一种电能质量数据采集传输方法和系统与流程

本申请涉及电力系统监控领域，具体涉及一种电能质量数据采集传输方法及系统。

背景技术：

当今社会飞速发展,人们对能源特别是电力的需求日益增大，这种日益增大的电力需求对电能质量的要求也提出了新的挑战。因为电压暂降和暂升、短时断电、谐波电压以及谐波电流等一系列的电能质量问题时有发生，给用户造成了很大的损失。所以，必须对电能质量进行实时监测、实时分析与识别，建立存储容量大、实时更新能力强、浏览方便、能够实现高速数据流、数据库管理及数据共享等功能要求的电能质量智能信息系统(PQIIS)。电能质量智能信息系统，通过对电能质量进行实时监测、实时分析与识别，可从不同方面了解电压和电流质量以及电力系统整体运行的质量状况，可对电能质量可能造成的危害、影响程度和影响范围做出判断，从而为电力公司对电能质量的治理提供了科学的决策依据，电力公司可根据数据分析的结果，提前采取积极措施，避免可能发生的电能质量危害。电能质量智能信息系统的主要数据来源是一些电能质量数据交换格式(PQDIF)的文件。这些PQDIF文件中保存了PQIIS运行所需的基础数据。如何可靠、及时、高效和智能地采集传输各区域的PQDIF文件，对PQIIS中数据的可靠和实时性起到关键性作用。

专利CN104539046A公开了一种电能质量在线监测数据的传输系统，其包括：监测装置、路由器和服务器；所述监测装置包括：数据采集装置和第一无线通信装置；所述服务器包括：第二无线通信装置和处理器。其提供的电能质量在线监测数据的传输系统，由于监测装置具有第一无线通信装置，当数据采集装置获取监测数据后，第一无线通信装置通过路由器将原监测装置发送至具有第二无线通信装置的服务器，实现了利用无线网络传输电能质量在线监测数据的目的。

此专利存在的缺点有：

1)、第一级无线通信和第二级无线通信直接采用了路由器连接，传输距离短，路由器的有效传输只有100米左右；

2)、穿墙能力差且易受到周围同频段信号的干扰；

3)、功能较为单一，灵活性差。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种电能质量数据采集传输方法和系统，其为电能质量智能信息系统的提供实时可靠的基础数据来源。

根据本申请的第一方面，本申请提出一种电能质量数据采集传输方法，其包括以下步骤：

预先将信号强度值按从小到大至少划分成三个等级：第一信号强度区间、第二信号强度区间和第三信号强度区间；

传输前先获取当前RSSI值，以计算出信号强度值；

判断计算出的信号强度值位于哪个信号强度区间；

根据判断结果，将电能质量数据根据传输协议进行分包传输：

当判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输；

当判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输；

当判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输，其中N₁₁、N₂₁、和N₃₁为正整数，且N₁₁＜N₂₁＜N₃₁。

在一较优的实施例中，所述所述的电能质量数据采集传输方法：

当判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间，将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输时，还对每N₁₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第一错包率阈值，则将每个数据包减小N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率小于所述第一错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则将每个数据包增加N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率开始变大；

当判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间，将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输时，还对每N₂₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第二错包率阈值，则将每个数据包减小N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率小于所述第二错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则将每个数据包增加N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率开始变大；

当判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间，将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输时，还对每N₃₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第三错包率阈值，则将每个数据包减小N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率小于所述第二错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则将每个数据包增加N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率开始变大，其中所述N₁₂、N₁₃、N₂₂、N₂₃、N₃₂和N₃₃均为正整数，且N₁₂＞N₂₂≥N₃₂以N₁₃＜N₂₃＜N₃₃。

根据本申请的第二方面，本申请提出一种电能质量数据采集传输系统，包括本地端，所述本地端包括：

预设单元，用于预先将信号强度值按从小到大至少划分成三个等级：第一信号强度区间、第二信号强度区间和第三信号强度区间；

RSSI值获取单元，用于传输前先获取当前RSSI值，以计算出信号强度值；

判断单元，判断计算出的信号强度值位于哪个信号强度区间；

传输单元，用于根据判断单元的判断结果将电能质量数据根据传输协议进行分包传输：

当判断单元的判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，传输单元将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输；

当判断单元的判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输；

当判断单元的判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输，其中N₁₁、N₂₁、和N₃₁为正整数，且N₁₁＜N₂₁＜N₃₁。

在一较优的实施例中，所述本地端还包括错包率统计单元：

当判断单元的判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间，传输单元将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输时，错包率统计单元对每N₁₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第一错包率阈值，则传输单元将每个数据包减小N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元统计得到的错包率小于所述第一错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则传输单元将每个数据包增加N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元统计得到的错包率开始变大；

