[0001] 本申请涉及电力线载波通信技术领域，特别是涉及一种配电网节点停电故障检测方法。

[0002] 现代智能电网对停电故障检测的要求主要体现在及时性和准确性上。‌智能电网的发展旨在实现电网的可靠、安全、经济、高效和环境友好，同时为太阳能、风能等新能源发电并网提供条件，推动大众和企业降低能耗、减少二氧化碳排放。在此背景下，智能电表作为智能电网的重要组成部分，其设计规范中特别强调了对停电故障检测的需求，即及时性和准确性，以确保电网运维抢修的关键信息得以迅速获取。其中，及时性要求配电网能够迅速感知停电故障，实现停电运维抢修作业的闭环管理，即配电网需在停电事件发生后，尽快向电网运营商传递信息，以便快速响应和处理。而准确性则要求配电网检测的停电故障信息必须精确无误，涵盖停电的开始与结束时间、影响范围等细节，便于电网运营商准确判断故障位置与原因，及时采取恢复供电的措施。

[0003] 然而，目前基于PLC通信的配电网节点停电故障检查方案都是通过在PLC通信电路中增加大容量超级电容，在智能电表出现停电故障时通过超级电容给PLC模块供电，使PLC模块向电力线上发出最后一帧停电上报帧。例如，公开号为CN108593991A的专利申请公开了一种基于无线通讯的停电告警装置，该告警装置中设置有超级电容模块和停电检测电路，在停电时由超级电容为通讯模块供电，通讯模块通过停电检测电路检测到停电后，产生告警事件进行上报，从而实现智能电表停电后实时上报停电告警事件。但是，该装置虽然实现了智能电表停电后的实时告警上报，但不仅增加了网络中单个硬件设备的成本，同时还存在检测不及时、不准确的问题。

[0032] 为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

[0033] 实施例1

[0034] 如图1所示，本实施例提供了一种配电网节点停电故障检测方法，包括：

[0035] 步骤S1，本地节点获取相邻节点的反向LQI和邻居表剩余有效时间。

[0036] 其中，反向LQI和邻居表剩余有效时间两个参数可以反映节点的通信能力。反向LQI和邻居表剩余有效时间的值越大，则节点的通信能力越强，反之越小代表其通信能力越弱。反向LQI（Link Quality Indication，链路质量指示）参数Reverse_LQI为节点到邻居的链路的链路质量指示符，大小为8bits。反向LQI的计算公式如式（1）所示：EMA(LQI(t))=α*X(LQI(t))+(1‑α)*EMA(LQI(t‑1))       （1）

[0037] 式中，EMA(LQI(t))表示t时刻LQI参数的指数加权移动平均值，X(LQI(t))表示t时刻的LQI参数值，EMA(LQI(t‑1))表示t‑1时刻LQI参数的指数加权移动平均值，α为平滑参数，平滑参数的取值可由本领域技术人员根据具体的应用场景和需求进行设置。优选的，平滑参数α=1/8。

[0038] 式（1）中LQI参数的计算公式如式（2）所示：LQI=(SNR+10)*255/(53.75+10)=(SNR+10)*4         （2）

[0039] 式中，SNR为通信链路的信噪比。

[0040] 邻居表剩余有效时间Neighbor_valid_time用于表示邻居表剩余有效时间，该参数的最大值设定为255秒，并且每经过4秒会自动递减一次。此外，当集中器向配电网中的某一节点进行单播发送时，集中器会要求该节点发送ACK确认，如果节点发送ACK确认失败且失败的原因并非信道繁忙，那么该节点的邻居表剩余有效时间将被立即清零。

[0041] 具体的，在配电网中，每个节点都配备有邻居表。本地节点通过访问相邻节点的邻居表，能够获取这些相邻节点的反向LQI以及邻居表剩余有效时间。在一些实施例中，邻居表的具体定义如表1所示。

[0042] 表1

[0043] 步骤S2，当反向LQI小于第一预设阈值，且邻居表剩余有效时间小于第二预设阈值时，本地节点发送参数异常告警帧至集中器。参数异常告警帧包括异常节点地址、异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI。

[0044] 具体的，本地节点在获取到相邻节点的反向LQI以及邻居表的剩余有效时间后，检查每个相邻节点的反向LQI是否小于设定的第一预设阈值，同时判断邻居表的剩余有效时间是否小于设定的第二预设阈值。当发现某个相邻节点的反向LQI大于或等于第一预设阈值，并且其邻居表的剩余有效时间也大于或等于第二预设阈值时，该相邻节点将被视为异常节点。此时，本地节点会记录下该异常节点的短地址、邻居表的剩余有效时间以及反向LQI，并将这些信息组合成参数异常告警帧发送给集中器。优选地，第一预设阈值为100，第二预设阈值为50。

