CN115276715B - 基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法及可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电流载波通信技术领域，具体涉及基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，包括：获取待传输的特征电流信号；对特征电流信号进行校验和编码生成对应的数据载荷；为数据载荷增加前导数据生成对应的特征码信息；通过发送设备将特征码信息发送至电力线上传输；通过识别设备提取特征码信息并解析得到对应的特征电流信号，用以完成台区扑关系识别。本发明的台区拓扑关系识别方法，能够提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性和稳定性，从而能够保证台区拓扑关系识别的准确性和有效性。

Description

基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法及可读存储介质

技术领域

本发明涉及电流载波技术领域，具体涉及基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法。

背景技术

随着泛电力物联网的发展与用户对电能质量要求的不断提高，如何提高配电网供电可靠性和生产管理水平成为电力行业面前的一大难题。实现营销与运维业务系统之间的数据共享和综合利用成为了解决这一难题的有效途径。而这其中的基础工作即为建立“变-线-户”之间的拓扑关系，完善低压设备的台账信息，提高电力公司各部门的信息共享程度，进而提高供电可靠性与配网运维管理水平。

针对台区拓扑关系识别的问题，公开号为CN110994789A的中国专利公开了《低压配电网拓扑关系在线识别与监测方法》，包括：集中控制器向一个用户末端的识别电流发生器发出开通指令，各支路电流检测器实时监测本支路电流状态信息并上传至集中控制器；集中控制器感知到本支路的支路电流检测器有特征电流流过，记录地址码；再逐一分时开通其他识别电流发生器；集中控制器根据地址码，经过逻辑计算完成台区拓扑在线识别和监测。该现有方案通过特征电流的发送和接收来实现台区拓扑关系的自动识别。

现有技术中，一般在低压用电台区部署发送设备和识别设备，发送设备通过 OOK调制方式（On-Off Keying，二进制振幅键控）产生特征电流信号并馈送到电力线，识别设备从电力线中提取特征电流信号，进而依据特征电流信号归属关系和信号信息来进行台区拓扑关系识别。然而，申请人发现，现有的特征电流信号存在为明文数据，导致其中的用户数据容易被泄漏，导致其在电力线上传输的可靠性不好。同时，现有的特征电流信号容易出现丢帧的情况，导致其在电力线上传输的稳定性不好。因此，如何设计一种能够提高特征电流信号在电力线上传输可靠性和稳定性的方法是亟需解决的技术问题。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，以提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性和稳定性，从而能够保证台区拓扑关系识别的准确性和有效性。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，包括以下步骤：

S1：获取待传输的特征电流信号；

S2：对特征电流信号进行校验和编码，生成对应的数据载荷；

S3：为数据载荷增加前导数据，生成对应的特征码信息；

S4：通过发送设备将特征码信息发送至电力线上传输；

S5：通过识别设备提取特征码信息并解析得到对应的特征电流信号，用以完成台区扑关系识别。

优选的，步骤S2中，进行校验时，首先将特征电流信号转换为位宽16比特的特征数据；然后按小端序对特征数据进行CRC32计算，取计算结果的高8比特作为最终的校检值；最后将特征电流信号与校检值组合形成特征校检数据。

优选的，将特征电流信号转换为16比特数据时，若特征电流信号的位宽不足16比特，则通过高位补零的方式形成位宽16比特的特征数据。

优选的，步骤S2中，通过汉明码编码的方式对特征校检数据进行编码。

优选的，根据汉明码的校验规则在特征校检数据的对应位置填充校验位，以生成位宽24比特的数据载荷。

优选的，步骤S3中，前导数据由逻辑1的高电平和逻辑0的低电平组成。

优选的，前导数据的位宽为8比特，包括位宽1.5比特的高电平+位宽1.5比特的低电平+位宽1比特的高电平+位宽1比特的低电平+位宽1.5比特的高电平+位宽1.5比特的低电平。

优选的，步骤S4中，发送设备通过信号调制的方式将特征码信息发送至电力线上传输。

优选的，步骤S5中，识别设备在电力线中检测到前导数据时，提取特征码信息。

本发明还公开了一种可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现本发明的基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法的步骤。

本发明中基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，具有如下有益效果：

本发明获取待传输的特征电流信号并对其进行校验和编码以生成数据载荷，进而为数据载荷增加前导数据以生成特征码信息并特定频点进行传输，一方面，本发明通过对特征电流信号（用户数据）进行校验和编码，能够避免用户数据因明文而泄漏的问题，进而能够在尽可能降低空间消耗的同时提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性，另一方面，本发明通过增加前导数据（用于检测到前导数据时提取特征码信息），能够有效解决特征电流信号在传输过程中出现丢帧的情况，进而能够提高特征电流信号在电力线上传输的稳定性，即能够提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性和稳定性，从而能够保证台区拓扑关系识别的准确性和有效性。

附图说明

为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

图1为基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法的逻辑框图；

图2为特征码信息的示意图；

图3为数据载荷的示意图；

图4为前导数据的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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。

下面通过具体实施方式进一步详细的说明：

实施例一：

本实施例中公开了一种基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法。

如图1所示，基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，包括以下步骤：

S1：获取待传输的特征电流信号；

S2：对特征电流信号进行校验和编码，生成对应的数据载荷；

S3：为数据载荷增加前导数据，生成对应的特征码信息；

本实施例中，如图2所示，特征码信息包括多个字节，每个字节包括8个码位（比特位）。

S4：通过发送设备将特征码信息发送至电力线上传输；

本实施例中，发送设备通过信号调制的方式将特征码信息发送至电力线上传输。

S5：通过识别设备提取特征码信息并解析得到对应的特征电流信号，用以完成台区扑关系识别。

本实施例中，识别设备具备特征码信息采样功能，用于在电力线中检测到前导数据时提取特征码信息。基于特征电流信号完成台区扑关系识别是现有成熟手段，这里不再赘述。

需要说明的是，本发明中基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法可通过程序编程的方式生成对应的生成软件代码或软件服务，进而能够在服务器和计算机上运行和实施。

