低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法
【专利摘要】低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，集中器载波模块在低压电力线配电网络中某一相线电压过零点时刻发送载波信号；通信节点接收载波信号，检测时间差，由时间差计算检测相位，当通信节点为中继节点时，由相对相位计算载波信号的延时发送时间，在自身相电压过零点时刻的延时发送时间后转发载波信号，当通信节点为目的节点时，由相对相位和已知的集中器载波信号发送相位计算自身相位并记录，然后在自身相电压过零点时刻发送载波信号；集中器载波模块接收目的节点或中继节点发来的载波信号，检测时间差，由已知的集中器载波信号发送相位计算目的节点的相位。相位信息识别后可用于载波通信系统的路由组网。
【专利说明】低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法
【技术领域】
[0001]本发明属于低压载波电力线通信【技术领域】，尤其涉及一种低压电力线载波抄表系统中通信节点的相位识别方法。
【背景技术】
[0002]低压电力线载波通信(Power Line Communication, PLC)是一种利用已有的低压电力线网络作为传输媒介，实现数据传递和信息交换的技术。它利用电力线作为通信媒介，无需另外架设通信线路，也不占用现有的频谱资源，具有不用布线、覆盖范围广、连接方便的显著特点，市场潜力巨大，正越来越广泛地用于电力管理系统、工业自动化控制系统和智能化小区等领域。
[0003]在电力领域，随着电子式电能表/电能量计在计费系统中得到越来越广泛的使用，同时伴随着国内外电力线载波通信技术的普及，抄表系统中采用电力线载波的通信方式在所有抄表系统的通信方式中所占的比例不断扩大。这是因为电力线路遍布各处，从发电厂到各个居民家庭无所不至，利用现有的电力网作为信道，不需重新布线，可以节省大量的人力物力，电力载波抄表已经成为最符合电力系统特点的自动抄表方案。
[0004]电力线载波通信抄表系统通常包括:主站、集中器、包括各类载波表及载波采集器的通信节点。电力线载波通信抄表系统是一个以低压电网为主要通信信道、以GPRS、GSM、PSTN.CDMA等公用通信信道和部分RS485总线信道为辅助通信信道的通信网络。如图1所示，低压配电网络的主干线一般采用三相四线制供电，普通居民用户用电只取其中一相线作为火线(L)，取地线作为零线(N)。电力线载波通信抄表系统中大部分的通信节点为单相供电，如单相电能表，而对于低压载波通信而言，通信节点跨相通信时信号传输路径加长、噪声增大，因此低压载波通信在进行路由选择时，应尽可能选择同相的通信节点进行中继通信，以减少干扰，保证通信质量。
[0005]然而对于一个供电台区而言，目前电力管理部门没有强制要求统计电力用户节点的安装相位，在安装施工过程及通信节点档案整理过程中，也很难对每个载波通信节点的安装相位进行正确统计，因此，对电力线载波通信抄表系统中各通信节点的相位进行识别是电力线载波通信抄表系统使用过程中急需解决的技术问题。
【发明内容】
[0006]针对以上不足，本发明的目的在于提供一种低压电力线载波通信系统中的通信节点的相位识别方法，可以实时快速地获取通信节点的相位信息，用于载波通信系统的路由组网，提闻载波抄表系统的稳定性和可罪性。
[0007]为了实现上述目的，本发明采取如下的技术解决方案:
[0008]低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，包括以下步骤:
[0009]步骤A、集中器载波模块固定以低压电力线配电网络中某一相线的电压过零点时刻作为起始时刻，发送载波信号，执行下一步；[0010]步骤B、通信节点接收到载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差At计算检测相位P Λ ；
[0011]当所述通信节点为中继节点时，执行步骤C，当所述通信节点为目的节点时，执行步骤E ;
[0012]步骤C、中继节点检测自身相电压过零点时刻，同时根据步骤B得到的检测相位ΡΔ，计算中继节点的延时发送时间At’，在中继节点自身相电压过零点时刻的延时发送时间At’后立即中继转发载波信号，执行下一步；
[0013]步骤D、目的节点接收到中继节点转发的载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差Λ t计算检测相位ΡΛ，执行步骤E ；
[0014]步骤Ε、目的节点根据检测相位ΡΛ计算自身的相位Pd，并记录，执行下一步；
[0015]步骤F、目的节点检测自身相电压过零点时刻，在自身相电压过零点时刻发送载波
信号;
[0016]当目的节点接收到的载波信号来自中继节点时，执行步骤G，当目的节点接收到的载波信号来自集中器载波模块时，执行步骤H ;
[0017]步骤G、中继节点接收到载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差At计算检测相位ΡΛ，同时中继节点检测自身相电压过零点时刻，根据检测相位Ρλ计算中继节点的延时发送时间At’，中继节点在自身相电压过零点时刻的延时发送时间At’后转发载波信号，执行下一步；
[0018]步骤H、集中器载波模块接收到中继节点转发的载波信号或目的节点发送的载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差△ t计算出检测相位ΡΛ，根据检测相位ΡΛ计算目的节点的相位P’d。
