具有语音装置的智能台区识别仪及识别方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种确定配电变压器和用户电表相位对应关系的装置，具体的说是涉及一种具有电力营销领域的智能台区识别仪及识别方法。
【背景技术】
[0002]台区识别仪是电力营销部门专用仪器，以往城郊地区和农村地区电网建设混乱，电线乱拉，台帐也不清楚，所以需要该仪器确定配电变压器和用户电表对应关系。
[0003]基于FSK载波通讯技术的台区识别仪由于FSK载波通讯原理的固有特性这种台式识别仪有其缺陷主要表现在如下两大方面:首先识别距离的不确定性问题对于同一条线路的不同时段有时可以接收到载波信号有时却无法收到其主要原因在于低压电网的不同时段用户对电网产生的噪声的强度不同不同时段用户载荷不同造成的线路阻抗不同从而造成载波信号的严重衰减无法稳定的远距离传输使得基于载波通讯原理的台区识别仪无法可靠稳定识别；识别准确性问题台区变压器存在共高压、共地、共电缆沟的特点FSK高频载波信号容易产生信号串线、串开关、串台区。其次脉冲电流方式台区识别仪的缺陷识别信号问题由于瞬间电流的宽频特性而难以识别信号的大小不能解决信号在开关间串扰的问题；瞬间电流过大问题该方式的台区识别仪使用时产生的电流高达一百多安可能造成设备和人身安全事故。
[0004]传统的台区用户识别仪采用传统的电力载波通信方式，如中国专利文献CN102680842A公开的一种台区自动识别测试仪及其识别方法。该发明的目的是提供一种台区自动识别测试仪及其识别方法，在延长通信距离的同时，能够准确识别用户所属台区。其技术方案是:在变压器低压输出端装有主控端，以及位于电力线用户端装有若干个服务端。主控端和服务端分别通过耦合电路与电力线连接以实现与载波信号的耦合分离，主控端用于接收外界输入台区信息，同时将包含有台区信息的地载波信号耦合到电力线上，服务端将电力线上的载波信号分离出来，并对信号分析判断，将与该服务端处于同一台区的主控端所发台区信息传输至与该服务端对应的用户端电表箱，同时服务端可作为中继器，将载波信号转发出去实现接续传递。其中继算法采用可信值管理的办法，转发时采用时间片和声的方式。该发明有三个明显缺点，一是通信电路设计没有针对解决共高压共地平行走线共电缆沟的情况下，产生的信号串扰问题，主控端发出信号，多个服务端都有可能接收到，中继转发更容易引入新的干扰，这样就容易造成误判；二是电力载波信号是高频信号，信道环境衰减大，干扰噪声严重，距离长干扰大的用户难以识别；三是电路结构复杂，软件未作抗干扰识别设计，电表箱信号回传到供电局主站更是让使用不方便，增加额外成本，现场需要多人操作，ZIGBEE在建筑物内传输距离往往只有几十米，信号中继可靠性差；
[0005]另一种传统的台区用户识别是采用脉冲识别，如中国专利文献CNlO 1603995，公开的一种电缆检测装置及其实现检测的方法，该发明采用可控开关元件，如固态继电器，晶闸管，IGBT等，通过在动力线路的用户端或末端连续瞬间接通关断，在线路中产生连续的瞬间脉冲电流，并通过追踪脉冲电流实现电缆检测。该发明的缺点一是判别准确率很低，因为手持检测器采集到的信号强度，很大程度与手持采集器与电缆之间的距离有很大关系，台区识别仪测试区域中，电缆要么空中走线，要么电缆沟走线，要么沿墙壁走线，手持检测器难以贴近电缆测试，而多根电缆并排一起的时候，几根电缆测到的信号强度基本一致，难以区分电缆归属；二是通信电路设计没有针对解决共高压共地平行走线共电缆沟的情况下，产生的信号串扰问题，脉冲方式会产生明显的窄带干扰噪声和突发噪声，而且会影响到很宽的带宽，因而更容易造成信号串扰；三是其手持脉冲检测器中电磁感应天线设计困难，灵敏度过低则接受不到信号，灵敏度过高则会收到多个信号难以判别，手持检测器未对射频接收信号作滤波放大设计，制作符合指标要求的手持检测器成本昂贵；四是使用不便，用手持检测器跟踪确定电缆走向需要耗费时间。一天也跟踪不了多少电缆，效率不高；
[0006]另一种台区用户识别方法及台区用户识别仪，如中国专利文献CN103063967A。公开的台区用户识别方法和台区用户识别仪，该发明是将用户识别仪夹在被识别用户线路上，当被识别用户线路的供电状态从一种状态改变为另一种状态时，用户识别仪判断并记录供电状态改变的时刻数据，将被识别的用户线路进行断电和复电，记录断电和复电时刻，将用户识别仪记录的供电状态改变时刻与人工记录的断电或复电时刻进行比较，若两者相符，则被识别用户属于设定台区，否则就不是。该发明缺点一是操作难以实施，电力公司对于停电送电有严格安全规定，电力公司绝不允许为了识别台区就同一区域多次停送电，用户居民也难以接受家里多次停送电，二是通信电路设计没有针对解决共高压共地平行走线共电缆沟的情况下，产生的信号串扰问题；
