CN117615398A - 一种配电自动化馈线终端的数据传输方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种配电自动化馈线终端的数据传输方法、系统及介质；涉及配电自动化技术领域；获取数据传输基础参数，基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；将遥测数据的传输通道切换成SIM卡信道或中压载波信道；本方案在现有电力通信技术上，进行通信系统结构和通信方法上的改进，通过SIM卡信道和中压载波信道实现遥测数据到配电主站的上传，考虑SIM卡信道网络资源对遥测数据进行限定传输，在有限的网络资源下优先将重要的遥测数据传输至配电主站，在丰盈的网络资源下将更多的遥测数据传输至配电主站，保障电力通信网的安全可靠运行。
Description
技术领域
本发明涉及配电自动化技术领域，具体涉及一种配电自动化馈线终端的数据传输方法、系统及介质。
背景技术
配电自动化馈线终端(FTU)，是自动化系统与一次设备联结的接口，主要用于配电系统变压器、断路器、重合器、分段器、柱上负荷开关、环网柜、调压器、无功补偿电容器的监视和控制，与馈线主站通信，提供配电系统运行控制及管理所需的数据，执行主站给出的对配电设备的控制调节指令，以实现馈线自动化的各项功能。
配电自动化馈线终端安装在配电室或馈线上，包括以下几个部分：开关操作控制电路、不间断供电电源、馈线自动化控制器(测控模块)、通信接口终端(通信模块)以及控制箱体，具有遥控、遥测、遥信，故障检测功能，可以与配电自动化主站通信，提供配电系统运行情况和各种参数即监测控制所需信息，包括开关状态、电能参数、相间故障、接地故障以及故障时的参数,并执行配电主站下发的命令，对配电设备进行调节和控制，实现故障定位、故障隔离和非故障区域快速恢复供电等功能。
配电自动化馈线终端一般依靠无线网络与配电主站进行通信，进行遥测数据或控制命令的传输，由于各配电自动化馈线终端到基站的距离、各配电自动化馈线终端的SIM卡信号强弱、SIM卡剩余流量等因素都可能会导致馈线终端与配电主站的通信中断，影响电力通信网的安全可靠运行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：配电自动化馈线终端一般依靠无线网络与配电主站进行通信，各配电自动化馈线终端到基站的距离、各配电自动化馈线终端的SIM卡信号强弱、SIM卡剩余流量等因素都可能会导致馈线终端与配电主站的通信中断，影响电力通信网的安全可靠运行；本方案提供一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，在现有的无线网络传输技术上，进行通信系统结构和通信方法上的改进，通过SIM卡信道和中压载波信道实现遥测数据从配电自动化馈线终端到配电主站的传输，同时在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源对遥测数据进行限定传输；在SIM卡信道网络资源紧张时，对遥测数据进行限定传输，筛选出重要遥测数据，在有限的网络资源下优先将重要的遥测数据传输至配电主站，在丰盈的网络资源下将更多的遥测数据传输至配电主站，以保障电力通信网的安全可靠运行。
本发明通过下述技术方案实现：
本方案提供一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，所述方法基于SIM卡信道和中压载波信道实现；所述方法包括：
获取数据传输基础参数，所述数据传输基础参数包括：遥测数据、SIM卡的信号强度、SIM卡信道的网络资源、线路负荷变化率和中压载波信道传输速率；
基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；
基于选择判定结果将遥测数据的传输通道切换成中压载波信道，或切换成SIM卡信道并执行限定传输策略。
本方案工作原理：配电自动化馈线终端一般依靠无线网络与配电主站进行通信，各配电自动化馈线终端到基站的距离、各配电自动化馈线终端的SIM卡信号强弱、SIM卡剩余流量等因素都可能会导致馈线终端与配电主站的通信中断，影响电力通信网的安全可靠运行；本方案提供一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，在现有的无线网络传输技术上，进行通信系统结构和通信方法上的改进，通过SIM卡信道和中压载波信道实现遥测数据从配电自动化馈线终端到配电主站的传输，同时在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源对遥测数据进行限定传输；在SIM卡信道网络资源紧张时，对遥测数据进行限定传输，筛选出重要遥测数据，在有限的网络资源下优先将重要的遥测数据传输至配电主站，在丰盈的网络资源下将更多的遥测数据传输至配电主站，以保障电力通信网的安全可靠运行。
