CN109687891B - 一种基于宽带电力线载波台区识别方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于宽带电力线载波台区识别方法，包括：在低压台区建立实时通信的宽带载波通信网络；发送识别信号延伸至台区任何角落，进行台区归属判断；宽带载波通信网络中的所有设备同步到一个共用的时钟NTB；过零点检测实现接收机STA的物理相位识别。本发明基于OFDM调制方式的宽带载波在串扰情况下，可根据信号的强弱，及变压器自身的特征参数，自动识别所在台区，自动选择信自己台区集中器入网，丛技术上具备解决台区串扰问题。

Description

一种基于宽带电力线载波台区识别方法

技术领域

本发明涉及台区识别技术领域，具体为一种基于宽带电力线载波台区识别方法。

背景技术

户变关系是营销系统的基础，户变关系的混乱，会导致营销系统数据的不正确，使得各种任务无法正确执行(如更精细化的线损)。台区串扰是户变关系混乱的主要原因之一。

台区串扰问题一直困扰着载波通信方案。虽然台区之间由于变压器的隔离效果，通讯信号受到很大程度的衰减。台区间的信号仍然通过并行线路串扰、地线、空间辐射等方式造成相互间的影响。尤其是新建的一些高层小区，随着居民户数和每户用电量的增加，一般在同一个配电室中使用多个变压器进行供电。这种设计加剧了台区之间的串扰。

对于单频点的载波通信而言，没有有效的解决机制，临近台区的串扰对于本台区的信号来看就是同频干扰。由于使用同一频率，这种干扰无法消除，只能依赖系统本身退避机制进行避让。目前只能采用人工设置集中器抄读时段，进行分时段抄读。该方案效率低，且需人工干预，导致运维成本增加。

载波通技术实现台区识别技术，采用现有计量自动化设备中载波通信信道，通过通信技术实现台区识别。如某些厂家提出的通过I型集中器载波主节点模块和丛节点模块的通信特征(如通信成功率、通信质量)通过统计和数据滤波等技术实现户变关系识别。据传识别时间大约1个月左右，台区识别成功率太低(60～70％)几乎不可用。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种基于宽带电力线载波台区识别方法，基于OFDM调制方式的宽带载波在串扰情况下，可根据信号的强弱，及变压器自身的特征参数，自动识别所在台区，自动选择信自己台区集中器入网，丛技术上具备解决台区串扰问题，能有效的解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于宽带电力线载波台区识别方法，包括：

在低压台区建立实时通信的宽带载波通信网络；

发送识别信号延伸至台区任何角落，进行台区归属判断；

宽带载波通信网络中的所有设备同步到一个共用的时钟NTB；

过零点检测实现接收机STA的物理相位识别；

优选地，所述台区归属判断的方法包括：

发射机CCO发射特征信号，接收机STA通过接收干扰信号，采用OFDM电力线宽带载波信号为基础和干扰信号相结合方式，判断所述特征信号是否为台区的设备发出。

优选地，CCO设备为整个宽带电力线载波维护一个32位的计时器NTB_CCO。

优选地，任何STA设备接入宽带载波通信网络时，始终必须同步到NTB，宽带载波通信网络中的所有STA设备同步维护一个32位的计时器NTB_STA，时钟计时器NTB_STA在频率和绝对值上与计时器NTB_CCO保持同步。

优选地，所述台区包括工频干扰信号台区和无扰台区。

优选地，所述台区为无扰台区时，还包括：

CCO定时发起收集识别站点“过零点时刻及偏差”信息；

CCO把收集到的“过零点时刻及偏差”信息，结合被识别模块的宽带网络通信参数进行数字滤波，识别结果成功后经过多次回归确认，CCO向集中器输出正确可信的识别结果。

优选地，所述宽带网络通信参数包括：通信拓扑信息、通信信道品质和通信信道成功率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明基于OFDM调制方式的宽带载波在串扰情况下，可根据信号的强弱，及变压器自身的特征参数，自动识别所在台区，自动选择信自己台区集中器入网，丛技术上具备解决台区串扰问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中标号：