[0019]进一步的，所述相电压过零点时刻均取同一个方向的过零点，即所有通信节点均取相电压向上过零点，或所有通信节点均取相电压向下过零点。
[0020]进一步的，所述时间差At为通信节点所接收到的载波信号的起始时刻与该时刻之后所述通信节点的第一个自身相电压过零点时刻之间的差值，时间差Ate [0，20]。
[0021]进一步的，所述时间差检测通过定时器减计数实现，在每次相电压过零点时刻重置定时器初值为20ms，当检测到有载波信号时停止定时器计数，定时器计数余值即为时间差Δ t。
[0022]进一步的，所述步骤中的检测相位ΡΛ是指该步骤中接收信号的通信节点的检测相位。
[0023]进一步的，所述各步骤中的检测相位ΡΛ由分段函数公式(I)计算:
[0024]
【权利要求】
1.低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤A、集中器载波模块固定以低压电力线配电网络中某一相线的电压过零点时刻作为起始时刻，发送载波信号，执行下一步； 步骤B、通信节点接收到载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差At计算检测相位ΡΛ ; 当所述通信节点为中继节点时，执行步骤C，当所述通信节点为目的节点时，执行步骤E ； 步骤C、中继节点检测自身相电压过零点时刻，同时根据步骤B得到的检测相位ΡΛ，计算中继节点的延时发送时间 ，在中继节点自身相电压过零点时刻的延时发送时间At’后立即中继转发载波信号，执行下一步； 步骤D、目的节点接收到中继节点转发的载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差Λ t计算检测相位ΡΛ，执行步骤E ； 步骤Ε、目的节点根据检测相位1\计算自身的相位Pd，并记录，执行下一步； 步骤F、目的节点检测自身相电压过零点时刻，在自身相电压过零点时刻发送载波信号; 当目的节点接收到的载波信号来自中继节点时，执行步骤G，当目的节点接收到的载波信号来自集中器载波模块时，执行步骤H ； 步骤G、中继节点接收到载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差At计算检测相位ΡΛ，同时中继节点检测自身相电压过零点时刻，根据检测相位1\计算中继节点的延时发送时间At’，中继节点在自身相电压过零点时刻的延时发送时间At’后转发载波信号，执行下一步； 步骤H、集中器载波模块接收到中继节点转发的载波信号或目的节点发送的载波信号，启动时间差检测，根据检测到的时间差△ t计算出检测相位ΡΛ，根据检测相位ΡΛ计算目的节点的相位P’d。
2.如权利要求1所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述相电压过零点时刻均取同一个方向的过零点，即所有通信节点均取相电压向上过零点，或所有通信节点均取相电压向下过零点。
3.如权利要求1所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述时间差At为通信节点所接收到的载波信号的起始时刻与该时刻之后所述通信节点的第一个自身相电压过零点时刻之间的差值，时间差At e [O，20]。
4.如权利要求1或3所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述时间差检测通过定时器减计数实现，在每次相电压过零点时刻重置定时器初值为20ms，当检测到有载波信号时停止定时器计数，定时器计数余值即为时间差At。
5.如权利要求1所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述步骤中的检测相位 是指该步骤中接收信号的通信节点的检测相位。
6.如权利要求1至5任一项所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述各步骤中的检测相位ΡΛ由分段函数公式(I)计算:
7.如权利要求1至5任一项所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述中继节点的延时发送时间At’由公式(2)计算: At’ = ΡδΧ6.67(2)。
8.如权利要求1至5任一项所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述步骤E中目的节点通过公式(3)计算自身的相位Pd: Pd= (3+Ps-PjM0D3(3) 其中，Pd为目的节点自身的相位，Ps为集中器载波模块发送相位，ΡΔ为检测相位，MOD表示取模运算。
9.如权利要求1至5任一项所述的低压电力线载波通信系统中通信节点的相位识别方法，其特征在于:所述步骤H中集中器载波模块通过公式(4)计算目的节点的相位P’d: P'd= (Ps+Pa)M0D3(4) 其中，P’d为目的节点的相位，Ps为集中器载波模块发送相位，ΡΛ为检测相位，MOD表示取模运算。
【文档编号】H04B3/54GK103457635SQ201310340472
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月6日 优先权日:2013年8月6日
【发明者】刘述钢, 崔宇昊, 李宏文, 张波, 吴斌 申请人:珠海中慧微电子有限公司