传统的冗余信道设计通常是在主信道出现无信号响应时，才切换备用通道，不仅耽误通道切换时间，影响遥测数据的传输，还无法实时掌握主信道的使用情况；本方案提供了一种新的技术构思：根据数据传输基础参数进行传输信道状态的预先判断，综合考虑主信道的状态和线路负荷变化状态，及时判定切换信道，并在通过无线网络传输时，考虑到网络资源的沃与乏，优先将重要的数据传输至配电主站，以保障电力通信网的安全可靠运行。
进一步优化方案为，所述基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，包括方法：
基于下式计算影响因子Q：
；
其中，表示线路负荷变化率，M表示SIM卡的信号强度，N表示SIM卡的剩余流量，L表示中压载波信道传输速率；
当影响因子Q值处于第一预设值区间和第二预设值区间时，判定启用SIM卡信道；
当影响因子Q值处于第三预设值区间时，判定启用中压载波信道传输率；
其中，第一预设值区间的值大于第二预设值区间，第二预设值区间的值大于第三预设值区间；第一预设值区间和第二预设值区间要求N≥20％Ne，Ne表示SIM卡在一个周期内的总流量。
本方案中的影响因子Q综合考虑了线路负荷变化率、SIM卡的信号强度和流量、以及中压载波信道传输速率；
对于线路负荷变化率，在夏季用电高峰季节或线路负荷变化异常，线路负荷变化也较为频繁，导致影响因子Q的值增大，在SIM卡的信号强度和流量都满足的情形下，启用SIM卡信道，SIM卡的信号强度和流量条件的满足与否，可通过设置第一预设值区间和第二预设值区间表征；在用电低谷季节，线路负荷变化迟缓，此时线路负荷变化率对影响因子Q的值影响较小，SIM卡的信号强度和流量条件都较小时，可以启用中压载波信道传输。
同理SIM卡的剩余流量/信号强度，当某配电自动化馈线终端与基站间通信的信号强度较弱时/SIM卡的剩余流量较小时，会导致影响因子Q值减小，当影响因子Q值减小到第三预设值区间时，可以启用中压载波信道传输。
进一步优化方案为，所述在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略，包括方法：
当判定启用SIM卡信道时，获取线路电流和SIM卡的剩余流量
当SIM卡的剩余流量超过80% Ne时，判断线路电流是否在第一区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
当SIM卡的剩余流量在41%Ne-79% Ne之间时，判断线路电流是否在第二区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
当SIM卡的剩余流量小于40% Ne时，判断线路电流是否在第三区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
其中，第一区间的线路电流小于第二区间，第二区间的线路电流小于第三区间。
对于启用SIM卡信道时，为了避免SIM卡的网络流量耗尽而导致配电自动化馈线终端与配电主站之间的通信中断，本方案根据SIM卡的剩余流量大小，对遥测数据进行筛选，根据实时监测的线路电流，决定是否将遥测数据上传至配电主站；
在SIM卡的剩余流量充足时，可以将线路电流的波动范围增大，让更多的遥测数据主动上送至配电主站；
在SIM卡的剩余流量较少时，可以将线路电流的波动范围减小，主要让具有代表性的遥测数据主动上送至配电主站。
进一步优化方案为，当中压载波信道包括多段中压载波通道时，所述中压载波信道的传输速率为所有中压载波通道传输速率的均值。
在偏远的山区，配电自动化馈线终端与配电主站距离较远，配电自动化馈线终端与配电主站之间可能会存在多段中压载波通道，由于中压载波通道设备的型号、厂家等参数存在差异，受不同温度、湿度等环境的影响，各段中压载波通道的传输速率会存在差异，因此本方案以所有中压载波通道传输速率的均值表征中压载波信道的传输速率，以提高选择判定过程的准确性。
进一步优化方案为，在遥测数据通过中压载波信道传输时，在传输数据中添加第一协议帧，在遥测数据通过SIM卡信道传输时，在传输数据中添加第二协议帧；
遥测数据的接收端实时监测接收第一协议帧或第二协议帧，并基于第一协议帧打开SIM卡接收通道，或基于第二协议帧打开中压载波接收通道。
本方案通过附加的第一协议帧或第二协议帧，实现配电自动化馈线终端上传信道与主站接收信道的匹配切换。
进一步优化方案为，所述第一协议帧与第二协议帧中分别记录不同的通信协议。
