CN111884681A - 一种基于电力线载波的智能分布式速动型fa通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法。该通信方法依靠现有的10KV线路(或环网柜地缆屏蔽层)进行通信，可在光纤(无线)通信无法完成的环境(桥梁、河流、山区等)，替换光纤(无线)进行通信，保障变电站智能分布式FA系统的快速动作，能保证FA设备间正常链路保持，并能在故障出现时，通过识别智能分布式FA的数据进行选择性传输，以便节省带宽，减少速动型FA的响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及宽带载波领域，具体是一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法。
背景技术
馈线自动化(FA,Feeden Autonation)是指变电站出线到用户用电设备之间的馈电线路自动化，主要用于用电检测、运行数据汇总，另外，馈线自动化也用于事故状态下的故障检测、隔离及供电恢复。
本方法应用电力线载波替代光纤或网线线路，完成智能分布式速动型FA通信系统。
智能分布式速动型FA通信由于需要响应速度较高，因此较为理想的通信介质是光纤或网线，但是上述两种介质受到现场实际供电环境的限制，有些应用场景下，无法进行铺设，这时可考虑使用电力线载波技术进行通信方案的设计。现有技术瓶颈局限在FA系统对于故障检测及隔离的响应速度要求较高(小于200ms)，电力线载波速度无法满足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法，通过对电力线载波技术与馈线终端的融合，能够达到完成智能分布式速动型FA的响应需求。
为实现上述目的，本发明提供一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法，包括2种情况的通信方法，具体如下：：
情况1：馈线终端发送链路保活帧。馈线终端通过网口与电力线载波机连接，电力线载波机通过信号线连接耦合器，通过耦合器发送调制的电力线载波信号，对端耦合器收到电力线载波信号后，进行解调，还原回馈线终端的原始信号，电力线载波机将原始信号通过网口传输给对端馈线终端，构成信息交互通信路径；链路保活帧按照此信息交互通信路径进行传输；
情况2：在10KV线路或者环网柜线路发生故障时，电力线载波机通过智能分布式速动型FA的判决数据进行分析，过滤掉TCP/IP协议中正常发送的ACK应答帧，将ACK应答帧采用电力线载波机代回的方式进行回复，以节省带宽和时间，将ACK的应答机制用载波机自身协议替代，保证ACK响应的数据帧正确发送到对端馈线终端的网口。
所述信息交互通信路径为：智能分布式速动型FA设备之间有相应的链路保活帧，电力线载波机要对收到的数据进行信息处理，以保证馈线终端的链路连接正常，保证馈线终端的链路保活帧不丢失，保证故障检测数据不丢失；
所述信息处理方式如下：
1)电力线载波机能够识别链路保活帧，当检测到数据保活帧，将其通过电力线载波发送过去；
2)电力线载波机能够识别智能分布式速动型FA的故障数据帧，当检测到故障数据帧时，优化掉故障数据帧的ACK确认帧，只传输故障数据帧的有效数据；
3)优化掉的故障数据帧的ACK确认帧，电力线载波机将通过载波上的数据确认机制，保证故障数据帧的有效数据传输到对端电力线载波机；
4)对端电力线载波机收到故障数据帧的有效数据后，将其发送到与之相连接的馈线终端。
本发明通过电力线载波机与馈线终端、工业以太网交换机(以下简称交换机)配合，能够实现智能分布式速动型FA系统的通信。
每个馈线终端通过以太网与相邻馈线终端通信，例如，城市改造时，在桥梁两端架设馈线终端，无法施工安装光纤(或网线)时，此时可使用10KV线路(或地缆屏蔽层)进行电力线载波通信。
当所述馈线终端检测到其所在线路发生瞬间故障、永久故障时，会通过以太网进行相邻节点间的通信询问，通信方式使用以太网TCP/IP协议发送私有协议。
附图说明
图1为基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法的应用环境说明示例图。