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1，本发明提供了一种基于宽带电力线载波台区识别方法，针对远程抄表业务，与窄带标准相比，抗噪声性能更好，并且提供了更高的带宽，对于网络维护及国网抄表相关的各种应用提供了更好的支持，包括四个部分：

1、基于OFDM通信技术的宽带电力线载波，在低压台区建立实时通信的宽带载波通信网络；

宽带载波OFDM技术抗噪声与抗信道衰落能力,解决了在PLC信道衰减及阻抗特征共同影响下的频率选择性衰落,通过信息分集拷贝，将信息备份到不同频段，用于抵抗不同特性的频率选择性衰落信道，增强通信鲁棒性。采用动态选择子载波方案，评估出信道各频段衰减噪声特性，自适应选择可靠的载波用于通信数据传输。

2、发送识别信号延伸至台区任何角落，进行台区归属判断；

采用OFDM电力线宽带载波信号为基础和干扰信号相结合方式进行台区归属判断，主设备(发射机/CCO)发射特征信号，接收方(接收机/STA)通过接收干扰信号，并判断这信号是否为本台区设备发出。

3、宽带载波通信网络中的所有设备同步到一个共用的时钟NTB；

宽带载波通信网络中的所有设备必须同步到一个共用的时钟此时钟通信行业叫网络基准时间(Network Time Base，NTB)。

CCO模块为整个宽带电力线载波维护一个32位的时钟计时器。

任何STA设备接入宽带载波通信网络时，始终必须同步到NTB，宽带载波通信网络中的所有STA设备同步维护一个32位的计时器NTB_STA，时钟计时器NTB_STA在频率和绝对值上与计时器NTB_CCO保持同步。

4、过零点检测实现接收机STA的物理相位识别；

过零点检测是物理相位识别和网络同步的基础，在50Hz的电力线上，一个电力线周期是指一个正弦波的周期20ms。采集过零NTB的时刻，与理论过零时刻的偏差，必须保证在±1.2ms以内。也是变压器自身的特征参数采集的基础。

台区包括工频干扰信号台区和无扰台区。

台区为无扰台区时，用计量自动化现有标准规定的宽带载波通信模块，通过特有的通信算法实现无扰技术的台区识别；无需添加任何外扩设备，所有识别技术都在宽带载波通信模块中实现，CCO把识别结果上报给集中器或智能化运维设备，还包括：

CCO定时发起收集识别站点“过零点时刻及偏差”信息；

CCO把收集到的“过零点时刻及偏差”信息，结合被识别模块的宽带网络通信参数进行数字滤波，识别结果成功后经过多次回归确认，CCO向集中器输出正确可信的识别结果；宽带网络通信参数包括：通信拓扑信息、通信信道品质和通信信道成功率。

无扰台区识别归一化指标：

识别成功率>95％；一次识别时间<24x3小时；识别过程中不影响计量自动化业务；识别模块支持宽带互联互通标准。

本发明还该提供了一种基于高速载波拓扑信道参数的无扰台区识别机制，基于宽带载波通信优势，可采用计量自动化现有宽带载波通信模块，通过特有的通信算法实现无扰技术的台区识别；该方案无需添加任何外扩设备，识别算法内嵌标准宽带载波通信模块中。

基于低压宽带载波拓扑网络，CCO和STA站点之间建立微秒的NTB时钟，做全网时钟同步。每个STA站点检测工频过零时刻与NTB时钟的差值，CCO定时收集并管理STA站点过零时刻及偏差信息，结合变压器特性，进行精准相位过零分析。

改进原无扰方案对通信信道成功率和网络拓扑参数不全面的特点，解决无法实现对信道参数全面细化分析弊端。该方案CCO结合被识别STA的NTB时钟过零偏差、通信拓扑信息、信道参数、等特性因素，加入站点的电气特征量(电压、相角)进行数字滤波和建模分析。

SNR即信噪比，是信号强度和噪声的比值，主要受信道里面的衰减和噪声的影响。而电力线里面，影响信号传输的主要两个因素就是衰减和噪声。在同一条线上，信号传输距离越短，经过的衰减和噪声就越小，信噪比就比较大。而且，信号通过空间耦合时，衰减也是比较大的。现场环境特点，一般地，单个台区的线路是相通且距离较近的，与邻台区是不相通或者距离较远的。因此站点评估本台区的信噪比会比邻台区大一些。再通过对大量数据进行统计挖掘，即可进行高准确率的台区识别。