进一步优化方案为，所述方法应用于10kV电力线通信。
本方案还提供一种配电自动化馈线终端的数据传输系统，用于实现上述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，包括：
采集模块，用于获取数据传输基础参数，所述数据传输基础参数包括：遥测数据、SIM卡的信号强度、SIM卡信道的网络资源、线路负荷变化率和中压载波信道传输速率；
计算模块，用于基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；
切换模块，用于基于选择判定结果将遥测数据的传输通道切换成中压载波信道，或切换成SIM卡信道并执行限定传输策略。
进一步优化方案为，所述采集模块包括：
配电自动化馈线终端的采集单元，用于采集遥测数据；并基于遥测数据获取线路负荷变化率；
信号强度采集单元，用于采集SIM卡的信号强度；
SIM卡流量监控单元，用于监控SIM卡的剩余流量。
本方案还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如上述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明提供的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法、系统及介质；在现有的无线网络传输技术上，进行通信系统结构和通信方法上的改进，通过SIM卡信道和中压载波信道实现遥测数据从配电自动化馈线终端到配电主站的传输，同时在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源对遥测数据进行限定传输；在SIM卡信道网络资源紧张时，对遥测数据进行限定传输，筛选出重要遥测数据，在有限的网络资源下优先将重要的遥测数据传输至配电主站，在丰盈的网络资源下将更多的遥测数据传输至配电主站，以保障电力通信网的安全可靠运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：
图1为配电自动化馈线终端的数据传输方法流程示意图；
图2为配电自动化馈线终端的数据传输系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
配电自动化馈线终端一般依靠无线网络与配电主站进行通信，各配电自动化馈线终端到基站的距离、各配电自动化馈线终端的SIM卡信号强弱、SIM卡剩余流量等因素都可能会导致馈线终端与配电主站的通信中断，影响电力通信网的安全可靠运行；鉴于此，本方案提供以下实施例解决上述技术问题。
实施例1：
本实施例提供一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，所述方法基于SIM卡信道和中压载波信道实现；如图1所示，所述方法包括：
步骤一：获取数据传输基础参数，所述数据传输基础参数包括：遥测数据、SIM卡的信号强度、SIM卡信道的网络资源、线路负荷变化率和中压载波信道传输速率；
步骤二：基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；
步骤三：基于选择判定结果将遥测数据的传输通道切换成中压载波信道，或切换成SIM卡信道并执行限定传输策略。
本实施例在现有的无线网络传输技术上，进行通信系统结构和通信方法上的改进，通过SIM卡信道和中压载波信道实现遥测数据从配电自动化馈线终端到配电主站的传输，同时在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源对遥测数据进行限定传输；在SIM卡信道网络资源紧张时，对遥测数据进行限定传输，筛选出重要遥测数据，在有限的网络资源下优先将重要的遥测数据传输至配电主站，在丰盈的网络资源下将更多的遥测数据传输至配电主站，以保障电力通信网的安全可靠运行。
传统的冗余信道设计通常是在主信道出现无信号响应时，才切换备用通道，不仅耽误通道切换时间，影响遥测数据的传输，还无法实时掌握主信道的使用情况；本方案提供了一种新的技术构思：根据数据传输基础参数进行传输信道状态的预先判断，综合考虑主信道的状态和线路负荷变化状态，及时判定切换信道，并在通过无线网络传输时，考虑到网络资源的沃与乏，优先将重要的数据传输至配电主站，以保障电力通信网的安全可靠运行。
所述基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，包括方法：
基于下式计算影响因子Q：
；
其中，表示线路负荷变化率，M表示SIM卡的信号强度，N表示SIM卡的剩余流量，L表示中压载波信道传输速率；
