一種智能電網(wǎng)系統(tǒng)的高可靠性數(shù)據(jù)處理及相互通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于智能電網(wǎng)通信W及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種智能電網(wǎng)系統(tǒng)的 高可靠性數(shù)據(jù)處理及相互通訊方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 智能電網(wǎng)指的是供電網(wǎng)的智能化，其最終目的是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)的可靠、安全、經(jīng)濟(jì)、高 效、環(huán)境友好和使用安全的目標(biāo)。運(yùn)個(gè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，除了需要各種先進(jìn)的遙測(cè)、遙感技術(shù)和 控制技術(shù)，整個(gè)系統(tǒng)需要建立在集成的雙向可靠的、獨(dú)立于公網(wǎng)的通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上。
[0003] 目前，實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的數(shù)字通信要求，主要從兩方面入手，一種是從零開始建立與 公網(wǎng)隔離的電力通信專網(wǎng)，一種是W現(xiàn)有的某種成熟的通信技術(shù)為過(guò)渡的通信方法。從最 完美的結(jié)果看，從無(wú)到有建立永久性完善的電力通信專網(wǎng)，W從光纖技術(shù)著手為技術(shù)性的 最佳選擇。但從成本說(shuō)，困難很大，短期內(nèi)難W實(shí)現(xiàn)，所W-般將其視為長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和目標(biāo)。而 各國(guó)一般都W現(xiàn)有技術(shù)著手，建立過(guò)渡性的電力通信專網(wǎng)。例如，美國(guó)的智能電網(wǎng)，W獨(dú)立 的固定無(wú)線通信技術(shù)為主體。
[0004] 我國(guó)的智能電網(wǎng)技術(shù)起步稍遲于工業(yè)先進(jìn)國(guó)家。運(yùn)對(duì)建立電力通信專網(wǎng)造成一定 困難。為了盡早實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)，需要采用現(xiàn)有通信技術(shù)，建立獨(dú)立于公網(wǎng)的電力通信專網(wǎng)。 模仿西方W固定無(wú)線通信網(wǎng)為智能電網(wǎng)通信服務(wù)，從技術(shù)角度說(shuō)沒(méi)有問(wèn)題，但一個(gè)很大的 困難是，由政府資源法規(guī)給各工業(yè)和民用領(lǐng)域分配的無(wú)線頻率資源，沒(méi)有?？趽芙o智能電 網(wǎng)應(yīng)用的部分。改變國(guó)家資源法規(guī)的規(guī)定是很難的。 陽(yáng)〇化]中國(guó)的無(wú)線資源法規(guī)雖然不能撥給智能電網(wǎng)數(shù)字通信W?？诘念l段，但是有個(gè)被 稱為"433MHz"的頻段是可W隨意使用的。所謂433MHz，在所有國(guó)家都是個(gè)可W被所有應(yīng)用 自由使用的頻段。433是個(gè)泛指的頻率資源范圍，是位于433MHz附近的一定寬度的頻段， 可供任何應(yīng)用無(wú)需申報(bào)自由使用。在中國(guó)，運(yùn)個(gè)頻段具體是指470~510MHz頻段。一個(gè) 典型的示例產(chǎn)品如A7139射頻收發(fā)忍片，被設(shè)計(jì)在運(yùn)個(gè)頻段中某個(gè)中屯、頻率占用帶寬為 250KHZ。運(yùn)樣一類產(chǎn)品的通信能力最大只能達(dá)到0.5Mbps。如果考慮應(yīng)對(duì)復(fù)雜物理信道環(huán) 境采用的編碼、壓縮技術(shù)，隨著通信距離的加大，在100~200米通信距離上，數(shù)字帶寬只能 在50肺PS左右。無(wú)法作為智能電網(wǎng)數(shù)字通信的主體產(chǎn)品。所W，過(guò)渡性的智能電網(wǎng)通信網(wǎng) 絡(luò)，需要另外尋求著眼點(diǎn)。
