一种电力线宽带载波通信网络中相位识别方法和装置与流程

本发明涉及电力线宽带载波通信领域，具体涉及一种电力线宽带载波通信网络中相位识别方法和装置。
背景技术：
：三相电环境中，为了实现各相线负载均衡，需要知道各用电户电表在各相线上的分布。宽带载波通信网络中，各通信节点可以检测当前节点所在相线，并告知集中器。在集中器上，就能获取整个网络上各通信节点在各相线上的分布。宽带载波通信领域，有一些使用过零检测来识别相位的技术。但这些技术对使用条件有所约束。比如：需要网络时间同步来约束时间，或需要在指定时刻(如过零点)发送报文，但在非时间同步环境下，通信节点无法获知自身相位。技术实现要素：本发明提供一种电力线宽带载波通信网络中相位识别方法和装置，使得在非时间同步环境下，通信节点也可以获知自身相位。为了实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：一种电力线宽带载波通信网络中相位识别方法，应用于通信节点，包括：侦听载波通信网络中的父节点广播的相位通知报文，所述相位通知报文中包括父节点的相位和过零偏移；根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳；根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；根据所述相位通知报文的父节点相位、所述相位偏移确定当前节点的相位。优选地，所述方法之前还包括：向载波通信网络中的父节点发送相位请求报文。优选地，所述父节点的过零偏移为父节点的所述相位通知报文发送时戳与父节点的过零时戳的差值。优选地，根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳包括：根据当前通信节点的所述相位通知报文接收时戳与父节点的过零偏移的差值获得父节点的过零时戳。优选地，根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：获得当前通信节点对应相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系；将父节点的过零时戳与当前通信节点的对应相邻相位的过零时戳相比较，根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移。优选地，根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：确定与所述父节点的过零时戳最接近的相邻相位的过零时戳，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；或者，当所述父节点的过零时戳与最接近的相邻相位的过零时戳的差值小于或者等于预设阈值时，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移。本发明还提供一种电力线宽带载波通信网络中相位识别装置，设置于通信节点，包括：监听模块，侦听载波通信网络中的父节点广播的相位通知报文，所述相位通知报文中包括父节点的相位和过零偏移；计算模块，设置为根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳；偏移模块，设置为根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；相位模块，设置为根据所述相位通知报文的父节点相位、所述相位偏移确定当前节点的相位。优选地，所述的识别装置还包括：发送模块，设置为向载波通信网络中的父节点发送相位请求报文。优选地，所述父节点的过零偏移为父节点的所述相位通知报文发送时戳与父节点的过零时戳的差值。优选地，所述计算模块根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳包括：根据当前通信节点的所述相位通知报文接收时戳与父节点的过零偏移的差值获得父节点的过零时戳。优选地，所述偏移模块根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：获得当前通信节点对应相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系；将父节点的过零时戳与当前通信节点的对应相邻相位的过零时戳相比较，根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移。优选地，所述偏移模块根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：确定与所述父节点的过零时戳最接近的相邻相位的过零时戳，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；或者，当所述父节点的过零时戳与最接近的相邻相位的过零时戳的差值小于或者等于预设阈值时，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移。本发明和现有技术相比，具有如下有益效果：本发明的技术方案，低压电力线宽带载波通信网络中，在非时间同步环境下，通过相位请求/通知报文在通信节点间传递通信节点所在相线的过零时戳信息和节点相位信息，让整个网络中的通信节点逐层级地识别自身相位。