新型PLC組網結構和方法及相應的新型智能電錶載波模塊與流程
2024-04-03 22:13:05
本發明涉及電網技術領域，具體涉及一種新型PLC（Power Line Communication）組網結構和方法及相應的新型智能電錶載波模塊。
背景技術：
目前國家電網中智能電錶已經普及，而作為負責傳遞終端電錶（智能電錶）以及管理終端（集中器）的信息的集中器載波模塊也已大規模使用。當前載波模塊多使用的是窄帶技術，通信速率比較低在幾十Kbps，無法滿足國家電網日益提高的實時通信需求。
HomePlug GreenPhy（寬帶電力載波通信協議標準）是一種已廣泛應用於國家電網中的寬帶通信協議。按照該協議，電網應用中，管理終端（集中器）的本地載波模塊稱之為CCO端，它負責為接入普通智能電錶單項載波模塊分配TEI ID（Terminal Equipment ID）。
由於協議中規定TEI的欄位為8個比特，所以在一個HomePlug GreenPhy網絡中最多可以接入255個網絡設備（註：TEI：0保留不用，TEI：1為CCO端自身），因此，實際應用中，在一個電網臺區內一個CCO端可支持的智能電錶數量最多只能達到254個，這導致現場往往需要增加CCO端的數量，來解決臺區智能電錶的組網全接入問題，如圖1所示，為現有技術的PLC組網。
綜上，現有技術的電力線通信（PLC）組網對接入網絡設備數量具有限制，需要提出一種在不增加集中器CCO端數量的條件下，也能實現大量智能電錶的接入的技術方案，以達到簡化軟體複雜度，避免多個CCO端互相同步的問題。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種新型PLC組網結構和方法及相應的新型智能電錶載波模塊，實現在使用一個CCO端的情況下，通過配合增加Sub-CCO工作模式邏輯的新型智能電錶載波模塊，將原純STA邏輯變為Sub-CCO並行分時工作的雙模邏輯，實現更多智能電錶的接入，且最多可達64516個智能電錶的接入。
為了達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：
一種新型PLC組網結構，通過PLC以及HomePlug GreenPhy寬帶通信協議進行通信連接，其特徵是，包含：
集中器；
集中器載波模塊，具有一個CCO端，與所述集中器通信連接；
至少一個新型智能電錶載波模塊，分別與所述集中器載波模塊通信連接；每個所述的新型智能電錶載波模塊分別包含並行工作的STA單元以及Sub-CCO單元；
至少一個電錶網絡，分別對應連接各個新型智能電錶載波模塊；每個電錶網絡分別包含：若干普通智能電錶單項載波模塊以及若干智能電錶，每個智能電錶分別通信連接各個普通智能電錶單項載波模塊，每個普通智能電錶單項載波模塊分別具有STA功能；所述集中器載波模塊、若干新型智能電錶載波模塊以及若干普通智能電錶單項載波模塊進行自主組網。
上述的新型PLC組網結構，其中：
所述集中器載波模塊的個數為1個；
所述新型智能電錶載波模塊的個數為1~254個；
每個所述新型智能電錶載波模塊所對應的電錶網絡中普通智能電錶單項載波模塊以及智能電錶的個數分別為1~254個。
一種新型PLC組網結構的組網方法，其特徵是，包含以下步驟：
S1、集中器載波模塊啟動，進入集中器本地路由模塊的工作模式；
S2、新型智能電錶載波模塊啟動，其通過STA單元加入集中器路由模塊主網絡，並獲取主網絡TEI ID；
S3、新型智能電錶載波模塊在獲取主網絡TEI ID後，其Sub-CCO單元啟動並等待各個普通智能電錶單項載波模塊加入，並為各個普通智能電錶單項載波模塊分配子網絡Sub TEI ID；
S4、新型智能電錶載波模塊通過其STA單元將各個智能電錶的表號上傳至集中器載波模塊，完成組網。
一種新型智能電錶載波模塊，其特徵是，包含：
並行工作的STA單元以及Sub-CCO單元。
