CN115333577A - 一种基于hplc通信的线路测距方法 - Google Patents

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CN115333577A CN202210976685.8A CN202210976685A CN115333577A CN 115333577 A CN115333577 A CN 115333577A CN 202210976685 A CN202210976685 A CN 202210976685A CN 115333577 A CN115333577 A CN 115333577A
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付友涛
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Abstract

本发明公开了一种基于HPLC通信的线路测距方法，包括以下步骤：步骤1：STA1发送SOF帧，其帧控制中包含“目的TEI”字段；步骤2：根据SOF帧帧长计算其发送完成的时间；步骤3：当STA2接收到SOF帧且其TEI值与SOF帧帧控制中的“目的TEI”一致时，STA2发送选择确认帧；步骤4：根据选择确认帧的帧长计算其发送完成的时间；步骤5：STA1收到选择确认帧后，计算其与STA2之间传输一帧所需时间，进而得到STA1与STA2之间的距离；步骤6：重复步骤1~步骤5对STA1与STA2之间的距离进行多次测量，并利用正态分布进行拟合均值，剔除与均值相差较大的数据并将剩余数据取平均作为测距的最终结果。

Description

一种基于HPLC通信的线路测距方法
技术领域
发明涉及电力线载波通信领域，尤其涉及一种基于HPLC通信的线路测距方法。
背景技术
随着国家智能电网的不断推进，电力系统信息化水平日益提高，电网形态不断向着智能化、信息泛化的方向变革，使得更能适应电力物联网需求的HPLC通信技术应运而生。HPLC是一种高速电力线载波通信技术，具有实施简单、维护方便等特点且相对于窄带载波具有高效、互联的技术优势，因而已成为智能电网、智慧家电、光伏发电等应用的主要通信手段。
目前在电力通信网络中已将HPLC应用到许多技术领域中，如：快速组网技术、白名单技术、并发抄表技术等，然而对于将HPLC应用于载波通信线路测距领域还有很大的研究空间。因此，为了推动HPLC在电力采集系统中的广泛应用，同时优化电力线网络拓扑结构，对基于HPLC技术的载波通信线路测距进行研究具有重要的意义。
发明内容
本发明为了将HPLC技术应用于载波通信线路测距领域，提出了一种基于HPLC通信的线路测距方法。该方法利用SOF帧在传输数据且需要其目的TEI设备回复选择确认帧时，计算出两个设备模块之间SOF帧的传输时间。同时为了提高测量结果的可靠性，利用误差的分布统计特性对多次测量的时间值进行数据处理，得到较接近真实值的测试结果，最后利用时间与距离之间的关系实现通信线路之间的测距。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决： 一种基于HPLC通信的线路测距方法，包括以下步骤：
步骤1：STA1发送SOF帧，其帧控制中包含“目的TEI”字段；
步骤2：根据SOF帧帧长计算其发送完成的时间；
步骤3：当STA2接收到SOF帧且其TEI值与SOF帧帧控制中的“目的TEI”
一致时，STA2发送选择确认帧；
步骤4：根据选择确认帧的帧长计算其发送完成的时间；
步骤5：STA1收到选择确认帧后，计算其与STA2之间传输一帧所需时间，进而得到STA1与STA2之间的距离；
步骤6：重复步骤1~步骤5对STA1与STA2之间的距离进行多次测量，并利用正态分布进行拟合均值，剔除与均值相差较大的数据并将剩余数据取平均作为测距的最终结果。
本发明的有益技术效果是：将HPLC技术应用于载波通信线路测距领域，解决了人工在复杂的现场环境下测距带来的困难。同时通过对模块间的距离进行多次测量，并结合误差分布统计特性，最终得到较准确的测距结果，提高了测距结果的可靠性，进而实现电力线网络拓扑结构的优化，提高网络拓扑中故障点定位的准确率。
附图说明
图1是本发明总体流程图。
图2是本发明SOF帧与选择确认帧传输时间流图。
图3是本发明实测数据分布图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式及附图对本发明做进一步详细说明。
本实施例涉及一种基于HPLC通信的线路测距方法，结合附图1及附图2具体测距过程包括以下几个步骤：
步骤1：图2中
Figure 689861DEST_PATH_IMAGE001
时刻STA1发送SOF帧，该时刻为SOF帧第一个数据出现在发送设备模拟输出端的一瞬间，此时STA1记录开始发送时刻
Figure 685630DEST_PATH_IMAGE001
；
步骤2：当SOF帧最后一个数据出现在发送端模拟设备时刻即为SOF帧发送完成时刻，记为
Figure 199788DEST_PATH_IMAGE002
。
Figure 126156DEST_PATH_IMAGE001
时刻至
Figure 471687DEST_PATH_IMAGE002
时刻为SOF帧发送时长记为
Figure 825308DEST_PATH_IMAGE003
；
步骤3：STA2接收完成SOF帧的时刻记为
Figure 374232DEST_PATH_IMAGE004
，传输时间即为
Figure 901028DEST_PATH_IMAGE005
：。当STA2的TEI与接收到SOF帧的帧控制中“目的TEI”一致时，则STA2发送选择确认帧；
步骤4：在STA2发送选择确认帧之前，存在一个等待间隔
Figure 101065DEST_PATH_IMAGE006
及处理延时
Figure 828850DEST_PATH_IMAGE007
。
Figure 865070DEST_PATH_IMAGE007
包括STA2接收到SOF帧的解帧时间、以及
Figure 133240DEST_PATH_IMAGE008
时刻发送选择确认帧的组帧时间，将等待间隔
Figure 187784DEST_PATH_IMAGE006
及处理延时
Figure 148787DEST_PATH_IMAGE007
共记为
Figure 672303DEST_PATH_IMAGE009
；
步骤5：
Figure 478585DEST_PATH_IMAGE008
时刻发送选择确认帧，
Figure 918794DEST_PATH_IMAGE010
时刻选择确认帧发送完成。
Figure 785119DEST_PATH_IMAGE008
至
Figure 795931DEST_PATH_IMAGE010
为选择确认帧发送时长记为
Figure 405904DEST_PATH_IMAGE011
。由于SOF帧与选择确认帧帧长不同，因此
Figure 435040DEST_PATH_IMAGE012
与
Figure 941108DEST_PATH_IMAGE013
需要分别计算；
步骤6：选择确认帧经传输
Figure 422905DEST_PATH_IMAGE005
后在
Figure 599020DEST_PATH_IMAGE014
时刻被STA1接收到，此时选择确认帧传输完成，STA1记录接收时刻
Figure 482662DEST_PATH_IMAGE014
；
步骤7：经过上述步骤(1)~步骤(6)可以得到：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
　 (1)
那么，一帧数据在两个模块之间的传输时间可表示为：
Figure 487527DEST_PATH_IMAGE016
　 (2)
式(2)中，
Figure 207352DEST_PATH_IMAGE001
、
Figure 159128DEST_PATH_IMAGE014
由STA1记录为已知，
Figure 162856DEST_PATH_IMAGE003
、
Figure 73043DEST_PATH_IMAGE011
由STA1计算得到，
Figure 280165DEST_PATH_IMAGE009
利用一组实测数据可求得。综上除
Figure 35631DEST_PATH_IMAGE005
外其它参数均已知，
Figure 628287DEST_PATH_IMAGE005
可求，进而可以得到STA1与STA2之间的距离。
步骤8：为了提高测距精度，对STA1与STA2之间的距离进行多次测量，并将测量结果按如下步骤进行处理：
1) 去除多次测量结果中的最大值及最小值，并将其它数据按正态分布模型拟合出均值记为
Figure DEST_PATH_IMAGE017
；
2) 对于均值
Figure 725687DEST_PATH_IMAGE018
给出一定的波动范围，即：
Figure DEST_PATH_IMAGE019
。其中，
Figure 403793DEST_PATH_IMAGE020
表示波动范围在5m以内；
3) 对步骤2)中在波动范围内的数据取平均得到最终测距结果。
为了更加直观的说明本发明的性能，将实施例中的基于HPLC通信的线路测距方法进行实测验证。测试过程中，利用一根长为100m的双绞线，线终端带有一块电表且在线路上加有负载，采集数据160组。结合附图3对上述环境下的测试结果进行分析。图3描述了测距结果的概率分布情况，其中横坐标表示距离变量，纵坐标表示区间内的变量所对应的概率密度值。可以看出，实测数据在80~450之间均有分布，而采用正态分布拟合得到的均值
Figure 962950DEST_PATH_IMAGE021
，按照步骤8中的2)得到其波动范围在95.6~100.6之间，对该区间范围内的数据取平均最终得到STA1与STA2之间的测距结果为100.24m。该值与实际距离100m相差较小，其误差在可接受范围内。实施例在提出了一种基于HPLC通信线路的测距方法情况下，同时提高了测距结果的精度，是一种较优的测距方法。
上述实施例是对本发明的具体实施方式的说明，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可做出各种变换和变化以得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应归入本发明的专利保护范围。

