CN114448467A - 一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统 - Google Patents

一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统，包括：利用归类模块对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及STA信息进行归类处理；根据集中器CCO的信息归类划分，利用第一选择模块在多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO；根据STA的信息归类划分，利用第二选择模块在目标集中器CCO中选择目标STA；利用第一处理模块处理通过电力载波通信系统获取目标集中器CCO对应的目标STA信息；利用第二处理模块更新处理STA信息所对应的通信模型数据，根据通信模型数据确定STA的管理信息。本发明可以解决电力载波通信系统在管理上的困难问题，能够在统一的控制下对发送端和接收端的信号进行调整和修正，降低安装成本，加大传输距离，增强安全性。

Description

一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统
技术领域
本发明涉及电力通信的技术领域，尤其涉及一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统。
背景技术
电力载波通信是利用工频电能传输线路作为传输媒介、是电力系统特有的一种通信方式。在商业领域，开发利用现有的民用低压电力网络进行高速、实时数据通信具有可靠性高、不用重新布线、使用方便和覆盖面广等优点而倍受关注。信息处理容量的爆炸对数据传输方法提出了更大的要求，运用新的传输媒介例如通信卫星和光纤能够处理较长距离的通信，但十分昂贵，而传统的电话线、红外线、双绞线、同轴电缆只能够满足短距离的信号传输，固态电路的发展提出电力线载波通信系统。
在这种传输方式中，用于信号传输的介质已经存在，无须再投入大量资金进行基础设施建设；并且通过电力线可以访问连接在它上面的任意通信设备，因此，考虑使用到处可见的电力线作为传输介质的想法是很有诱惑力的。在一座办公大楼中，采用这种方式传输低带宽的数字或模拟数据是个可行的方式。这个想法虽然在原理上并不新，但主要由于电力线高压的危险性，电力线用于载波传输在商业上投入使用是很困难的。
在双碳政策下，对电网提出了建设新一代电力系统的要求，电力载波通信是新一代电力信通的重要底层通信支撑。电力载波通信主要有集中器CCO和终端STA组成，每一个电力站点都涉及到多个集中器CCO和多个终端STA，其管理困难。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明解决的技术问题是：信息处理容量对数据传输方法有更大的要求，运用新的传输媒介成本昂贵，而传统的技术只能满足短距离的信号传输，由于电力线高压的危险性，电力线用于载波传输在商业上投入使用管理是很困难的。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：利用归类模块对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及电力载波通信系统中的STA信息进行归类处理；根据集中器CCO的信息归类划分，利用第一选择模块在多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO；根据STA的信息归类划分，利用第二选择模块在目标集中器CCO中选择目标STA；利用第一处理模块处理通过电力载波通信系统获取目标集中器CCO对应的目标STA信息；利用第二处理模块更新处理STA信息所对应的通信模型数据，根据通信模型数据确定STA的管理信息。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统的一种优选方案，其中：集中器CCO信息包括，电力载波通信系统所处的电力台区站点数据以及电力载波通信系统中的电功率数据、电能质量数据、环境数据、资产编号数据。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：STA信息包括，ABC三相瞬时电压数据、ABC三相瞬时电流数据、ABC三相有功功率以及ABC三相无功功率。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：通过归类模块100进行归类的处理过程及结果包括，通过归类处理得到集中器CCO划分、STA划分；集中器CCO划分是通过多个电力载波通信系统的集中器CCO信息输入第一归类算法单元，得到第一归类算法单元输出的大于等于一个集中器CCO划分；STA划分是通过集中器CCO划分中所包括的电力载波通信系统的STA信息，分别输入至第二归类算法单元，得到第二归类算法单元输出的集中器CCO划分中电力载波通信系统所对应的大于等于一个STA划分。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用第一选择模块200在多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO的过程包括，按照集中器CCO划分对应的第一比例，在集中器CCO划分中选择第一比例对应的集中器CCO，得到目标集中器CCO。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用第二选择模块300在目标集中器CCO中选择目标STA的过程包括，按照STA划分对应的第二比例，在目标集中器CCO的STA中，选择第二比例对应的STA，得到目标STA。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用第一处理模块400处理信息的过程包括，当目标集中器CCO处于过载状况，电力载波通信系统处于丢包率大于预设值的工作状态时，获取目标集中器CCO对应的目标STA信息。