当影响因子Q值处于第一预设值区间和第二预设值区间时，判定启用SIM卡信道；
当影响因子Q值处于第三预设值区间时，判定启用中压载波信道传输率；
其中，第一预设值区间的值大于第二预设值区间，第二预设值区间的值大于第三预设值区间；第一预设值区间和第二预设值区间要求N≥20％Ne,Ne表示SIM卡在一个周期内的总流量。
本实施例中的影响因子Q综合考虑了线路负荷变化率、SIM卡的信号强度和流量、以及中压载波信道传输速率；
对于线路负荷变化率，在夏季用电高峰季节或线路负荷变化异常，线路负荷变化也较为频繁，导致影响因子Q的值增大，在SIM卡的信号强度和流量都满足的情形下，启用SIM卡信道，SIM卡的信号强度和流量条件的满足与否，可通过设置第一预设值区间和第二预设值区间表征；在用电低谷季节，线路负荷变化迟缓，此时线路负荷变化率对影响因子Q的值影响较小，SIM卡的信号强度和流量条件都较小时，可以启用中压载波信道传输。
同理SIM卡的剩余流量/信号强度，当某配电自动化馈线终端与基站间通信的信号强度较弱时/SIM卡的剩余流量较小时，会导致影响因子Q值减小，当影响因子Q值减小到第三预设值区间时，可以启用中压载波信道传输。
所述在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略，包括方法：
当判定启用SIM卡信道时，获取线路电流和SIM卡的剩余流量
当SIM卡的剩余流量超过80% Ne时，判断线路电流是否在第一区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
当SIM卡的剩余流量在41%Ne-79%Ne之间时，判断线路电流是否在第二区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
当SIM卡的剩余流量小于40% Ne时，判断线路电流是否在第三区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
其中，第一区间的线路电流小于第二区间，第二区间的线路电流小于第三区间。
对于启用SIM卡信道时，为了避免SIM卡的网络流量耗尽而导致配电自动化馈线终端与配电主站之间的通信中断，本方案根据SIM卡的剩余流量大小，对遥测数据进行筛选，根据实时监测的线路电流，决定是否将遥测数据上传至配电主站；
在SIM卡的剩余流量充足时，可以将线路电流的波动范围增大，让更多的遥测数据主动上送至配电主站；
在SIM卡的剩余流量较少时，可以将线路电流的波动范围减小，主要让具有代表性的遥测数据主动上送至配电主站。
当中压载波信道包括多段中压载波通道时，所述中压载波信道的传输速率为所有中压载波通道传输速率的均值。
在遥测数据通过中压载波信道传输时，在传输数据中添加第一协议帧，在遥测数据通过SIM卡信道传输时，在传输数据中添加第二协议帧；所述第一协议帧与第二协议帧中分别记录不同的通信协议；
遥测数据的接收端实时监测接收第一协议帧或第二协议帧，并基于第一协议帧打开SIM卡接收通道，或基于第二协议帧打开中压载波接收通道。
所述方法应用于10kV电力线通信。
实施例2：
本实施例提供一种配电自动化馈线终端的数据传输系统，用于实现实施例1的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，如图2所示，包括：
采集模块，用于获取数据传输基础参数，所述数据传输基础参数包括：遥测数据、SIM卡的信号强度、SIM卡信道的网络资源、线路负荷变化率和中压载波信道传输速率；
计算模块，用于基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；
切换模块，用于基于选择判定结果将遥测数据的传输通道切换成中压载波信道，或切换成SIM卡信道并执行限定传输策略。
采集模块包括配电自动化馈线终端的采集单元，用于采集遥测数据，并基于遥测数据获取线路负荷变化率；信号强度采集单元，用于采集SIM卡的信号强度；SIM卡流量监控单元，用于监控SIM卡的剩余流。对于中压载波信道传输速率在配置中压载波信道时的参数可以获得。
实施例3：
本实施例提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行可实现如上述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，所述方法基于SIM卡信道和中压载波信道实现；所述方法包括：
获取数据传输基础参数，所述数据传输基础参数包括：遥测数据、SIM卡的信号强度、SIM卡信道的网络资源、线路负荷变化率和中压载波信道传输速率；