Claims (2)

1.一种基于HPLC通信的线路测距方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：STA1发送SOF帧，其帧控制中包含“目的TEI”字段；步骤2：根据SOF帧帧长计算其发送完成的时间；步骤3：当STA2接收到SOF帧且其TEI值与SOF帧帧控制中的“目的TEI”一致时，STA2发送选择确认帧；步骤4：根据选择确认帧的帧长计算其发送完成的时间；步骤5：STA1收到选择确认帧后，计算其与STA2之间传输一帧所需时间，进而得到STA1与STA2之间的距离；步骤6：对步骤5中的结果进行多次测量，并利用正态分布进行拟合均值，剔除与均值相差较大的数据并将剩余数据取平均值作为测距的最终结果。
2.所述的一种基于HPLC通信的线路测距方法，其特征在于，所述步骤6中为了提高测距精度，对STA1与STA2之间的距离进行多次测量，并将测量结果按如下步骤进行处理：(1) 去除多次测量结果中的最大值及最小值，并将其它数据按正态分布模型拟合出均值记为
Figure 9880DEST_PATH_IMAGE001
；(2) 对于均值
Figure 992879DEST_PATH_IMAGE001
给出一定的波动范围，即：
Figure 653668DEST_PATH_IMAGE002
；其中，
Figure 795936DEST_PATH_IMAGE003
表示波动范围在5米以内；(3) 对步骤(2)中在波动范围内的数据取平均值得到最终测距结果。
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