当判断单元的判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间，传输单元将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输时，错包率统计单元对每N₂₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第二错包率阈值，则传输单元将每个数据包减小N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元统计得到的错包率小于所述第二错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则传输单元将每个数据包增加N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元统计得到的错包率开始变大；

当判断单元的判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间，传输单元将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输时，错包率统计单元对每N₃₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第三错包率阈值，则传输单元将每个数据包减小N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元统计得到的错包率小于所述第二错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则传输单元将每个数据包增加N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元统计得到的错包率开始变大，其中所述N₁₂、N₁₃、N₂₂、N₂₃、N₃₂和N₃₃均为正整数，且N₁₂＞N₂₂≥N₃₂以N₁₃＜N₂₃＜N₃₃。

本申请的有益效果是：

依上述实施的电能质量数据采集传输方法和系统，由于预先将信号强度值按从小到大至少划分成三个等级，根据不同区间的信号强度值，采用不同大小的数据包进行电能质量数据的传输，同时，还根据当前不同的错包率，动态地调整数据包的大小，使得电能质量数据的传输具有抗干扰性能强、传输速度快和可靠性高等特点。

附图说明

图1为本申请一实施例中电能质量数据采集传输方法的流程示意图；

图2为本申请一实施例中电能质量智能信息系统的结构示意图；

图3为本申请一实施例中电能质量数据采集传输系统的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。

请参照图1，本申请公开了一种电能质量数据采集传输方法，具体包括以下步骤。

步骤S01、预设步骤：预先将信号强度值按从小到大至少划分成若干等级，在一较优的实施例中，可划分成三个等级：第一信号强度区间、第二信号强度区间和第三信号强度区间，其中第一信号强度区间值小于第二信号强度区间值，第二信号强度区间值小于第三信号强度区间值，例如，第一信号强度区间为信号差的区间，第二信号强度区间为信号较好的区间，第三信号强度区间为信号好的区间。

步骤S03、RSSI值获取步骤：传输前先获取当前RSSI值，以计算出信号强度值。RSSI即为接收信号的强度指示(Received Signal Strength Indicator)，根据接收信号的强度指示可计算出当前的信号强度值。在一具体实施例中，可从硬件处直接获取RSSI值或通过软件模拟给出RSSI值，优选地，先从硬件处获取RSSI值，若硬件无法返回RSSI值，则再通过软件模拟给出RSSI值。

步骤S05、判断步骤：判断计算出的信号强度值位于哪个信号强度区间，给出判断结果。

步骤S07、传输步骤：根据判断步骤S05中的判断结果，将电能质量数据根据传输协议进行分包传输。

当判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，进行步骤S09、将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输。在一较优的实施例中，还进行步骤S11、对每N₁₂个数据包统计一次错包率；步骤S13、比较统计得到的错包率真是否大于一预设的第一错包率阈值，当统计得到的错包率大于或等于一预设的第一错包率阈值，则进行步骤S15、将每个数据包减小N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率小于上述第一错包率阈值；当在步骤S13中，统计得到的错包率小于第一错包率阈值时，则进行步骤S17、将每个数据包增加N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至步骤S18中统计得到的错包率开始变大或者单次传输的数据包的大小达到了硬件的极限。由于与其他信号强度区间相比，第一信号强度区间的信号比较弱，因此在一具体实施例中，当判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，先将电能质量数据进行压缩后再进行分包传输。

当判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间时，进行步骤S19、将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输。在一较优的实施例中，还进行步骤S21、对每N₂₂个数据包统计一次错包率；步骤S23、比较统计得到的错包率真是否大于一预设的第二错包率阈值，当统计得到的错包率大于或等于一预设的第二错包率阈值，则进行步骤S25、将每个数据包减小N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率小于上述第二错包率阈值；当在步骤S23中，统计得到的错包率小于第二错包率阈值时，则进行步骤S27、将每个数据包增加N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至步骤S28统计得到的错包率开始变大或者单次传输的数据包的大小达到了硬件的极限。

当判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间时，进行步骤S29、将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输。在一较优的实施例中，还进行步骤S31、对每N₃₂个数据包统计一次错包率；步骤S33、比较统计得到的错包率真是否大于一预设的第三错包率阈值，当统计得到的错包率大于或等于一预设的第三错包率阈值，则进行步骤S35、将每个数据包减小N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至统计得到的错包率小于上述第三错包率阈值；当在步骤S33中，统计得到的错包率小于第三错包率阈值时，则进行步骤S37、将每个数据包增加N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至步骤S38统计得到的错包率开始变大或者单次传输的数据包的大小达到了硬件的极限。其中N₁₁、N₁₂、N₁₃、N₂₁、N₂₂、N₂₃、N₃₁、N₃₂和N₃₃为正整数，且N₁₁＜N₂₁＜N₃₁，N₁₂＞N₂₂≥N₃₂以及N₁₃＜N₂₃＜N₃₃。在一具体实施例中，N₁₁、N₂₁和N₃₁分别为32、256和1024；N₁₂、N₂₂和N₃₂分别为50、10和10；N₁₃、N₂₃和N₃₃分别为8、16和32。

