具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

在国家电网《低压电力线高速载波通信互联互通技术规范》中规定包括：

CCO为中央协调器(Central Coordinator)；STA为站点(Station)；NTB为网络基准时间(Network Time Base)；起始NTB为全网开始采集时刻的NTB；采集数量为连续采集特征信息的数量。

采集方式为本字段仅在特征类型为“工频周期”特征时有效。0保留，1下降沿采集，2上升沿采集，3双沿采集。当采集方式为上升沿或者下降沿时，不填写“起始采集NTB2”和“台区特征信息序列2”字段；当为采集方式为双沿时，“起始采集NTB1”和“台区特征信息序列1”为下降沿数据，“起始采集NTB2”和“台区特征信息序列2”为上升沿数据。

起始采集NTB1代表本次采集过零点的起始时刻，即第一个特征数据的采集时刻，和启动采集命令中的起始时刻有一定的差别。起始采集NTB2：本字段仅在特征类型为“工频周期”特征时使用。定义同起始采集NTB1。

图6示出了中央协调器612704123600的协调器NTB序列和站点的站点NTB序列的节点示意图；图7示出了中央协调器739014800300的协调器NTB序列和站点的站点NTB序列的节点示意图；根据图6和图7可看出，中央协调器(612704123600)的协调器NTB序列和站点的站点NTB序列匹配度度非常高，且已知中央协调器612704123600即为该站点的归属台区，而中中央协调器(739014800300)属于非归属台区，匹配度很低。基于该原理设计如下基于过零NTB的台区识别方法。

实施例一

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种基于过零NTB的台区识别方法。

图1示出了本发明实施例一基于过零NTB的台区识别方法的流程示意图；参考图1所示，本发明实施例基于过零NTB的台区识别方法包括如下步骤。

步骤S101，分别获取待识别站点所针对所属区域内所有中央协调器的评分组。

具体地，设定需要识别台区的站点(STA)为待识别站点，待识别站点的台区应存在于其所属范围之内的中央协调器(CCO)中，因此通过待识别站点所属范围之内的所有中央协调器向待识别站点发送识别报文，以使得待识别站点分别获取针对所有中央协调器的评分组，进而作为待识别站点识别台区的数据基础。

更近一步地，待识别站点获取针对所有中央协调器评分组的过程均相同，因此以下以待识别站点获取针对单个中央协调器评分组过程为例进行说明。且为了不引起歧义，设定以下所有中央协调器均属于待识别站点所属范围内。

图2示出了本发明实施例一中获取待识别站点针对所属区域内单个中央协调器的评分组的流程示意图；参考图2所示，待识别站点获取针对所属区域内单个中央协调器的评分组包括如下步骤。

步骤S1011，中央协调器向待识别站点发送台区特征采集启动报文。

步骤S1012，待识别站点进行台区特征采集获取站点NTB序列。

具体地，在对台区特征数据进行采集之前，为保证采集时刻同步，需将待识别站点与中央协调器的信标时间戳进行同步，但由于待识别站点需获取针对多个中央协调器的评分组，且后续步骤还需通过对多个评分组进行比较来识别待识别站点的台区。因此为了避免存在误差，需将待识别站点所入网对应的中央协调器作为本地中央协调器；而后将中央协调器的信标时间戳和本中央协调器的信标时间戳作差获取时间戳差。需要说明的是，若该进行计算的中央协调器即为本地协调器时，时间戳差即为零，且本地中央协调的信标时间戳等于待识别站点信标时间戳。

近一步地，由于中央协调器采用高精度有源25MHz晶振，不同厂家硬件差异相比站点端更小，因此将站点所入网络对应的中央协调器作为本地协调器，将本地协调器的信标时间戳作为基准信标时间戳。在待识别站点进行单次台区特征采集之前，待识别站点每次接收到非本地中央协调器的“信标时间戳”时，需要将中央协调器的信标时间戳和本中央协调器的信标时间戳作差，更新非本地中央协调器的本地存储的时间戳差，即T_diff。而后再基于中央协调器的起始NTB、时间戳差和待识别站点的信标时间戳计算待识别站点的延迟时间。