作为本发明所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用第二处理模块500处理STA信息包括，按照预设时长，更新目标集中器CCO对应的目标STA信息，通过通信模型数据确定STA的管理信息。
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电力载波通信系统的数字孪生调控系统，其特征在于，包括：归类模块100，用于对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及电力载波通信系统中的STA信息进行归类处理；第一选择模块200与归类模块100相连接，用于根据归类模块100的划分结果，在多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO；第二选择模块300与归类模块100、第一选择模块200相连接，用于根据STA的信息归类划分结果，在目标集中器CCO中选择目标STA；第一处理模块400与第二选择模块300相连接，用于处理电力载波通信系统获取目标集中器CCO对应的目标STA信息；第二处理模块500与第一处理模块400相连接，用于更新处理STA信息所对应的通信模型数据。
本发明的有益效果：本发明可以解决电力载波通信系统在管理上的困难问题，能够在统一的控制下对发送端和接收端的信号进行调整和修正，降低安装成本，加大传输距离，增强安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明一个实施例提供的一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统的基本流程示意图；
图2为本发明一个实施例提供的一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法及系统的模块结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
参照图1，为本发明的一个实施例，提供了一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法，包括：
S1：利用归类模块100对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及电力载波通信系统中的STA信息进行归类处理。
需要说明的是，集中器CCO信息包括：电力载波通信系统所处的电力台区站点数据以及电力载波通信系统中的电功率数据、电能质量数据、环境数据、资产编号数据。
STA信息包括：ABC三相瞬时电压数据、ABC三相瞬时电流数据、ABC三相有功功率以及ABC三相无功功率。
归类模块100进行归类的处理过程及结果包括：通过归类处理得到集中器CCO划分、STA划分；
集中器CCO划分是通过多个电力载波通信系统的集中器CCO信息输入第一归类算法单元，得到第一归类算法单元输出的大于等于一个集中器CCO划分；
STA划分是通过集中器CCO划分中所包括的电力载波通信系统的STA信息，分别输入至第二归类算法单元，得到第二归类算法单元输出的集中器CCO划分中电力载波通信系统所对应的大于等于一个STA划分。
归类处理的计算公式如下：
Figure BDA0003433397700000051
其中，Ci表示集中器CCO的归类单元划分，S表示STA信息的归类单元划分，p(Ci|S)表示归类处理输出预设值。
p表示变量预设值，计算公式为：
p(S0,S1,S2,…SN|Ci)＝p(S0|Ci)p(S1|Ci)p(S2|Ci)…p(SN|Ci)
若p(S|Ci)中的某一项为0，则其预设值的乘积也可能为0，将初始化设为1，则分母是输出预设值为1。
S2：根据集中器CCO的信息归类划分，利用第一选择模块200在多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO。
需要说明的是，利用第一选择模块200选择目标集中器CCO的过程包括：按照集中器CCO划分对应的第一比例，在集中器CCO划分中选择第一比例对应的集中器CCO，得到目标集中器CCO。
S3：根据STA的信息归类划分，利用第二选择模块300在目标集中器CCO中选择目标STA。
需要说明的是，利用第二选择模块300选择目标STA的过程包括：按照STA划分对应的第二比例，在目标集中器CCO的STA中，选择第二比例对应的STA，得到目标STA。
S4：利用第一处理模块400处理通过电力载波通信系统获取目标集中器CCO对应的目标STA信息。
需要说明的是，第一处理模块400处理信息的过程包括：当目标集中器CCO处于过载状况，电力载波通信系统处于丢包率大于预设值的工作状态时，获取目标集中器CCO对应的目标STA信息。
检测丢包率，利用设备的负载均衡特性，通过采用扩展PING测试，根据预先确定的丢包率参数与电力载波通信系统的丢包率的函数关系，获取电力载波通信系统的丢包率，关系满足如下公式：
Li＝LAi+LBi-(LA’+LB’)/2
其中，Li为电力载波通信系统的丢包率，LAi和LBi分别为两端设备通过电力载波通信系统发送第一PING测试报文而得到的第一丢包率，LA’和LB’分别为两端设备通过预设值的工作状态发送第二PING测试报文而得到的第二丢包率。
S5：利用第二处理模块500更新处理STA信息所对应的通信模型数据，根据通信模型数据确定STA的管理信息。
需要说明的是，利用第二处理模块500处理STA信息包括：按照预设时长，更新目标集中器CCO对应的目标STA信息，通过通信模型数据确定STA的管理信息。
本实施例使用PL2101嵌入式电力线载波系统和本发明的数字孪生调控方法及系统进行对比验证测试。为验证本方法相比传统方法具有解决管理问题，对信号进行调整和修正，降低安装成本，加大传输距离，增强安全性的效果。
本实施例中设计电力线载波发送电路由PL2101和电力线接口(PLI)组成，PL2101是专为电力线通讯网络设计的半双工异步调制解调器，它仅由单一的+5V电源供电，内置的功能电路：实时钟电路、32Bytes SRAM、电压监测、看门狗定时器及复位电路，由单片机采集的数据就从PL2101的28脚送入，经过FSK调制成150kHz的FSK载波信号，结果如下表所示。