[0045] 进一步的，本地节点获取到相邻节点的邻居表后，根据邻居表中的短地址、反向LQI和邻居表剩余有效时间可以生成如表2所示的信息表。本地节点按照预设时间间隔周期性地检查信息表中的反向LQI是否小于第一预设阈值，且邻居表剩余有效时间是否小于第二预设阈值。优选地，本地节点每分钟周期性地检查信息表中的反向LQI是否小于第一预设阈值，且邻居表剩余有效时间是否小于第二预设阈值。

[0046] 表2

[0047] 步骤S3，集中器对相同异常节点地址的参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI进行偏差比较，得到邻居表剩余有效时间偏差比较结果和反向LQI偏差比较结果。

[0048] 具体的，集中器获取到来自不同节点的参数异常告警帧后，首先筛选出具有相同异常节点地址的参数异常告警帧，再解析出每个异常节点地址相同的参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间，对这些异常邻居表剩余有效时间进行两两比较，计算它们之间的差值，然后将差值的绝对值作为邻居表剩余有效时间偏差比较结果。类似的，集中器解析出每个异常节点地址相同的参数异常告警帧中的异常反向LQI，对这些异常反向LQI进行两两比较，计算它们之间的差值，然后将差值的绝对值作为异常反向LQI偏差比较结果。

[0049] 步骤S4，当邻居表剩余有效时间偏差比较结果小于第一偏差比较阈值，且反向LQI偏差比较结果小于第二偏差比较阈值时，集中器判断与异常节点地址对应的节点出现停电故障。

[0050] 其中，第一偏差比较阈值和第二偏差比较阈值可由本领域技术人员基于具体的应用场景和使用需求进行设置。优选的，第一偏差比较阈值可以为10，第二偏差比较阈值可以为5；此时，步骤S4的偏差比较过程可以由式（3）‑（4）表示：|Neighbor_valid_timeNT1‑ Neighbor_valid_timeNT2|<10  （3）
|Reverse LQI1‑ Reverse LQI2|<5          （4）

[0051] 式中，Neighbor_valid_timeNT1表示第一参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间，Neighbor_valid_timeNT2表示第二参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间，Reverse LQI1表示第一参数异常告警帧中的异常反向LQI，Reverse LQI2表示第二参数异常告警帧中的异常反向LQI。

[0052] 本实施例中的配电网节点停电故障检测方法，包括配电网中各节点对相邻节点中的反向LQI参数和邻居表剩余有效时间参数进行监测，并在反向LQI参数小于第一预设阈值，且邻居表剩余有效时间小于第二预设阈值时发送参数异常告警帧至集中器，集中器接收并比较相同异常节点地址的告警帧中，异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI的偏差，分别得到邻居表剩余有效时间偏差比较结果和反向LQI偏差比较结果，并在邻居表剩余有效时间偏差比较结果小于第一偏差比较阈值，且所述反向LQI偏差比较结果小于第二偏差比较阈值时，判断与异常节点地址对应的节点出现停电故障，该方法能够在不增加额外硬件成本的前提下，实现节点停电的智能识别，从而显著地提高了停电检测的准确性和及时性。

[0053] 实施例2

[0054] 与实施例1不同的地方在于，如图2所示，步骤S3包括：

[0055] 步骤S31，集中器对参数异常告警帧进行解析后得到异常节点地址，并统计具有相同异常节点地址的参数异常告警帧的数量。其中，异常节点地址为异常节点的短地址。

[0056] 步骤S32，当具有相同异常节点地址的参数异常告警帧的数量大于第一数量阈值时，集中器对相同异常节点地址的参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI进行偏差比较，得到邻居表剩余有效时间偏差比较结果和反向LQI偏差比较结果。

[0057] 具体的，当集中器发现具有相同异常节点地址的参数异常告警帧的数量超过预设的第一数量阈值时，认为该异常节点可能存在真正的故障。此时，集中器会进一步对这些参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI进行偏差比较。通过比较，集中器可以得到邻居表剩余有效时间的偏差比较结果和反向LQI的偏差比较结果，从而更准确地判断该节点是否发生了停电故障。优选的，第一数量阈值为1。

[0058] 本实施例中的配电网节点停电故障检测方法，通过在具有相同异常节点地址的参数异常告警帧的数量大于第一数量阈值时，对具有相同异常节点地址的参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI进行偏差比较，可以确认某一节点的异常是否普遍存在，减少误报的可能性，从而进一步提高了节点停电检测的准确性和可靠性。

[0059] 实施例3

[0060] 与实施例2不同的地方在于，本实施例的参数异常告警帧还包括源节点地址。源节点地址为发送参数异常告警帧的节点的短地址。如图3所示，步骤S2之后，步骤S3之前，还包括：