附图说明图1为本发明实施例的电力线宽带载波通信网络中相位识别方法的流程图；图2为本发明实施例的电力线宽带载波通信网络中相位识别方法装置的结构示意图；图3为实施例1的通信节点的相位识别功能的流程图；图4是实施例2的通信网络拓扑和报文传输示意图；图5是实施例3的通信网络拓扑和报文传输示意图。具体实施方式为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚明了，下面结合附图对本发明的实施例进行说明，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例和实施例中的特征可以相互任意组合。如图1所示，本发明实施例提供一种电力线宽带载波通信网络中相位识别方法，应用于通信节点，包括：s101、侦听载波通信网络中的父节点广播的相位通知报文，所述相位通知报文中包括父节点的相位和过零偏移；s102、根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳；s103、根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；s104、根据所述相位通知报文的父节点相位、所述相位偏移确定当前节点的相位。如果当前节点已获知本节点的相位，在步骤s101之后不进行处理，如果当前节点未获知本节点的相位，继续进行步骤102-104。在没有时间同步机制的宽带载波通信网络中，父子关系的两个通信节点需要通过相位通知报文中的过零偏移来传递父节点的过零时戳。在父节点上根据父节点的过零时戳来计算过零偏移。在子节点上根据过零偏移来计算父节点的过零时戳。使得子节点能够获取到以本地时间表示的父节点的过零时戳。所述方法之前还包括：向载波通信网络中的父节点发送相位请求报文。本发明实施例在当前节点未获知本节点的相位时发起相位请求报文，已知本节点的相位后，不再发起相位请求报文，减少网络通信量，其中，步骤s101中所述父节点的过零偏移为父节点的所述相位通知报文发送时戳与父节点的过零时戳的差值。公式表示为：父节点的过零偏移＝父节点的报文发送时戳–父节点的过零时戳。步骤s102中根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳包括：根据当前通信节点的所述相位通知报文接收时戳与父节点的过零偏移的差值获得父节点的过零时戳。公式表示为：父节点的过零时戳＝当前节点的报文接收时戳–父节点的过零偏移步骤s103根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：获得当前通信节点对应相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系；将父节点的过零时戳与当前通信节点的对应相邻相位的过零时戳相比较，根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移。具体地，当前通信节点对应相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系如表1所示：表1其中，zero_t为当前通信节点的过零时戳，δt是相邻相位的过零时戳差值，约为6.666毫秒。根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：确定与所述父节点的过零时戳最接近的相邻相位的过零时戳，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；或者，当所述父节点的过零时戳与最接近的相邻相位的过零时戳的差值小于或者等于预设阈值时，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移。电力线的工频为50hz，周期为20ms，三相电的各相邻相位间的过零时戳间隔应为6.666ms。由于过零点检测存在误差，限制在<＝1.2ms以内。因此两个相同过零点的差值限制在2.4ms(预设阈值)以内，不应超过阈值。如果超出这个差值，则认为数据错误，不作为计算依据，放弃本次计算。步骤s104中根据所述相位偏移确定当前节点的相位包括：根据所述相位通知报文中父节点的相位、父节点相对于当前节点的相位偏移确定当前节点的相位。公式表示为：phase_n＝(((phase_m-1+6)–x)％3)+1phase_n：当前节点的相位值，如表2所示。phase_m：父节点的相位值，如表2所示。x：父节点相对于当前节点的相位偏移。表2相位abc数值123本发明实施例可以逐层级地实现网络中通信节点的相位识别，通信节点还可以通过网络维护报文，将节点相位传递给集中器，便于集中器进行管理。本发明实施例可在无时间同步功能的网络中使用。不需在特定时刻(如：过零点)发送。广播发送相位通知报文，所有收到该报文的通信节点能据此计算自身相位，减少网络通信量。如图2所示，本发明实施例还提供一种电力线宽带载波通信网络中相位识别装置，包括：监听模块，侦听载波通信网络中的父节点广播的相位通知报文，所述相位通知报文中包括父节点的相位和过零偏移；计算模块，设置为根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳；偏移模块，设置为根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；相位模块，设置为根据所述相位通知报文的父节点相位所述相位偏移确定当前节点的相位。优选地，所述的识别装置还包括：发送模块，设置为向载波通信网络中的父节点发送相位请求报文。