延迟时间的计算方式如下：

当待识别站点所针对中央协调器即为本地中央协调器时，待识别站点定时器延迟时间为：

D_sta＝(T_as-T_sta)×0.04

其中，D_sta为待识别站点的延迟时间，单位为us；即待识别站点定时器在等待D_sta微秒后，开始本地过零NTB采集；T_as为本地中央协调器下发的“起始NTB”数值；T_sta为换算后的待识别站点信标时间戳。

当待识别站点所针对中央协调器不为本地中央协调器时，待识别站点定时器延迟时间为：假设不为本地协调器的中央协调器为：

D_sta＝(T_bs+T_diff-T_sta)×0.04

其中，D_sta为待识别站点的延迟时间，单位为us；待识别站点定时器在等待D_sta微秒后，开始本地过零NTB采集；T_bs为非本地中央协调器下发的“起始NTB”数值；T_diff为非本地协调器的信标时间戳与本地协调器的信标时间戳的偏差值，T_sta为换算后的待识别站点信标时间戳。

在获取待识别站点的延迟时间后，基于延迟时间设置待识别站点的高精度定时器，并通过过零NTB采集方法对待识别站点的特征数据进行采集，以获取待识别站点的站点NTB序列。图3示出了本发明实施例一中过零NTB采集的流程示意图；参考图3所示，待识别站点高精度定时器触发，则使能本地过零中断，过零中断定周期触发，在过零中断服务函数中实现采集NTB值，当已采集过零数量满足要求后，则将站点NTB序列存储到待识别站点为对应网络开辟的数据缓存中。

步骤S1013，中央协调器向待识别站点发送台区特征信息告知报文。

具体地，中央协调器在进行NTB数据采集时，集中器接线柱依次接入第1相线、第2相线、第3相线和零线，理想情况下中央协调器需通过排针插接在集中器设备上，使得中央协调器供电线序和集中器接线端子供电线序一致，其中中央协调器以接入第一接线引脚的相线为基准(作为A相)，实际期望中央协调器接线相位为ABC。但由于现场接线混乱，中央协调器的相位有可能为ACB。此种情况下，若中央协调器依次从管脚读取数据，作为“台区特征信息告知报文”时，会导致C相的过零数据被填充到第二出线位置。根据协议规定，由于中央协调器下发的“台区特征信息告知报文”中只包含了第一出线上下沿的“起始采集NTB”；因此，报文必须保证依次填充相位ABC的NTB序列。否则，当站点物理接线为B相或C相时，则会完全匹配错误，无法进行识别。

为了解决上述问题，本实施例将中央协调器第一接线引脚接入的相线作为基准相线，并分别采集中央协调器第一接线引脚的过零NTB序列、第二接线引脚的过零NTB序列和第三接线引脚的过零NTB序列；再根据第一接线引脚的过零NTB序列、第二接线引脚的过零NTB序列和第三接线引脚的过零NTB序列计算中央协调器的基于基准相线的真实相序，并基于基准相线的真实相序生成协调器NTB序列。而后中央协调器再基于协调器NTB序列生成台区特征信息告知报文，将其发送给待识别站点。

需要说明的是，在中央协调器在进行过零NTB序列采集时，所述过零NTB序列的上升沿起点延迟于所述过零NTB序列的下降沿起始点。即基于《低压电力线高速载波通信互联互通技术规范》中“台区户变关系识别报文”描述，当为采集方式为双沿时，“起始采集NTB1”和“台区特征信息序列1”为下降沿数据，“起始采集NTB2”和“台区特征信息序列2”为上升沿数据。实际采集过程中，由于CCO的起始采集时刻不确定，因此“起始采集NTB2”超前“起始采集NTB1”，需要规范“起始采集NTB1”有效后，下一次上升沿的NTB，才能作为“起始采集NTB2”，保证“起始采集NTB1”总在“起始采集NTB2”前。