本發明與現有技術相比具有以下優點：實現在使用一個CCO端的情況下，通過配合增加Sub-CCO工作模式邏輯的新型智能電錶載波模塊，即固件程序的增加將原純STA邏輯變為STA與Sub-CCO並行分時工作的雙模邏輯，來實現更多智能電錶的接入，且最多可達64516個智能電錶的接入。
附圖說明
圖1為現有技術的PLC組網的網絡拓撲圖；
圖2為本發明的新型PLC組網的網拓撲圖。
具體實施方式
以下結合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發明做進一步闡述。
如圖2所示，一種新型PLC組網結構，通過PLC以及HomePlug GreenPhy寬帶通信協議進行通信連接，其包含：集中器1；集中器載波模塊2，為一個CCO端（也可稱為路由模塊），與所述集中器1通信連接；至少一個新型智能電錶載波模塊即圖中的31或者31~3N，分別與所述集中器載波模塊2通信連接；每個所述的新型智能電錶載波模塊分別包含並行工作的STA單元（也可稱為STA 單項單元）以及Sub-CCO單元（也可稱為邏輯路由單元）；至少一個電錶網絡即圖中的41或者41~4N，分別對應連接各個新型智能電錶載波模塊；每個電錶網絡分別包含：若干普通智能電錶單項載波模塊以及若干智能電錶，每個智能電錶分別通信連接各個普通智能電錶單項載波模塊，每個普通智能電錶單項載波模塊分別具有STA功能，即GreenPhy標準中規定的STA功能；所述集中器載波模塊、若干新型智能電錶載波模塊以及若干普通智能電錶單項載波模塊根據GreenPhy協議進行自主組網，智能電錶和集中器為設備終端1不參與。
一個標準的電網傳輸過程為，與雲端伺服器通信連接的集中器1生成控制報文，並通過RS232總線傳遞到集中器載波模塊2；集中器載波模塊2將控制報文通過HomePlug GreenPhy協議，調製疊加到電力線Power Line 1376.2的載波上；遠端的單項電錶模塊（即普通智能電錶單項載波模塊和新型智能電錶載波模塊）經過解調電力線的載波信號，將解析出的控制報文通過RS485總線傳遞到與之相連接的電錶單元。
根據上述新型PLC組網結構，可以看出，所述集中器載波模塊的個數為1個；所述新型智能電錶載波模塊的個數為1~254個；每個所述新型智能電錶載波模塊所對應的電錶網絡中普通智能電錶單項載波模塊以及智能電錶的個數分別為1~254個，最終可以實現最多254×254=64516的網絡容量。實際應用過程中，技術人員根據需要增加對應數量的新型智能電錶載波模塊即可。
本發明的整個組網過程是整個PLC的重要算法，其基本原理是，在Homeplug GreenPhy定義，集中器路由模塊發送信標幀(Beacon)，普通智能電錶單項載波模塊收到後，發送連接請求幀(AssocReq)，集中器路由模塊接收到後發生連接請求批准幀(AssocCnf)。本發明中的新型智能電錶載波模塊對普通智能電錶單項載波模塊而言也是CCO端，而其對於集中器路模塊而言是普通模塊。Beacon， AssocReq，AssocCnf在發明中的新型智能電錶載波模塊上都會發生。
本發明還提出一種新型PLC組網結構的組網方法，包含以下步驟：
S1、集中器載波模塊啟動，進入集中器本地路由模塊的工作模式；
S2、新型智能電錶載波模塊啟動，其通過STA單元加入集中器路由模塊主網絡，並獲取主網絡TEI ID；
S3、新型智能電錶載波模塊在獲取主網絡TEI ID後，其Sub-CCO單元啟動並等待各個普通智能電錶單項載波模塊加入，並為各個普通智能電錶單項載波模塊分配子網絡Sub TEI ID；
S4、新型智能電錶載波模塊通過其STA單元將各個智能電錶的表號上傳至集中器載波模塊，完成組網。
在網絡建立後，集中器與各個智能電錶間的通信，將通過新型智能電錶載波模塊在主網（新型智能電錶載波模塊與集中器載波模塊構成）與各個子網（新型智能電錶載波模塊與普通智能電錶單項載波模塊）直接進行橋接和轉發。
儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。