基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；
基于选择判定结果将遥测数据的传输通道切换成中压载波信道，或切换成SIM卡信道并执行限定传输策略。
2.根据权利要求1所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，所述基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，包括方法：
基于下式计算影响因子Q：
；
其中，表示线路负荷变化率，M表示SIM卡的信号强度，N表示SIM卡的剩余流量，L表示中压载波信道传输速率；
当影响因子Q值处于第一预设值区间和第二预设值区间时，判定启用SIM卡信道；
当影响因子Q值处于第三预设值区间时，判定启用中压载波信道传输率；
其中，第一预设值区间的值大于第二预设值区间，第二预设值区间的值大于第三预设值区间；第一预设值区间和第二预设值区间要求N≥20％Ne, Ne表示SIM卡在一个周期内的总流量。
3.根据权利要求2所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，所述在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略，包括方法：
当判定启用SIM卡信道时，获取线路电流和SIM卡的剩余流量；
当SIM卡的剩余流量超过80% Ne时，判断线路电流是否在第一区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
当SIM卡的剩余流量在41%Ne-79% Ne之间时，判断线路电流是否在第二区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
当SIM卡的剩余流量小于40% Ne时，判断线路电流是否在第三区间波动，若是，则向主站传输当前遥测数据；否则，不向主站传输当前遥测数据；
其中，第一区间的线路电流小于第二区间，第二区间的线路电流小于第三区间。
4.根据权利要求1所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，当中压载波信道包括多段中压载波通道时，所述中压载波信道的传输速率为所有中压载波通道传输速率的均值。
5.根据权利要求1所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，在遥测数据通过中压载波信道传输时，在传输数据中添加第一协议帧，在遥测数据通过SIM卡信道传输时，在传输数据中添加第二协议帧；
遥测数据的接收端实时监测接收第一协议帧或第二协议帧，并基于第一协议帧打开SIM卡接收通道，或基于第二协议帧打开中压载波接收通道。
6.根据权利要求5所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，所述第一协议帧与第二协议帧中分别记录不同的通信协议。
7.根据权利要求4所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，其特征在于，所述方法应用于10kV电力线通信。
8.一种配电自动化馈线终端的数据传输系统，其特征在于，用于实现权利要求1-7任意一项所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法，包括：
采集模块，用于获取数据传输基础参数，所述数据传输基础参数包括：遥测数据、SIM卡的信号强度、SIM卡信道的网络资源、线路负荷变化率和中压载波信道传输速率；
计算模块，用于基于数据传输基础参数进行传输信道的选择判定，并在判定SIM卡信道时，考虑SIM卡信道的网络资源生成遥测数据的限定传输策略；
切换模块，用于基于选择判定结果将遥测数据的传输通道切换成中压载波信道，或切换成SIM卡信道并执行限定传输策略。
9.根据权利要求8所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输系统，其特征在于，所述采集模块包括：
配电自动化馈线终端的采集单元，用于采集遥测数据；并基于遥测数据获取线路负荷变化率；
信号强度采集单元，用于采集SIM卡的信号强度；
SIM卡流量监控单元，用于监控SIM卡的剩余流量。
10.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行可实现如权利要求1-7中任意一项所述的一种配电自动化馈线终端的数据传输方法。
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