所述父节点的过零偏移为父节点的所述相位通知报文发送时戳与父节点的过零时戳的差值。所述计算模块根据所述相位通知报文中的父节点过零偏移计算父节点的过零时戳包括：根据当前通信节点的所述相位通知报文接收时戳与父节点的过零偏移的差值获得父节点的过零时戳。所述偏移模块根据所述父节点的过零时戳和相邻相位的过零时戳，确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：获得当前通信节点对应相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系；将父节点的过零时戳与当前通信节点的对应相邻相位的过零时戳相比较，根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移。所述偏移模块根据比较结果确定父节点相对于当前节点的相位偏移包括：确定与所述父节点的过零时戳最接近的相邻相位的过零时戳，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移；或者，当所述父节点的过零时戳与最接近的相邻相位的过零时戳的差值小于或者等于预设阈值时，根据最接近的相邻相位的过零时戳与相位偏移之间的对应关系，确定父节点相对于当前节点的相位偏移。所述相位模块根据所述相位偏移确定当前节点的相位包括：根据所述相位通知报文中父节点的相位、父节点相对于当前节点的相位偏移确定当前节点的相位。实施例1集中器上装有过零检测装置的相线默认为a相位，同时默认集中器的相位为a相位。假设通信节点n上电后，通过通信节点m入网，通信节点的相位识别功能如图3所示：第一步：通信节点n上电后，侦听网络上的相位通知报文。第二步：通信节点n通过通信节点m入网后，如果仍未识别本节点相位，则发起相位请求报文，相位请求报文包含：父节点标识。通信节点n识别相位后，不再发起相位请求。第三步：通信节点n的父节点通信节点m收到相位请求报文后，在已识别本节点相位的前提下，广播发送相位通知报文。相位通知报文包含：本通信节点的相位及过零偏移(根据公式1计算)。公式1：节点m的过零偏移＝节点m的报文发送时戳-节点m的过零时戳第四步：通信节点n收到通信节点m或其他通信节点的相位通知报文后，根据相位通知报文提供的信息，计算本通信节点的相位。公式2：节点m的过零时戳＝节点n的报文接收时戳-节点m的过零偏移根据节点n的过零时戳，确定节点n过零时戳对应相位的相邻相位的过零时戳，如表1所示。将公式2计算出来的节点m的过零时戳与表1中的过零时戳比较。若二者差值小于2.4毫秒以内，则认为相等，确定节点m的相位偏移x。按照公式3计算本节点相位：公式3：phase_n＝(((phase_m-1+6)–x)％3)+1phase_n：节点n的相位值，如表2所示。phase_m：节点m的相位值，如表2所示。x：节点m的相位偏移值第五步：按以上的1～4步，逐层级地实现网络中通信节点的相位识别。第六步：通信节点通过网络维护报文，将节点相位传递给集中器。实施例2本实施例说明网络中通信节点的逐层级相位识别。如图4所示，通信节点1入网后未收到相位通知帧，未识别本通信节点的相位，因此发送报文①(相位请求报文)。集中器收到子通信节点1的相位请求报文后，广播发送报文②(相位通知报文)。一级子节点的通信节点1、通信节点2、通信节点3都收到了报文②，并各自计算出本通信节点的相位。通信节点4入网后，向通信节点1发送报文③(相位请求报文)，通信节点1收到报文③。通信节点1广播发送报文④(相位通知报文)。二级的通信节点4、通信节点5收到报文④并各自计算本通信节点的相位。依此类推，整个网络的通信节点都能逐层级地识别自身相位，并可通过网络维护报文将自身的相位信息传递给集中器。实施例3本实施例补充说明广播发送相位通知报文的优点。如图5所示，当集中器收到通信节点1的报文①(相位请求报文)，发送报文②(相位通知报文)。通信节点3未入网，收到了报文①。通信节点3可以根据报文①，计算本节点的相位。同样，通信节点4是集中器的孙节点，也可能收到了报文②。通信节点4可以根据报文②计算本节点的相位。所有已识别本节点相位的通信节点就不会再发送请求报文。因此，并不需要所有通信子节点都发送相位请求帧，减少整个网络的通信量和相位识别时间。实施例4本实施例说明父子节点间的相位传递与相位计算。设图4中集中器的相位为a相位，发送报文②的时刻为100.020ms,当前的过零时戳是99.500ms。通信节点1收到报文②时的时刻是100.090ms，当前的过零时戳是93ms。那么，报文②的内容为:按表一换算，相位值为2；按公式一计算，过零偏移值是100.020–99.500＝0.520ms。通信节点1可以根据报文②的过零偏移和接收时戳，忽略传输延迟时间，按照公式2计算出集中器的过零时戳：100.090ms–0.520ms＝99.570ms。将99.570与表三比较，计算出集中器相对通信节点1的相位偏移值为4。按公式四计算通信节点1的相位值:(1-1+6–4)％3+1＝3,即c相位。计算相位偏移值相位偏移x012345过零时戳73.00279.66886.33493.00099.666106.332虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属
技术领域：
内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。当前第1页12