表1：实验结果对比表。
Figure BDA0003433397700000071
本发明可以解决电力载波通信系统在管理上的困难问题，能够在统一的控制下对发送端和接收端的信号进行调整和修正，降低安装成本，加大传输距离，增强安全性。
实施例2
参照图2，示意为本实施例提出的一种电力载波通信系统的数字孪生调控系统，上述基于电力载波通信系统的数字孪生调控方法能够依托于本系统实现。
具体的，该系统包括归类模块100、第一选择模块200、第二选择模块300、第一处理模块400、第二处理模块500。
需要说明的是，归类模块100，用于对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及电力载波通信系统中的STA信息进行归类处理；第一选择模块200与归类模块100相连接，用于根据归类模块100的划分结果，在多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO；第二选择模块300与归类模块100、第一选择模块200相连接，用于根据STA的信息归类划分结果，在目标集中器CCO中选择目标STA；第一处理模块400与第二选择模块300相连接，用于处理电力载波通信系统获取目标集中器CCO对应的目标STA信息；第二处理模块500与第一处理模块400相连接，用于更新处理STA信息所对应的通信模型数据。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于，包括：
利用归类模块(100)对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及电力载波通信系统中的STA信息进行归类处理；
根据所述集中器CCO的信息归类划分，利用第一选择模块(200)在所述多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO；
根据所述STA的信息归类划分，利用第二选择模块(300)在所述目标集中器CCO中选择目标STA；
利用第一处理模块(400)处理通过所述电力载波通信系统获取所述目标集中器CCO对应的目标STA信息；
利用第二处理模块(500)更新处理所述STA信息所对应的通信模型数据，根据所述通信模型数据确定STA的管理信息。
2.如权利要求1所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：所述集中器CCO信息包括，
电力载波通信系统所处的电力台区站点数据以及所述电力载波通信系统中的电功率数据、电能质量数据、环境数据、资产编号数据。
3.如权利要求1或3所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：所述STA信息包括，
ABC三相瞬时电压数据、ABC三相瞬时电流数据、ABC三相有功功率以及ABC三相无功功率。
4.如权利要求1所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：通过所述归类模块(100)进行归类的处理过程及结果包括，
通过归类处理得到集中器CCO划分、STA划分；
所述集中器CCO划分是通过所述多个电力载波通信系统的集中器CCO信息输入第一归类算法单元，得到所述第一归类算法单元输出的大于等于一个集中器CCO划分；
所述STA划分是通过所述集中器CCO划分中所包括的电力载波通信系统的STA信息，分别输入至第二归类算法单元，得到第二归类算法单元输出的所述集中器CCO划分中电力载波通信系统所对应的大于等于一个STA划分。
5.如权利要求1所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用第一选择模块(200)在所述多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO的过程包括，
按照所述集中器CCO划分对应的第一比例，在所述集中器CCO划分中选择第一比例对应的集中器CCO，得到目标集中器CCO。
6.如权利要求1或5所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用第二选择模块(300)在所述目标集中器CCO中选择目标STA的过程包括，
按照所述STA划分对应的第二比例，在所述目标集中器CCO的STA中，选择第二比例对应的STA，得到目标STA。
7.如权利要求1所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用所述第一处理模块(400)处理信息的过程包括，
当所述目标集中器CCO处于过载状况，所述电力载波通信系统处于丢包率大于预设值的工作状态时，获取所述目标集中器CCO对应的目标STA信息。
8.如权利要求1或7所述的电力载波通信系统的数字孪生调控方法，其特征在于：利用所述第二处理模块(500)处理所述STA信息包括，
按照预设时长，更新所述目标集中器CCO对应的目标STA信息，通过所述通信模型数据确定STA的管理信息。
9.一种电力载波通信系统的数字孪生调控系统，其特征在于，包括：
归类模块(100)，用于对多个电力载波通信系统的集中器CCO信息以及电力载波通信系统中的STA信息进行归类处理；
第一选择模块(200)与归类模块(100)相连接，用于根据所述归类模块(100)的划分结果，在所述多个电力载波通信系统中选择目标集中器CCO；
第二选择模块(300)与归类模块(100)、第一选择模块(200)相连接，用于根据所述STA的信息归类划分结果，在所述目标集中器CCO中选择目标STA；
第一处理模块(400)与第二选择模块(300)相连接，用于处理所述电力载波通信系统获取所述目标集中器CCO对应的目标STA信息；
第二处理模块(500)与第一处理模块(400)相连接，用于更新处理所述STA信息所对应的通信模型数据。
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