[0061] 步骤S21，集中器按照源节点地址对参数异常告警帧进行分类。

[0062] 具体的，集中器获取到来自各节点发送的参数异常告警帧后，首先解析出各参数异常告警帧中的源节点地址，将源节点地址相同的参数异常告警帧归为一类；再对同一类源节点地址的参数异常告警帧进行解析，得到异常节点地址；然后统计具有相同异常节点地址的参数异常告警帧的数量，当具有相同异常节点地址的参数异常告警帧的数量大于第一数量阈值时，集中器对相同异常节点地址的参数异常告警帧中的异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI进行偏差比较，得到邻居表剩余有效时间偏差比较结果和反向LQI偏差比较结果。当邻居表剩余有效时间偏差比较结果小于第一偏差比较阈值，且反向LQI偏差比较结果小于第二偏差比较阈值时，集中器判断与该异常节点地址对应的节点出现停电故障。

[0063] 在分类前，集中器接收到的参数异常告警帧是无序的，来自不同源节点的参数异常告警帧混杂在一起，这导致集中器需要逐一处理每个告警帧以确定异常节点，无法快速识别出哪些节点存在问题，从而降低了处理效率。在分类后，每个参数异常告警帧按照源节点地址有序分类，使得集中器能够迅速锁定同时被多个节点报警的异常节点，进而有针对性地实施处理与分析，显著提升了工作效率。

[0064] 进一步的，参数异常告警帧还可以包括对象标识ID号。对象标识ID号用于唯一地标识配电网中的每个节点，具体可以为一个特定的数字或字符组合。参数异常告警帧中的对象标识ID号为异常节点的对象标识ID号。具体的，参数异常告警帧的定义如下：

[0065] 本实施例中的配电网节点停电故障检测方法，通过在参数异常告警帧中添加源节点地址，可以迅速识别出哪些节点存在问题，从而有针对性地进行故障排查和处理，大大提高了停电故障诊断的效率；此外，该方法还通过在参数异常告警帧中设置对象标识ID号，可以迅速且准确地识别出异常设备，方便维修。

[0066] 为了更好地理解上述实施例中的配电网节点停电故障检测方法，下面提供一个包含具体数据的详细实施例进行解释说明。

[0067] 实施例4

[0068] 在本实施例中，配电网由多个PAN（Personal Area Network，个人区域网）网络构成，每个PAN网络均包含多个G3‑PLC通信节点和一个PAN网络集中器（PAN Coordinator），G3‑PLC作为NB‑PLC（Narrow‑Band Power Line Communications，窄带电力线载波通信）的一种，用于实现节点间的通信。每个G3‑PLC通信节点都配置有如表1所示的邻居表，并且它们能够访问相邻节点的邻居表信息。基于这些信息，各节点会构建一个包含相邻节点的短地址、反向LQI和邻居表剩余有效时间的周围邻居节点信息表，如表2所示。

[0069] 示例性，以包含10个G3‑PLC通信节点和一个PAN网络集中器的PAN网络为例，当网络中的节点2没有出现停电故障时，其相邻节点（节点1、节点3和节点6）的信息表如图4所示。从节点2的相邻节点的信息表中可以看出各节点的Neighbor_valid_time的值大于100，且Reverse LQI的值大于50，此时节点1、节点3和节点6均不会生成参数异常告警帧。然而，当节点2出现停电故障时，其相邻节点，即节点1、节点3和节点6的信息表如图5所示。从图中可以看出，节点1、节点3和节点6的信息表中，关于节点2的Reverse LQI的值均小于50，且Neighbor_valid_time的值均小于100，此时，节点1、节点3和节点6均发送参数异常告警帧至PAN网络集中器。

[0070] PAN网络集中器接收到节点1、节点3和节点6发送的参数异常告警帧后，解析出各参数异常告警帧中的异常节点短地址，即0002，异常邻居表剩余有效时间，即96、98和99，以及异常反向LQI，即5、7和8。然后，PAN网络集中器对解析出的异常邻居表剩余有效时间和异常反向LQI进行偏差比较。对于异常邻居表剩余有效时间，PAN网络集中器将两两作差并取绝对值，得到邻居表剩余有效时间偏差比较结果，即2、3和1。同样的，对于异常反向LQI，PAN网络集中器也以两两作差并取绝对值的方式进行偏差比较，以得到反向LQI偏差比较结果，即2、3和1。由于邻居表剩余有效时间偏差比较结果均小于10且反向LQI偏差比较结果均小于5，因此可以判断节点2出现了停电故障。

[0071] 以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

[0072] 以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。