图2为基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法的系统原理框图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本发明的实施例：
电力供应方向位于馈线终端1的左侧(虚线方框内)，发明对以太网数据帧进行了处理。
FA正常链路保活帧的处理方式：
下面描述馈线终端1与馈线终端2的通信实施流程：
如图1所示，馈线终端1发送的TCP/IP报文被电力线载波机A1接收到，电力线载波机A1转换成电力线载波信号，将信息传输到电力线载波机B1，电力线载波机B1将这个信息还原回TCP/IP报文，发送给馈线终端2。
馈线终端2根据收到的TCP/IP报文进行TCP/IP的ACK应答，电力线载波机B2收到应答后，转换成电力线载波信号，将信息传输到电力线载波机A1，电力线载波机A1将这个信息还原回TCP/IP报文，发送给馈线终端1。
以此类推，馈线终端2与馈线终端3，馈线终端3与馈线终端4通信方式与上述相同。
FA动作时的报文处理方式：
故障出现在地缆1处，则馈线终端1会监测到故障，馈线终端1发送询问帧，馈线终端2接收此询问帧并应答。基于TCP/IP协议的通信帧如下：
1)馈线终端1----发送询问帧；
2)馈线终端2----ACK应答帧；
3)馈线终端2----发送回复帧；
4)馈线终端1----ACK应答帧；
此种故障：帧2)由电力线载波机A1代替回复，帧4)由电力线载波机B1代替回复。因此，实际在地缆1上传输的信息为帧1)和帧3)。
故障出现在地缆2处，馈线终端1和馈线终端2检测到故障，馈线终端1和馈线终端2同时发送询问帧，基于TCP/IP协议的通信帧如下：
1)馈线终端1---->向馈线终端2发送询问帧(与帧5)同时发送)；
2)馈线终端2---->向馈线终端1发送ACK应答帧；
3)馈线终端2---->向馈线终端1发送回复帧；
4)馈线终端1---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
5)馈线终端2---->向馈线终端1发送询问帧(与帧1)同时发送)；
6)馈线终端1---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
7)馈线终端1---->向馈线终端2发送回复帧；
8)馈线终端2---->向馈线终端1发送ACK应答帧；
9)馈线终端2---->向馈线终端3发送询问帧(与帧1)同时发送)；
10)馈线终端3---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
11)馈线终端3---->向馈线终端2发送回复帧；
12)馈线终端2---->向馈线终端3发送ACK应答帧；
此种故障：帧2)由电力线载波机A1代替回复，帧4)、帧6)由电力线载波机B1代替回复，帧8)和帧10)由电力线载波机A2代替回复，帧12)由电力线载波机B2代替回复。因此，实际在地缆1、地缆2上传输的信息为帧1)、帧3)、帧5)、帧7)、帧9)和帧11)。
故障出现在地缆3处，则终端1、终端2和终端3检测到故障，终端1、馈线终端2和馈线终端3同时发送问询帧，基于TCP/IP协议的通信帧如下：
1)馈线终端1---->向馈线终端2发送询问帧(帧1)、帧5)、帧9)、帧13)和帧17)同时发送)；
2)馈线终端2---->向馈线终端1发送ACK应答帧；
3)馈线终端2---->向馈线终端1发送回复帧；
4)馈线终端1---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
5)馈线终端2---->向馈线终端1发送询问帧(帧1)、帧5)、帧9)、帧13)和帧17)同时发送)；
6)馈线终端1---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
7)馈线终端1---->向馈线终端2发送回复帧；
8)馈线终端2---->向馈线终端1发送ACK应答帧；
9)馈线终端2---->向馈线终端3发送询问帧(帧1)、帧5)、帧9)、帧13)和帧17)同时发送)；
10)馈线终端3---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
11)馈线终端3---->向馈线终端2发送回复帧；
12)馈线终端2---->向馈线终端3发送ACK应答帧；