[0006] 低壓電力載波技術(shù)（PLC)是上世紀(jì)80年代初因超大規(guī)模集成電路技術(shù)起飛而掀 起的數(shù)字通信技術(shù)革命W來(lái)，一個(gè)新近發(fā)展起來(lái)并受到各種應(yīng)用領(lǐng)域注目的技術(shù)。它有幾 個(gè)特點(diǎn)可W便捷地建立和人類各種工業(yè)及社會(huì)活動(dòng)相吻合的通信網(wǎng)絡(luò)。即PLC技術(shù)構(gòu)成 的通信網(wǎng)絡(luò)，其物理信道是民用電力網(wǎng)，而在今天的社會(huì)中，民用電力網(wǎng)可W說(shuō)是無(wú)所不在 的。因此，用PLC構(gòu)成的數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，在建立物理信道上的成本幾乎可W不計(jì)。運(yùn)樣，PLC 通信技術(shù)首先在兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域得到發(fā)展：室內(nèi)寬帶數(shù)字通信和智能電網(wǎng)通信專網(wǎng)。
[0007] 由于上述智能電網(wǎng)發(fā)展的歷史原因，PLC用于電力通信專網(wǎng)受到國(guó)內(nèi)電力工業(yè)的 廣泛重視。而PLC用于室內(nèi)（特別是居家生活方面的種種應(yīng)用）寬帶數(shù)字應(yīng)用，現(xiàn)在已經(jīng)相 當(dāng)成熟。從運(yùn)方面看，似乎可將成熟的PLC室內(nèi)數(shù)字寬帶技術(shù)，很便捷地移植到智能電網(wǎng)通 信應(yīng)用上。但是，PLC的運(yùn)兩種應(yīng)用，因?yàn)槠涓髯蕴攸c(diǎn)，在若干關(guān)鍵的地方有一定差別。
[0008] 在PLC的居家室內(nèi)應(yīng)用中，通信距離局限于家庭建筑的距離范圍，一般在S十米 之內(nèi)。調(diào)制于電力線上的數(shù)字載波信號(hào)所占用的頻段，因?yàn)榉N種實(shí)際原因，需要在2MHzW 上。隨著頻率的增加，沿電力導(dǎo)線傳輸?shù)男盘?hào)，W越來(lái)越高的效率發(fā)射到四周空間，運(yùn)對(duì)信 息的傳輸明顯是個(gè)不利的特性。因?yàn)樾盘?hào)能量W無(wú)線電磁波形式的損失的特點(diǎn)，不僅頻率 越高的信號(hào)分量損失越大，而且傳輸距離越遠(yuǎn)信號(hào)損失也越大。智能電網(wǎng)的數(shù)字通信距離， 比居家室內(nèi)的寬帶數(shù)字通信距離遠(yuǎn)，通常達(dá)到上百米甚至更遠(yuǎn)。運(yùn)對(duì)PLC技術(shù)為智能電網(wǎng) 通信服務(wù)又是一個(gè)不利因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明目的：本發(fā)明針對(duì)不足，提出一種智能電網(wǎng)系統(tǒng)的高可靠性數(shù)據(jù)處理及相互 通訊方法。
[0010] 技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種智能電網(wǎng)系統(tǒng)的相互通訊方法，包括如下步驟： (1) 對(duì)PLC信道和433頻段的無(wú)線信道進(jìn)行信道估計(jì)，根據(jù)初始時(shí)刻兩個(gè)信道數(shù)字 通信帶寬的測(cè)量數(shù)據(jù)確定電網(wǎng)通信站點(diǎn)的初始化通信機(jī)制：433頻段無(wú)線通信或PLC載 波通信，其中確定電網(wǎng)通信站點(diǎn)初始化通信機(jī)制的具體標(biāo)準(zhǔn)如下： 若AO>M2,則令電網(wǎng)通信站點(diǎn)初始執(zhí)行PLC載波通信； 若AO<M1，則令電網(wǎng)通信站點(diǎn)初始執(zhí)行433頻段無(wú)線通信； 若AO>Ml且BO>M1，則令電網(wǎng)通信站點(diǎn)初始執(zhí)行433頻段無(wú)線通信； 若AO>Ml且BO《M1，則令電網(wǎng)通信站點(diǎn)初始執(zhí)行PLC載波通信； 