DB22T 2240-2015 低压电网电力线窄带通信技术规范

ICS 17.020N22备案号：44961-2015DB22吉林省地方标准DB22/T2240—2015低压电网电力线窄带通信技术规范Lowvoltagepowergridpowernarrowbandcommunicationtechnologyspecification2015-02-01发布2015-03-01实施吉林省质量技术监督局发布本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印I前  言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由国网吉林省电力有限公司提出。本标准由国家能源局东北监管局吉林业务办公室归口。本标准起草单位：吉林省电力科学研究院有限公司。本标准主要起草人：关长祥、王珏昕、唐伟宁、刘云平、周力威、杨建荣、王朔、王汉杰、孟宇。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—20151低压电网电力线窄带通信技术规范1范围本标准规定了用电信息采集系统低压电网窄带载波通信技术的物理层、网络层、应用层。本标准适用于用电信息采集系统的低压电网窄带载波通信技术。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T6113-2008无线电骚扰和抗扰度测量设备规范DL/T645-2007多功能电能表通信协议3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1路由器router采集各载波从节点的数据，并进行处理存储，同时能和主站计算机或手持单元进行数据交换的设备。3.2主节点primarynode载波通信发起的主控方。3.3相别phaseID相差120度角的三相电网的每相线路的标识。3.4从节点secondarynode采集器或计量点所在的载波节点。3.5信道channel窄带载波传输的介质。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—201523.6信道标识channelID标识信道的编号，用阿拉伯数字表示。3.7通信时隙communicationtimeslot在工频周期的半个周波10ms内，分为三个时隙，每个时隙为3.3ms。过零的3.3ms为主时隙，其余为辅时隙。3.8信号品质signalquality节点对载波信号解调正确率进行线性分级。3.9物理层physicallayer将网络层数据调制为载波信号，发送到电力线媒介上；或者接收电力线媒介的载波信号解调为数据报文。3.10网络层networklayer实现宽带载波通信网络的组网和网络维护、路由管理以及应用层报文的汇聚和分发，以及对数据报文的发送和接收。3.11应用层applicationlayer实现本地通信单元之间业务数据交互，通过网络层完成数据传输。4物理层4.1信道时隙在50Hz的半个周波10ms内，分为三个时隙，每个时隙为3.3ms。过零的3.3ms为主时隙，其余为辅时隙。时隙图如下：单通道载波通信信道时隙见图1。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—20153图1单相表载波通信信道模型三通道载波通信信道时隙见图2。图2三通道载波通信信道模型本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—201544.2载波模块基本参数载波通信技术的基本参数见表1。表1载波通信基本参数表指标基本参数频率范围，kHz416～426带宽，kHz15中心频率，kHz421传输速率，bps50、100传输模式时分复用调制方式FSK4.3通信接口4.3.1单三相电能表通信接口字节传输按异步方式进行，通信速率默认为2400bps，它包含8个数据位、1个起始位“0”、1个偶校验位P和1个停止位“1”，定义见图3。4.3.2集中器路由模块通信接口要求帧的基本单元为8位字节。链路层传输顺序为低位在前，高位在后；低字节在前，高字节在后。字节传输按异步方式进行，通信速率9600bps或以上，默认为9600bps，它包含8个数据位、1个起始位“0”、1个偶校验位P和1个停止位“1”，定义见图3。图3传输字节格式4.4外形尺寸外形尺寸见附录A。4.5性能4.5.1功耗要求单相载波模块静态功耗不大于0.25W，载波模块通讯时功耗不大于1.5W。三相载波模块静态功耗不大于0.35W，载波模块通讯时功耗不大于4W。集中器载波模块静态功耗不大于1W，载波模块通讯时功耗不大于6W。4.5.2输出电平要求载波通信发送、接收指示灯接口的输出信电平为5V，最大输出电流为10mA，如果指示灯的功耗比较大，需增加驱动电路。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—201554.5.3最大输出信号电平电平的测量应符合GB/T6113-2008附录F2的要求。4.5.4数据传输误码率电力线载波信道数据传输误码率应不大于10-5。4.5.5载波通信性能在信噪比为15dB时，载波通信应能正常工作。5网络层5.1中继从节点转发行为描述5.1.1从节点的中继转发行为有向下转发和向上转发两个过程。5.1.2向下转发即实现对上一级节点发送的中继命令的转发，启动超时定时器，然后等待下一级从节点的正常响应帧。5.1.3向上转发即将接收到的下一级从节点的正常响应帧向上一级节点进行转发。5.2地址域缩位算法假设源地址为00H，报文为二级中级抄读命令，地址域域缩位算法详细见表2。表2地址域缩位算法表地址源地址一级中继地址二级中继地址目的地址00123456789012123456789012123456789012压缩前00H0C22384E5A0CH0C22384E5A22H0C22384E5A22H012468112156180250000000000930000000017201压缩后01H1844709CB419H5DHAC01H5.3中继转发流程假设集中器地址为01H，三个节点相别均为A相。