在一较优的实施例中，还包括步骤S39、存储步骤：将电能质量数据根据传输协议进行分包传输时，当步骤S18、S28或S38中统计的数据包的错包率开始变大或者单次传输的数据包的大小达到了硬件的极限时，保存当前的RSSI值以及当前的数据包大小减去N₀₃个字节后的值以便下次调用，其中N₀₃当判断结果为信号强度值分别位于第一信号强度区间、第二信号强度区间和第三信号强度区间时分别为N₁₃、N₂₃和N₃₃。

在一较优的实施例中，在步骤S07的传输步骤中，将电能质量数据根据传输协议进行分包传输时，当判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，则采用前向纠错与反馈重传相结合的混合纠错方式；当判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间或第三信号强度区间时，采用反馈重传的纠错方式。

以上过程是将电能质量数据发送出去，其可以由一本地端来实现，如图2所示，此本地端30将电能质量数据发送出去，比如通过无线发送到一中继端40，再由中继端40传到主站50。在一具体实施例中，上述电能质量数据的传输，例如从本地端30上传到中继端40，可采用2.4Ghz/470Mhz双频段来传送。本地端30的电能质量数据是通过从PQDIF服务器20中下载得到，而PQDIF服务器20的数据是通过监测设备10将监测到的样本数据统一打包成PQDIF格式的文件上传至PQDIF服务器20中得到，监测设备10可实时地监测电力系统，实时地采集监测数据，将其打包成PQDIF格式的文件上传至PQDIF服务器20。

因此，为了保证最终主站50中电能质量数据的实时性、可靠性和非冗余性，本申请中的电能质量数据采集传输方法还要先去获取电能质量数据，比如，本地端30从PQDIF服务器20下载电能质量数据。在一实施例中，本申请的电能质量数据采集传输方法包括步骤一步骤：接收采集指令，并根据采集指令从电能质量数据服务器(比如，PQDIF服务器20)中采集电能质量数据，以用于之后的传输；其中，采集指包括手动采集指令自动采集指令，当接收到手动采集指令时，从电能质量数据服务器中采集手动采集指令指定时间段的电能质量数据，当接收到自动采集指令后，定时地自动采集电能质量数据服务器中的电能质量数据。为了保证本地端30对PQDIF服务器20的电能质量数据的采集不会出现遗漏和重复等问题，本地端30是基于电能质量数据的创建来进行手动和自动的采集，这两种采集方式都采用了基于时间段机制的多线程FTP技术，由于是从PQDIF服务器20中下载电能质量数据，因此对于本地端30来说，PQDIF服务器20就是FTP服务器。本地端30解析来自中继端40的一些指令，包括对本地端30进行复位的指令；接收中断端40发送过来的FTP服务器信息以登陆PQDIF服务器20并对PQDIF服务器20上的文件(比如，电能质量数据)进行查看和采集等，其中FTP服务器信息包括服务器的名称、IP地址、端口号、FTP用户名和密码等。在一实施例中，本地端30等待中继端40发送的复位指令，接收到后进行复位，再接收中继端40发送的FTP服务器信息以登陆PQDIF服务器20，登陆成功后，再等待中继端40发送对月份文件数据查询的指令，接收到后，本地端30在PQDIF服务器20中查询对应月分的电能质量数据文件是否存在，若不存在，则向中继端40返回相应的出错信息，若存在，则等待中继端40发送对日期文件数据查询的指令，接收到后，本地端30在PQDIF服务器20中查询对应日期的电能质量数据文件是否存在，若不存在，则向中继端40返回相应的出错信息，若存在，则按照中继端40的下端要求下载相应的电能质量数据文件，下载成功后，解析下载的文件，并准备向中继端40传输。监测设备10、PQDIF服务器20、本地端30、中继端40和主站50，组成了一个主要的电能质量智能信息系统的。

本申请还公开了一种电能质量数据采集传输系统，其包括本地端30。如图3所示，本地端30包括预设单元31、RSSI值获取单元32、判断单元33和传输单元34。

预设单元31用于预先将信号强度值按从小到大至少划分成三个等级：第一信号强度区间、第二信号强度区间和第三信号强度区间。

RSSI值获取单元32用于传输前先获取当前RSSI值，以计算出信号强度值。

判断单元33用于判断计算出的信号强度值位于哪个信号强度区间；

传输单元34用于根据判断单元34的判断结果将电能质量数据根据传输协议进行分包传输：

当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，传输单元将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输。

