 带载波通信方法做进一步详细的描述。
本发明的电力线宽带载波通信方法包括以下步骤：
步骤一，采用正交频分复用技术，在频域内将给定信道分成许多正交子 信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，各子载被并行传输，抑制 无线信道的时间弥散所带来的符号门干扰。也即将高速数据信号转换成并行 的子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。
正交信号可以通过在接收端采用相关技术调制分开，这样可以减少子信 道之间的相互干扰(ISI)，具有“平坦性衰落性质”的所有子信道之间的相互 干扰可以有效抑制，每个子信道的频率带宽占原有信道带宽的比例很小，更 加容易做到信道均衡，从而消除码间串扰。
优选地，子载波自适应支持BPSK、QPSK、8QAM、16QAM、64QAM。 其中BPSK是指二进制相移键控，是把模拟信号转换成数据值的转换方式之 一，利用偏离相位的复数波浪组合来表现信息键控移相方式。QPSK是指正 交相移键控，是一种数字调制方式，分为绝对相移和相对相移两种，由于绝 对相移方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式 (DQPSK)。QAM是指正交振幅调制。
步骤二，利用时分多址，把时间分割成互不重叠的时段(帧)，再将帧 分割成互不重叠的时隙(信道)，时隙与用户具有一一对应关系，依据时隙 区分来自不同地址的用户信号，从而完成的多址连接。
步骤三，根据电力线路的负载特性，采用数据分段、重组和重传机制， 提高信息数据传输的稳定性和准确率。采用高级加密标准/三重数据加密算法 /DES数据加密算法，支持三重数据加密，基于排列和置换运算的高级加密标 准加密，提高了数据传输的安全性。
步骤四，采用循环冗余校验(CRC)和前向纠错(FEC)校验设计，以 确保数据传输的准确性。前向纠错是指在发送端对信源信息进行一定形式的 编码(如BCH编码、R-S编码)，然后用新的编码流进行传输，在接收端再 进行解码与纠错，以此获得增益从而增加系统的传输距离。CRC即循环冗余 校验码，是数据通信领域中一种常用而且有效的校验码，通过对照校验位字 节与实际报文从而判断该帧数据是否传送正常。
步骤五，采用TCP/IP网络技术进行宽带载波通信，物理层(PHY)、介 质访问控制层(MAC)、适配层(ADP)、网络层(NET)、应用层(APP) 等，各层的完整性和稳定性保证了数据传输的可靠性，也即通信帧结构采取 高可靠性和高稳定性设计，适用于复杂的电力线路。
本发明的电力线宽带载波通信方法支持TDMA(时分多址)和CSMA(载 波侦听多路访问)通信机制，可以根据不同情况实现信道利用最大化，支持 QoS技术，为电力网络通信提供更好的服务。带宽范围内频段自动快速组网、 路径寻址灵活，多路径动态自适应能力强，自动完成中继功能，最大可拓展 为15级中继。采用实时动态宽带协调机制，在频分和时分的基础上确保通讯 信道的通畅。不同台区以及子网之间配置相互独立的网络标识号，避免了相 互冲突和干扰。
此外，产品设计上充分考虑了硬件防护性能，保护元器件的使用和隔离 设计使得本产品能够在谐波和脉冲干扰的环境下正常稳定地运行。
本发明的电力线宽带载波通信方法采用正交频分复用技术，正交频分复 用技术可在2MHz～12MHz通信频段自适应，超宽频段为通信传输提供了更 多的传输子信道，在每个子信道上并行传输数据进行调制，根据子信道上产 生的谐波干扰做出自动调整，抗多台区串扰技术，定义网络中随机产生并且 唯一的ID号，在动态协调过程中，保证电网信道的独立与互不干扰。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉 的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行 各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例 进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此， 本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范 围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种电力线宽带载波通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，采用正交频分复用技术，在频域内将给定信道分成许多正交子信道，在每个子信道上使用一个子载波进行调制，并行传输各子载以抑制无线信道的时间弥散所带来的符号门干扰；
步骤二，利用时分多址把时间分割成互不重叠的时段，再将时段分割成互不重叠的时隙，依据时隙区分来自不同地址的用户信号以完成多址连接；
步骤三，根据电力线路的负载特性，采用数据分段、重组和重传机制，提高信息数据传输的稳定性和准确率；
步骤四，采用TCP或IP网络技术进行宽带载波通信。
2.根据权利要求1所述的电力线宽带载波通信方法，其特征在于，电力线宽带载波通信的通信频段为2MHz～12MHz。
3.根据权利要求1所述的电力线宽带载波通信方法，其特征在于，在步骤一中，在每个子信道上并行传输数据进行调制，根据子信道上产生的谐波干扰做出自动调整以抵抗多台区串扰技术。
4.根据权利要求1所述的电力线宽带载波通信方法，其特征在于，步骤一中，子载波支持二进制相移键控、正交相移键控。
5.根据权利要求1所述的电力线宽带载波通信方法，其特征在于，在步骤三与步骤四之间还包括以下步骤，采用循环冗余校验和前向纠错校验以确保数据传输的准确性。
6.根据权利要求1所述的电力线宽带载波通信方法，其特征在于，在步骤三中，采用三重数据加密算法以提高数据传输的安全性。
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