DA为目的节点，A1为一级中继节点、A2为二级中继节点，下行数据帧为1类报文，上行数据帧为2类报文。中继转发流程见图4。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—20156图4中继转发流程图5.4直接抄读学习流程5.4.1集中器先录入载波从节点地址，进入零知识学习状态。5.4.2集中器首先进行相别标志为00B（三相）的直接抄读学习。如果抄读成功，集中器记录载波抄读学习过程得到的节点相别，并作为节点参数存储到集中器；不成功则进入下一流程。5.5中继抄读学习流程5.5.1对于直接抄读不成功的载波从节点，需要集中器启动中继抄读学习。通过学习过程后抄读到中继节点后，集中器读取节点的侦听数据，根据侦听数据中的节点地址、信号品质、侦听次数等内容，选取中继路由进行通信。5.5.2集中器首先选择中继节点，为有效提高效率，推荐分别三相各选取一只中继节点，连续发送中继抄读三相各节点命令。首先进行第1相中继抄读学习，其次进行第2相中继抄读学习，然后进行第3相中继抄读学习，让载波芯片持续处于三相工作状态。5.6抄表流程5.6.1集中器已经取得相应载波从节点的相别，再进行直接抄读和中继抄读。5.6.2集中器需要连续分别发送各相节点抄读命令，例如：同时启动抄读各相节点，即可以是直接抄读也可以是中继抄读；当一相某节点抄读完成时，立即启动该相下一节点抄读；保证所有通信信道空闲时间最少，抄表流程时序见图5。本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—20157图5抄表流程时序图5.7避免抄收冲突由于不同相位抄收需要同时调用从节点的串行通信，为避免同时调用过程中产生通信错误，禁止路由器同时在不同相位上对同一物理信道从节点（同一采集器的不同子节点也属于同一物理信道从节点）进行抄收，降低从节点发送功率产生的瞬时功率需求。6应用层6.1字节格式传输波特率主节点9600、19200、38400、56000、57600、115200bps，从节点为1200、2400、9600、19200、38400、115200，每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(0)、一个偶校验位和一个停止位(1)，共11位。字节传输序列见图6，D0是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。图6字节传输序列图6.2基本帧格式帧是传送信息的基本单元。帧长度域特征域地址域控制域数据域校验域结束符开始符。基本帧格式本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—20158见图7。开始符帧长度域特征域地址域控制域数据域校验域结束符图7基本帧格式图6.3起始符起始符的长度为1个字节，采用二进制10101010B（AAH）。6.4帧长度域帧长度域为1个字节。表示除了开始符、结束符外（包括帧长度域本身）的帧数据长度。6.5特征域6.5.1特征域的长度及结构特征域的长度为2个字节。当B15=1时，为下行帧，表示载波命令，特征域结构见图8。说明：1--B7为备用2--B2为控制回应长度是否扩展（0：不扩，1：扩展)3--B1为控制特征域是否扩展（0：不扩，1：扩展)图8特征域结构图6.5.2应答帧长度及对应关系应答帧长度及对应关系见表3。表3回应长度及对应关系表B2B11B10应答长度00000无应答00120字节本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—20159表3回应长度及对应关系表（续）B2B11B10应答长度01040字节01180字节100120字节101160字节110200字节111250字节6.5.3相别对应关系6.5.2.1冲突检测即当该位置1时，延时等待时间增加20s；置0时，延时等待时间不变化。冲突检测位仅对通信延时起作用。相别对应关系见表4。表4相别对应关系表值00B01B10B11B信道标识不分相传输A相传输B相传输C相传输6.5.2.2通讯速率为0:50bps，1:100bps，当B15=0时，为上行帧，表示载波节点的响应。域结构见图9。当该值为01B、10B或11B时，分别表示相别为L1、L2、L3。信道特征为描述目的节点通信信道的特征，取值及对应关系。信号品质分为15级，取值范围0001B～1111B，0001B表示最低强度。说明：1--00B—采集器。2--01B—备用单相供电，双相通信（单相一体表）。3--10B—单相供电，三相通信（单相通道板）。4--11B—三相供电，三相通信（三相通道板）。图9域结构图6.6地址域6.6.1地址域定义本标准仅供内部使用不得翻印本标准仅供内部使用不得翻印DB22/T2240—201510地址域采用缩位算法，长度根据中级级别变化，当为命令帧时，地址域命令帧结构见图10。高位低位源地址中继路由地址域目的地址域图10地址域命令帧结构图当为响应帧时，省略中继路由地址，地址域响应帧结构见图11。高位低位源地址目的域地址图11地址域响应帧结构图当中继路由地址域内容由中继级别的编码定义；当中继级别=00H，地址域只包含源地址和目的地址。当中继级别≠00H，地址域包含源地址、中继路由地址和目的地址。6.6.2地址域地址编码规则保留每个地址字节中第1个传送的bit位(低有效位)，将其置为0以表示紧随其后的一字节是地址域的一个扩展字节。扩展字节的格式应与第一个字节相同。地址域的最后一个字节是把低有效位置为1来标识的。假设载波节点地址为6个字节，载波节点地址结构见图12。高位低位……….高位低位ADDDR50……….ADDR01第1字节……….第6字节图12载波节点地址结构图广播地址定义为单字节，取值100D，表示0x99,0x99,0x99,0x99,0x99,0x99。集中器通道的地址：定义为单字节，取值101D。通配符地址定义为单字节，取值102D，表示0xaa,0xaa,0xaa,0xaa,0xaa,0xaa。部分通配符地址定义为多字节，出现103D(0x67)则本字节自动解析为0xaa。例如：0x67，0xXX，0x67，