13)馈线终端3---->向馈线终端2发送询问帧(帧1)、帧5)、帧9)、帧13)和帧17)同时发送)；
14)馈线终端2---->向馈线终端3发送ACK应答帧；
15)馈线终端2---->向馈线终端3发送回复帧；
16)馈线终端3---->向馈线终端2发送ACK应答帧；
17)馈线终端3---->向馈线终端4发送询问帧(帧1)、帧5)、帧9)、帧13)和帧17)同时发送)；
18)馈线终端4---->向馈线终端3发送ACK应答帧；
19)馈线终端4---->向馈线终端3发送回复帧；
20)馈线终端3---->向馈线终端4发送ACK应答帧；
此种故障：帧2)由电力线载波机A1代替回复，帧4)、帧6)由电力线载波机B1代替回复，帧8)和帧10)由电力线载波机A2代替回复，帧12)和帧14)由电力线载波机B2代替回复，帧16)和帧18)由电力线载波机A3代替回复，帧20)由电力线载波机B3代替回复。因此，实际在地缆1、地缆2和地缆3上传输的信息为帧1)、帧3)、帧5)、帧7)、帧9)、帧11)、帧13)、帧15)、帧17)和帧19)。
如图2所示，馈线终端1，馈线终端2和馈线终端3分别为具有速动型FA功能的馈线终端。
电力线载波机A1与馈线终端1通过以太网线连接。
电力线载波机B1和电力线载波机A2连接以太网交换机A，以太网交换机A与馈线终端2相连。
电力线载波机B2与电力线载波机A3连接以太网交换机B，以太网交换机B与馈线终端3相连。
电力线载波机B3与馈线终端4通过以太网线连接。
电力线载波机A1与电力线载波机B1，电力线载波机A2与电力线载波机B2，电力线载波机A3与电力线载波机B3各自为一对通信设备，相互通信。
电力线载波机A1不与除电力线载波机B1外的电力线载波机通信。以此类推，电力线载波机A2，电力线载波机A3也是与各自配对设备通信。
电力线载波机A1与电力线载波机B1通信频段为0.7MHz-3MHz。
电力线载波机A2与电力线载波机B2通信频段为3MHz-6MHz。
电力线载波机A3与电力线载波机B3通信频段为0.7MHz-3MHz。
系统所述的耦合器，通过载波信号线向上连接各自电力线载波机，向下连接到地缆屏蔽层。
Claims (3)
1.一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法，其特征在于，包括2种情况的通信方法，具体如下：
情况1：馈线终端发送链路保活帧，馈线终端通过网口与电力线载波机连接，电力线载波机通过信号线连接耦合器，通过耦合器发送调制的电力线载波信号，对端耦合器收到电力线载波信号后，进行解调，还原回馈线终端的原始信号，电力线载波机将原始信号通过网口传输给对端馈线终端，构成信息交互通信路径；链路保活帧按照此信息交互通信路径进行传输；
情况2：在10KV线路或者环网柜线路发生故障时，电力线载波机通过智能分布式速动型FA的判决数据进行分析，过滤掉TCP/IP协议中正常发送的ACK应答帧，将ACK应答帧采用电力线载波机代回的方式进行回复，以节省带宽和时间，将ACK的应答机制用载波机自身协议替代，保证ACK响应的数据帧正确发送到对端馈线终端的网口。
2.根据权利要求1所述的一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法，其特征在于，所述的信息交互通信路径为：智能分布式速动型FA设备之间有相应的链路保活帧，电力线载波机要对收到的数据进行信息处理，以保证馈线终端的链路连接正常，保证馈线终端的链路保活帧不丢失，保证故障检测数据不丢失。
3.根据权利要求2所述的一种基于电力线载波的智能分布式速动型FA通信方法，其特征在于，所述信息处理的方式如下：
1)电力线载波机识别链路保活帧，当检测到数据保活帧，将其通过电力线载波发送；
2)电力线载波机识别智能分布式速动型FA的故障数据帧，当检测到故障数据帧时，优化掉故障数据帧的ACK确认帧，只传输故障数据帧的有效数据；
3)优化掉的故障数据帧的ACK确认帧，电力线载波机将通过载波上的数据确认机制，保证故障数据帧的有效数据传输到对端电力线载波机；
4)对端电力线载波机收到故障数据帧的有效数据后，将其发送到与之相连接的馈线终端。
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