其中：AO和BO分別為初始時(shí)刻PLC信道和433頻段無(wú)線信道的數(shù)字通信帶寬，Ml為智能電網(wǎng)關(guān)于自動(dòng)化及管理應(yīng)用的通信帶寬設(shè)定口限，M2為智能電網(wǎng)關(guān)于自動(dòng)抄表及高 級(jí)計(jì)量應(yīng)用的通信帶寬設(shè)定口限； (2) 根據(jù)PLC信道數(shù)字通信帶寬的測(cè)量數(shù)據(jù)，確定上一周期PLC信道的時(shí)變程度：平 穩(wěn)或劇烈，其中確定上一周期化C信道時(shí)變程度的量測(cè)過(guò)程如下： 首先，根據(jù)W下公式計(jì)算上一周期PLC信道的平均數(shù)字通信帶寬：
其中：Ai為上一周期內(nèi)第i個(gè)測(cè)量時(shí)刻PLC信道的數(shù)字通信帶寬，N為每個(gè)周期的測(cè)量 次數(shù)且測(cè)量間隔為T，i為自然數(shù)且1《i《N; 然后，根據(jù)W下公式計(jì)算上一周期內(nèi)關(guān)于PLC信道數(shù)字通信帶寬的近似標(biāo)準(zhǔn)差曰：
最后，判斷近似標(biāo)準(zhǔn)差O是否小于標(biāo)準(zhǔn)差闊值：若是，則判定上一周期PLC信道時(shí)變平 穩(wěn)；若否，則判定上一周期PLC信道時(shí)變劇烈； (3) 根據(jù)上一周期PLC信道的時(shí)變程度、電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信形式W及兩個(gè)信道數(shù)字 通信帶寬的測(cè)量數(shù)據(jù)，確定當(dāng)前周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信機(jī)制并執(zhí)行切換，其中確定當(dāng)前 周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信機(jī)制并執(zhí)行切換的具體標(biāo)準(zhǔn)如下： 首先，計(jì)算出上一周期PLC信道的平均數(shù)字通信帶寬和433頻段無(wú)線信道的平均數(shù) 字通信帶寬； 若上一周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)執(zhí)行PLC載波通信且PLC信道時(shí)變平穩(wěn)，同時(shí)《12且>11 或者<Ml且《11，則使當(dāng)前周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信機(jī)制切換為433頻段無(wú)線通信； 若上一周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)執(zhí)行433頻段無(wú)線通信且PLC信道時(shí)變平穩(wěn)，同時(shí)>M3或 者《M3且<11，則使當(dāng)前周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信機(jī)制切換為PLC載波通信； 若上一周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)執(zhí)行PLC載波通信且化C信道時(shí)變劇烈，同時(shí)《M2,則使當(dāng)前 周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信機(jī)制切換為433頻段無(wú)線通信； 若上一周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)執(zhí)行433頻段無(wú)線通信且PLC信道時(shí)變劇烈，同時(shí)>M2或 者《M2且小于Ml，則使當(dāng)前周期電網(wǎng)通信站點(diǎn)的通信機(jī)制切換為PLC載波通信； 其中：Ml為智能電網(wǎng)關(guān)于自動(dòng)化及管理應(yīng)用的通信帶寬設(shè)定口限，M2為智能電網(wǎng)關(guān) 于自動(dòng)抄表及高級(jí)計(jì)量應(yīng)用的通信帶寬設(shè)定口限，M3為智能電網(wǎng)關(guān)于視頻監(jiān)控應(yīng)用的通信 帶寬設(shè)定口限。
[0011] 進(jìn)一步的，根據(jù)W