基于PRIME标准的低压电力线载波通信组网方案VIP专享VIP免费

第38卷第24期2014年12月25日电力系统自动化AutomationofElectricPowerSystemsVo1．38No．24Dec．25，2014DoI：10．7500／AEPS20140520014基于PRIME标准的低压电力线载波通信组网方案李腾，朱金大，蒋媛媛。，潘正成，孙楠(1．南瑞集团公司(国网电力科学研究院)，江苏省南京市211106；2．河海大学能源与电气学院，江苏省南京市210098)摘要：在阐述低压配电网电力线栽波通信网络拓扑和特征的基础上，结合PRIME标准中媒体访问控制(MAC)层的帧结构、类型，深入归纳、分析和总结了PRIME标准中的电力线载波通信组网初始化算法、网络维护与重构算法。通过采用电力线载波芯片ST7590T，应用PRIME标准协议，在某一厂区搭建96节点的现场测试环境，实例分析该组网方案的初始化和网络重构过程，并针对现场可能出现的状况，验证了该组网方案的灵活性、抗毁性和现场可应用性。关键词：低压配电网；电力线载波通信；动态组网技术；网络重构0引言智能电网承载并推动第3次工业革命J，其中电力用户用电信息采集系统是智能电网的重要组成部分，也是智能用电服务环节的技术基础。作为用电信息采集系统中最重要的下行通信方式(集中器与终端、电表之间的通信)之一_2]，低压电力线载波通信利用现有广泛分布的电力线作为通信介质，不需铺设专用通信网，节约成本，且电力线物理强度高，不易破坏，后期维护量小。但由于电力线不是专用的通信介质，存在严重的噪声、信号衰减、干扰、受负载特性影响和时变性等问题I3]，导致信号传输不稳定。组网算法的优劣直接关系到组网的速度以及对现场严酷环境的适应性，进而影响到整个集中抄表系统的效率和可靠性]。因此，电力线载波通信系统中组网方案的研究显得尤为重要。文献E92针对低压电力线载波静态和动态2种组网方式进行对比，指出动态组网的现场适用性和绝对优势。文献[10—11]提出了一种基于通信信号“信噪比”的简单且具有较高可靠性的自动组网方法，能够有效减小节点之间的“通信距离”，并能找到多条通信路径，但其假设网络的信道质量不变，不符合现场实际情况，可靠性问题值得考虑，且主节点要对下属所有从节点进行至少一次的轮询，组网时间过长。文献[12-]提出了一种基于人工蜘蛛网的电力线载波通信组网模型，与传统的树形电力线载波通信网络模型相比，在非中心节点发生故障的情况下，避免了对整个网络内所有节点进行重新组网，提高收稿日期：2014-05—20；修回日期：2014-08—08。国家高技术研究发展计划(863计划)资助项目(2011AA05A1i0)。了通信效率。但对中心节点的依赖程度过高，一旦中心节点故障，将造成整个网络的大范围重组，影响系统的可靠性。文献[13—14-]提出可动态识别低压配电网信道质量的类蚁群算法，为建立控制类网络提供了一种简单有效的组网方法，具有分布式计算、并列运行的优点，但在电力网络这种动态集中式网络中应用存在一定的局限性，同时存在盲目控索性的问题，浪费资源，组网时间会随着结点数量增加而增加，对带宽也有一定的要求，并且只考虑了跳数并未考虑信道的特性，导致寻优出来的路径不一定是最优的路径。PRIME(powerlineintelligentmeteringevolution)标准l1]是一个基于正交频分复用(OFDM)技术，应用于CENELEC—A频带(3～95kHz)范围内的开放型窄带高速电力线载波通信技术口。文献[17—19]实施、测试、分析并验证了PRIME标准在自动抄表领域的现场应用，证明其满足用电信息采集系统对本地通信采集成功率、速率、抗干扰性和可靠性的要求ll2。由于PRIME标准采用的低压电力线载波通信自动组网方案灵活性强、可动态维护，能够适应多变的载波信道环境，且充分考虑路由的跳数、信号电平和信噪比来选择最优路径，能够实现电表的主动注册，组网时间较短。本文结合低压配电网电力线通信网络拓扑、特征和组网特点，以及PRIME中定义的媒体访问控制(MAC)层帧结构、帧类型，重点归纳、分析和总结PRIME标准中定义的电力线载波通信组网初始化算法、维护与重构算法，分析路由表的形成、维护过程。为满足工程实践要求，通过采用电力线载波通信芯片ST7590T，应用PRIME标准，在南京某厂区搭建96节点的现场测试环境，实例分析该通信组网一73—2014．38...