当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输；

当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间时，将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输，其中N₁₁、N₂₁、和N₃₁为正整数，且N₁₁＜N₂₁＜N₃₁。

在一较优的实施例中，本地端30还包括错包率统计单元35，其用于：

当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间，传输单元34将每个数据包的大小设定为N₁₁个字节进行传输时，错包率统计单元35对每N₁₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第一错包率阈值，则传输单元34将每个数据包减小N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元35统计得到的错包率小于所述第一错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则传输单元34将每个数据包增加N₁₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元35统计得到的错包率开始变大；在一具体实施例中，本地端30还包括压缩单元36，用于传输单元34将电能质量数据根据传输协议进行分包传输时，当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，先将电能质量数据进行压缩后再传送给传输单元34进行分包传输；

当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间，传输单元34将每个数据包的大小设定为N₂₁个字节进行传输时，错包率统计单元35对每N₂₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第二错包率阈值，则传输单34元将每个数据包减小N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元35统计得到的错包率小于所述第二错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则传输单元34将每个数据包增加N₂₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元35统计得到的错包率开始变大；

当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第三信号强度区间，传输单元34将每个数据包的大小设定为N₃₁个字节进行传输时，错包率统计单元35对每N₃₂个数据包统计一次错包率，当统计的错包率大于或等于一预设的第三错包率阈值，则传输单元34将每个数据包减小N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元35统计得到的错包率小于所述第二错包率阈值；当统计的错包率小于第一错包率阈值时，则传输单元34将每个数据包增加N₃₃个字节后进行传输，如此反复，直至错包率统计单元35统计得到的错包率开始变大，其中所述N₁₂、N₁₃、N₂₂、N₂₃、N₃₂和N₃₃均为正整数，且N₁₂＞N₂₂≥N₃₂以N₁₃＜N₂₃＜N₃₃。在一具体实施例中，N₁₁、N₂₁和N₃₁分别为32、256和1024；N₁₂、N₂₂和N₃₂分别为50、10和10；N₁₃、N₂₃和N₃₃分别为8、16和32。

在一较优的实施例中，本地端30还包括存储单元37，用于传输单元34将电能质量数据根据传输协议进行分包传输时，当错包率统计单元35统计的错包率开始变大时，保存当前的RSSI值以及当前的数据包大小减去N₀₃个字节后的值以便下次调用，其中N₀₃当判断单元33的判断结果为信号强度值分别位于第一信号强度区间、第二信号强度区间和第三信号强度区间时分别为N₁₃、N₂₃和N₃₃。

在一较优的实施例中，本地端30还包括纠错单元38，用于当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第一信号强度区间时，采用前向纠错与反馈重传相结合的混合纠错方式，当判断单元33的判断结果为信号强度值位于第二信号强度区间或第三信号强度区间时，采用反馈重传的纠错方式。

为了下载即将传送的电能质量数据，本地端30还包括指令解析单元39，用于接收采集指令，并根据采集指令从电能质量数据服务器中采集电能质量数据，以用于之后的传输；其中，采集指包括手动采集指令自动采集指令，当接收到手动采集指令时，从电能质量数据服务器中采集手动采集指令指定时间段的电能质量数据，当接收到自动采集指令后，定时地自动采集电能质量数据服务器中的电能质量数据。

在一实施例中，本申请的电能质量数据采集传输系统还可以包括中继端40，中继端40与本地端30可建立无线通讯。在一具体实施例中，纠错单元38也可设置于中继端40中。

综上所述，本申请可实时可靠地对PQDIF服务器20上的PQDIF文件进行查看、下载、管理和传输等。与传统技术相比具有采集速度快，采集方式灵活等优点。本地端30可按照中继端40的命令或指令从PQDIF服务器20上将PQDIF文件(即电能质量数据)下载到本地端30，本地端30再通过无线方式将下载到的电能质量数据传到中继端40，其中采集指令分自动采集指令和手动采集指令两种，从而满足了采集需求的多样性。另外，本地端30通过无线方式将采集到的数据进行传输，具有穿墙能力强和传输距离远的优点。由于传统技术中没有统一高效的传输协议，使得要么就是传输速率较低，要么就是抗干扰性能差，甚至通信环境稍差就出现了传输不了的情况。本申请提出的电能质量数据采集传输方法及系统，其无线传输协议具有抗干扰性能好，传输速率快，可靠性高等特点，最大限度地利用了硬件的性能。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。