步骤S1014，待识别站点基于台区特征信息告知报文和站点NTB序列获取评分数值，且识别轮次加1，其中识别轮次的初始值为1。

具体地，待识别站点需先对台区特征信息告知报文进行解析，以获取中央协调器的协调器NTB序列。进一步地，待识别站点对台区特征信息告知报文进行解析，得到“起始采集NTB1”和“起始采集NTB2”字段，并还原中央协调器的协调器NTB序列，还原公式如下：

P_i＝P_i-1+(T_i＜＜3)+20×25000

其中，i为任意相线序列中的某个中央协调器过零点(i＞0)；T_i为该过零点的原始值；P_i为该过零点被还原后的NTB值；P_i-1为前一个过零点且已被还原的NTB值。特别的，当i＝0，P_i等于“起始采集NTB”。移位处理的主要目的是和站点NTB格式保持一致，方便后续数据处理。

再将站点NTB序列与协调器NTB序列的起始节点进行匹配，获取有效站点NTB序列。进一步地，由于协调器NTB序列三相电路对称，同时包含上下沿采样。若取任意一个过零点为起始参考，则之后的每一个过零点时刻与前一个过零点时刻相差T/6(T为工频周期，一般为20ms)。图9示出了本发明实施例一中一个中央协调器的部分过零NTB序列数据示意图。如图9所示，以中央协调器的第一出线(下降沿)为起始基准，则依次对应，第三出线上升沿，第二出线下降沿，第一出线上升沿，第三出线下降沿，第二出线上升沿。

取待识别站点的站点NTB序列的第一个节点(即起始节点)分别与协调器NTB序列的六路相线序列进行匹配，若站点NTB序列的起始节点均不在协调器NTB序列的六路相线序列内则丢弃此节点，再选择站点NTB序列的下一个节点进行匹配，直到能够匹配为止。由于工频周期有偏差，匹配时可以在过零点前后添加一定的误差范围。若没有节点可以匹配，则认为此次待识别站点采集站点NTB数据无效。当然，以站点NTB序列为基准，采用协调器NTB序列进行匹配比较也可以达到同样效果。需要说明的是，一旦查找到匹配节点，则以此匹配节点为起始截取此位置后的剩余站点NTB序列作为有效站点NTB序列，以用于后续计算。且将有效站点NTB序列以及与有效站点NTB序列匹配成功的协调器NTB相线序列作为后续预设算法的数据基础。

需要说明的是，也可以选取中央协调器某一边沿进行匹配，若STA的范围位于(出线节点+T/2)附近位置时，则可判断待识别站点接线方式为“零火反接”。若为反接状态，待识别站点需要取中央协调器下发报文中与本地边沿相反的数据进行匹配。

在获取有效站点NTB序列以及与有效站点NTB序列匹配成功的协调器NTB相线序列后，需对有效站点NTB序列以及与有效站点NTB序列匹配成功的协调器NTB相线序列进行异常过滤，即设置第一阈值，将有效站点NTB序列以及与有效站点NTB序列匹配成功的协调器NTB相线序列中大于第一阈值的数据节点剔除掉，剩下均为正常数据节点的有效站点NTB序列与有效站点NTB序列匹配成功的协调器NTB相线序列。

由于异常过滤过的有效站点NTB数据一般仍存在几十个数据点，因此为保证算法的稳定性，防止因为某一端时间采集的站点NTB数据异常进而导致算法失效。在本实施例中，我们将有效站点NTB序列分为至少两段，进而获取多段有效站点NTB子序列。

将有效站点NTB序列和与其匹配的协调器NTB相线序列通过预设算法进行计算，获取结果值。进一步地，通过预设算法依次对所有有效站点NTB子序列和与其匹配的协调器NTB相线序列进行计算，得到多个计算结果；而后再依次判断所有计算结果是否小于等于第二阈值，若是则认为对应有效站点NTB子序列有效，否则认为对应有效站点NTB子序列无效；选取所有有效站点NTB子序列的计算结果的预设值作为有效站点NTB序列的结果值。优选地，预设值可为中值、平均值或最小值。