[0007]另一种低压台区识别方法及台区识别仪，如中国专利文献CN103698643A。
[0008]该发明是向电网注入强供电电压脉冲序列的发射端，通过检测电压脉冲序列识别台区的接收端。其方法是在发射端将包括起始码，地址码，相位码，地址反码和相位反码信息的二进制编码以电压脉冲序列方式注入到电网中，单个电压脉冲的宽度为20微秒?500微秒，幅值为5V'50V。同时使用IGBT功率管委电网发送电压脉冲，其最大瞬间电流为40A。发射方式采用过零点发送。
[0009]该发明的最大缺点是几乎无法实施，因为在电网注入可能高达50伏以及瞬间电流为40A的脉冲，会严重影响电网的安全运行和用户电能质量，瞬间的电压波动和大电流会烧毁用户电表和家电设备，严重的情况会导致整个小区停电，除非试验，大规模推广使用时一定会遭到电力公司拒绝。同时该发明通信电路设计没有针对解决共高压共地平行走线共电缆沟的情况下，产生的信号串扰问题。
[0010]综合以上背景专利技术，可以知道台区识别仪的难点在于三共干扰造成的误判别问题，以及传输距离不够的问题。同时识别仪在使用上的安全方便也需要得到解决。
[0011]综合以上专利，尽管具有独特新颖性，但是其电路设计没有针对信号串扰产生的根本原因做分析设计，都只是更换通信方式被动应对信号串扰问题(即共地共高压共电缆沟干扰)，因而无法从根本上解决误判别问题。同时以上专利的通信方式都不足以克服恶劣的电力载波通道环境，都不能彻底解决传输距离短的问题，因而存在误判别的情况，在线路距离长和线路负荷大的情况下，通信传输距离只有几百米，造成无法判别的情况。其使用上也存在诸多不便，甚至存在影响安全难以使用的问题。
[0012]以往的台区识别仪的电磁兼容设计，仅对常见的电磁兼容指标如快速瞬变脉冲群抗扰度等作设计，以为解决这些常见电磁兼容测试指标通过型式试验就足够了，所以出现信号串扰问题后，都没有再从电磁兼容的角度去考虑分析解决问题，而都是采取更换不同的电路和测试方法来被动应付信号串扰问题，其结果不但没有从根本上解决问题，反而造成成本上升和使用不便。解决一般信号信息处理领域里出现的问题，光采用本领域的技术手段是不够的，还要采用电磁场领域的技术去分析信号串扰问题的形成原因，采取合适信号串扰抑制手段，才能突破以往技术路线，从根本上解决信号串扰问题，取得意想不到的效果O
[0013]信号串扰问题长期存在于电力营销类仪表中，如智能电表，抄表采集器，集中器等，在现场出现台区串扰严重，一个集中器可能上报数倍于本区的表，造成数据混乱，可见信号串扰是个长期悬而未决的技术问题。
[0014]现有的区识别仪采用的fsk和脉冲方式其技术缺陷分析如下:
[0015]Fsk调制方式适用于传输速率低传输距离短的通信方式抗干扰性差且容易产生自干扰。
[0016]过零点检测调制方式的缺点是需要将正弦波转换成方波，然后进行过零点检测，在波形变换过程中，由于信号不稳定及噪声等因素，在零点附近会发生抖动，这样就容易把这些抖动误判成零，因而造成误差，影响后级电路。
[0017]采用脉冲方式则容易产生宽频段的窄带干扰噪声和突发噪声，电力线自身本来就存在50Hz工频信号在从峰值到零点处产生的脉冲同时线路上用电设备的随机接入和断开也产生脉冲信号脉冲干扰的宽频特性使其更容易造成三共干扰。高频电压脉冲信号具有很大的dv/di，di/dt，形成很强的电磁干扰，频率可从几KHZ到就几十MHZ，脉冲干扰会严重影响通信质量脉冲干扰的强度最大可达到40DB因而存在安全隐患。
[0018]需要特别说明的是FSK加脉冲电流方式作为成熟技术被多数台区识别仪厂家采用，实际使用的时候，多个接收端都能收到脉冲信号，测试人员根据比较收到的多个脉冲信号强度来确定归属对应关系，这种做法在线路较长甚至线路老化的情况下，就容易出现判别失误。
[0019]电力载波通道通信环境恶劣，阻抗变化大，时变性强，存在频率选择性衰减大，干扰多(包括稳态背景噪声，窄带干扰噪声，突发噪声，周期脉冲噪声等)所以上述专利采用的通信调制方式不足应对恶劣的电力载波信道环境信号在传输过程中失真严重，线路负载大情况下，其传输距离只有几百米。所以必须采取适用于电力载波恶劣通信环境的通信方式和芯片。
[0020]随着电力载波通信技术发展电力载波调制方式由原先的FSK，PSK，音频注入，工频调制，过零点检测方式，发展到扩频通信方式(DSS直接扩频序列，F