本发明获取待传输的特征电流信号并对其进行校验和编码以生成数据载荷，进而为数据载荷增加前导数据以生成特征码信息并特定频点进行传输，一方面，本发明通过对特征电流信号（用户数据）进行校验和编码，能够避免用户数据因明文而泄漏的问题，进而能够在尽可能降低空间消耗的同时提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性，另一方面，本发明通过增加前导数据（用于检测到前导数据时提取特征码信息），能够有效解决特征电流信号在传输过程中出现丢帧的情况，进而能够提高特征电流信号在电力线上传输的稳定性，即能够提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性和稳定性，从而能够保证台区拓扑关系识别的准确性和有效性。

如图3所示，进行校验时，首先将特征电流信号（本实施例中，特征电流信号的位宽为10至13比特，现以位宽为11比特为例进行说明）转换为位宽16比特的特征数据（如图3中的“UD0~UD10”）；若特征电流信号的位宽（11比特）不足16比特，则通过高位补零的方式形成位宽16比特的特征数据。将特征电流信号为位宽16比特的特征数据是为了更好的实施后续的CRC32计算，以保证校检的效果。特征电流信号的位宽一般不会超过16比特，若确实存在超过16比特的特征电流信号，则将其转换为32比特的特征数据。

本实施例中，位宽是指位宽时间Tw（bit wide time），即特征电流特征码信息每个码位调制发送时间，1Tw=1比特。

然后按小端序对特征数据进行CRC32计算，取计算结果的高8比特作为最终的校检值（如图3中的“CRC0~CRC7”）。

本实施例中，CRC是指循环冗余校验（ Cyclic Redundancy Check）。

最后将特征电流信号与校检值组合形成位宽19比特的特征校检数据。

具体的，通过汉明码编码的方式对特征校检数据进行编码。根据汉明码的校验规则在特征校检数据的对应位置填充校验位，以生成位宽24比特的数据载荷。

位宽11比特的特征电流信号与位宽8比特校检值组成位宽19比特的特征校检数据，根据汉明码的校验规则可在2^k（k=0、1、2…）位置填充校验位，19比特得的特征校检数据刚好可填充在位置1、2、4、8、16上填充校验位，若使用图形化语言表示，即将校验位填充至图3中P1、P2、P3、P4、P5的位置。

最终数据载荷由位宽11比特的特征电流信号和位宽8比特校检值经（24,5）汉明码编码而成，组合成持续时间为24比特位宽的数据载荷。

本发明通过CRC32计算和汉明码编码的方式实现特征电流信号（用户数据）的校验和编码，申请人发现CRC32计算和汉明码编码的校验和编码方式更有利于特征电流信号的加密和传输，能够避免用户数据因明文而泄漏的问题，从而能够在尽可能降低空间消耗的同时进一步提高特征电流信号在电力线上传输的可靠性。

具体实施过程中，前导数据由逻辑1的高电平和逻辑0的低电平组成。

如图4所示，前导数据的位宽为8比特（即一个字节），包括位宽1.5比特的高电平+位宽1.5比特的低电平+位宽1比特的高电平+位宽1比特的低电平+位宽1.5比特的高电平+位宽1.5比特的低电平。

本发明由逻辑1的高电平和逻辑0的低电平组成前导数据，并将前导数据增加到数据载荷中（用于检测到前导数据时提取特征码信息），申请人发现这种结构的前导数据更有利于特征电流信号的传输，能够有效解决特征电流信号在传输过程中出现丢帧的情况，从而能够进一步提高特征电流信号在电力线上传输的稳定性。

实施例二：

本实施例中公开了一种可读存储介质。

一种可读存储介质，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现本发明的基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法的步骤。可读存储介质可以是U盘或计算机等具有可读存储功能的设备。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取待传输的特征电流信号；

S2：对特征电流信号进行校验和编码，生成对应的数据载荷；

进行校验时，首先将特征电流信号转换为位宽16比特的特征数据；然后按小端序对特征数据进行CRC32计算，取计算结果的高8比特作为最终的校检值；最后将特征电流信号与校检值组合形成特征校检数据；

通过汉明码编码的方式对特征校检数据进行编码；汉明码的校验规则在特征校检数据的对应位置填充校验位，以生成位宽24比特的数据载荷；

S3：为数据载荷增加前导数据，生成对应的特征码信息；

S4：通过发送设备将特征码信息发送至电力线上传输；

S5：通过识别设备在检测到前导数据时提取对应的特征码信息并解析得到对应的特征电流信号，用以完成台区拓扑关系识别；

前导数据由逻辑1的高电平和逻辑0的低电平组成；

前导数据的位宽为8比特，包括位宽1.5比特的高电平+位宽1.5比特的低电平+位宽1比特的高电平+位宽1比特的低电平+位宽1.5比特的高电平+位宽1.5比特的低电平。

2.如权利要求1所述的基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，其特征在于：将特征电流信号转换为位宽16比特的特征数据时，若特征电流信号的位宽不足16比特，则通过高位补零的方式形成位宽16比特的特征数据。

3.如权利要求1所述的基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，其特征在于：步骤S4中，发送设备通过信号调制的方式将特征码信息发送至电力线上传输。

4.如权利要求1所述的基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法，其特征在于：步骤S5中，识别设备在电力线中检测到前导数据时，提取特征码信息。

5.一种可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机管理类程序，所述计算机管理类程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的基于特征电流信号的台区拓扑关系识别方法的步骤。