其中，预设算法为均方根算法或线性相关算法。基于工频过零序列的识别归根到底是用“相似程度”来区分；由于实际应用环境中存在一定的干扰，采集到的数据会存在较大偏差，因此处理算法就变的尤为重要。

图4示出了本发明实施例一中将站点NTB序列和协调器NTB序列进行匹配后依据均方根算法获取评分数值并存储过程的流程示意图；图5示出了本发明实施例一中将站点NTB序列和协调器NTB序列进行匹配后依据线性相关算法获取评分数值并存储过程的流程示意图。

进一步地，当预设算法为均方根算法时，均方根算法表达式为：

其中，R_mse表示均方根结果，X_sta，i表示有效站点NTB子序列的第i个点，Y_cco，i表示协调器NTB序列的第i个点，n为有效站点NTB子序列中点的个数。

而当预设算法为线性相关算法时，线性相关算法表达式为：

其中，r(X_sta,Y_cco)表示相关系数结果，Cov(X_sta,Y_cco)表示有效站点NTB子序列和协调器NTB序列的协方差，Var[X_sta]表示有效站点NTB子序列的方差，Var[Y_cco]表示协调器NTB序列的方差。

获取有效站点NTB序列的结果值后，基于结果值获取评分数值。进一步地，当预设算法为均方根算法时，基于结果值获取评分数值表达式为：

P＝100–100*R_mse/Y

其中，P为评分数值，Y第一阈值，R_mse为均方根结果；

当预设算法为线性相关算法时，基于结果值获取评分数值表达式为：

P＝r(X_sta,Y_cco)*100

其中，P为评分数值，m为结果值。

在获取评分数值后，将识别轮次值加1，且识别轮次的初始值为1，并将评分数值通过滑动窗口存储方式进行存储。

需要说明的是，由于台区识别过程一般为24小时，所以下发的轮次可以认为会足够多，识别轮次的计数是为了保证数据量足够，保证算法的有效性。

应用中，设下发轮次为N(N>0)，滑动窗口大小为M，且N远大于M。当滑动窗口满时，每次得到一组新的计算结果，则删除M组序列中第1位置数据，并将第2～M位置数据依次填充到1～M-1位置，并将新的计算结果存储到M位置，即采用“滑动窗口”算法来保证M组中数据为最新时间段内有效数据。

步骤S1015，判断识别轮次是否小于预设次数，若是则转步骤S1011，否则转步骤S1016。

具体地，判断识别轮次是否小于预设次数，以判断待识别站点采集站点NTB序列次数是否达到设定次数，若未达到则转步骤S1011，以重新实现待识别站点站点NTB序列的采集，并获取新的评分数值，否则则表示采集完成，以获取所有评分数值。

步骤S1016，将待识别站点针对该中央协调器获取的所有评分数值组成评分组。

如图8所示，图8示出了本发明实施例一中待识别站点针对一个中央协调器的评分组示意图。需要说明的是，步骤S1015和步骤S1016是在待识别站点中实现的。

步骤S102，基于所有评分组通过预设识别方式获取识别结果，并将识别结果返给所有中央协调器。

具体地，依次判断所有评分组内评分数值个数是否大于第三阈值，若是则作为有效评分组，否则作为无效评分组；分别获取所有有效评分组中评分数值大于等于第四阈值的百分比作为评分百分比，并从所有预设值评分百分比中查找出最大的评分百分比和第二大的评分百分比分别作为第一评分百分比和第二评分百分比；判断第一评分百分比与第二评分百分比的差值是否大于等于第五阈值，若是则第一评分百分比对应的中央协调器为预设值待识别站点的台区，否则则认为待识别站点台区无法识别。其中第三阈值为所有评分组内评分数值个数的平均值。

本发明实施例提供的基于过零NTB的台区识别方法，可应用于国家电网《低压电力线高速载波通信互联互通技术规范》中“台区户变关系识别报文”规定的电力环境下，解决了现有电力线通信模块无法准确高效地正确识别归属台区的问题。即本发明基于过零NTB的台区识别方法具有更好的识别稳定性以及更高的识别精度。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。