识别过程如下：

站点组网时，站点时钟同步到本网络；

站点在全时段(组网和入网时)收集STA站点邻居节点的信噪比(SNR)；

由于所有站点都具备网络ID属性，STA站点收集邻居站点(SNR)按网络ID分组，同时通过STA过零电路获得STA站点工频过零信号偏差进行相关性分析；

相关系数根据站点拓扑层级和通信成功率动态综合判断，进行台区属性区分(本台区、非本台区、未识别台区)；

此过程由于加入大量的大数据分析所以时间比较长一般以天为识别周期对于未识别的台区站点加入站点的电气特征量(电压、相角)。由于供电网络重载时，站点(电压、相角)相关性更强。载波网络通过CCO发送采集信号，宽带载波主动采集电气特征量(电压、相角)量，采集时钟采用NTB时钟同步。对未识别站点进行重载条件下(电压、相角)相关性判断。

区识别结果，非本台区站点采用主动上报方式上报到集中器，CCO模块模块案测量点存储识别结果(本台区、非本台区、未识别)供集中器和主站查询。

该方案技术，可解决原有台区识别方案产生电网噪声、识别效率低下、无法全网自动识别的弊端，基于宽带的台区技术可以支持全网节点自动识别、对大数据量、信道参数的统计分析，提高识别准确率，可以改善现有的户变关系混乱问题，可以实现未识别率成功率<5％，实现识别失败率<0.1％,一次识别时间<24小时。

基于高速载波户变关系识别技术，采用现有的高速载波模块，在升级软件的情况下实现大部分台区的在线台区识别，通过在远程主站扩展台区通信的网管功能(通信拓扑、通信成功率、通信路由变化次数等)结合抄表成功率、台区线损偏差、停电管理系统和台区供电特征综合判断可疑台区；对可疑台区采用台区识别仪进行有扰全网识别对重点关注用户进行单点识别。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种基于宽带电力线载波台区识别方法，其特征在于：包括：

在低压台区建立实时通信的宽带载波通信网络；

发送特征信号延伸至台区任何角落，进行台区归属判断；所述台区归属判断的方法包括：发射机CCO发射特征信号，接收机STA通过接收干扰信号，采用OFDM电力线宽带载波信号为基础并和干扰信号相结合方式，判断所述特征信号是否为台区的设备发出；

宽带载波通信网络中的所有设备同步到一个共用的时钟NTB；发射机CCO为整个宽带载波通信网络维护一个32 位的计时器NTB_CCO；

任何接收机STA接入宽带载波通信网络时，始终必须同步到NTB，宽带载波通信网络中的所有接收机STA同步维护一个32位的计时器NTB_STA，计时器NTB_STA在频率和绝对值上与计时器NTB_CCO保持同步；

过零检测实现接收机STA的物理相位识别；

当所述台区为无扰台区时，所述过零检测实现接收机STA的物理相位识别包括：

基于宽带载波通信网络，发射机CCO和接收机STA之间建立微秒的NTB时钟，并做全网时钟同步，每个接收机STA检测工频过零时刻与微秒的NTB时钟的差值，接收机STA在全网时段收集其邻居节点的信噪比，同时通过STA过零电路获得接收机STA工频过零信号偏差，并进行相关性分析，发射机CCO定时收集并管理接收机STA的过零时刻及偏差信息；

发射机CCO把收集到的所述过零时刻及偏差信息，结合所述无扰台区宽带网络通信参数进行数字滤波，识别结果成功后经过多次回归确认，发射机CCO向集中器输出正确可信的识别结果。

2.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波台区识别方法，其特征在于：所述台区包括工频干扰信号台区和无扰台区。

3.根据权利要求1所述的一种基于宽带电力线载波台区识别方法，其特征在于，所述宽带网络通信参数包括：通信拓扑信息、通信信道品质和通信信道成功率。

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