Q GDW 11612.2-2016 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范第2部分:技术要求.pdf
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1、 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 2 部分:技术要求 Low voltage power line broadband communication interoperability technical specifation part2: technical requirement 2017 - 06 - 16 发布 2017 - 06 - 16 实施 国家电网公司 发 布ICS 29.240 Q/GDW 国 家 电 网 公 司 企 业 标 准 Q/GDW 11612.2 2016 Q/GDW 11612.2 2016 I 目 次 前 言 . II 1 范围 . 1 2 规范性引用
2、文件 . 1 3 术语定义 . 1 4 结构 . 2 5 技术要求 . 2 6 检验规则 . 9 编制说明 .12 Q/GDW 11612.2 2016 II 前 言 为规范 电力用户用电信息采集系统 宽带载波通信的 技术规范 ,包括 技术要求、检验规则 等 内容,制定本部分 。 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 标准 分为 6个 部分: 第 1部分: 总则 ; 第 2部分:技术要求 ; 第 3部分:检验方法 ; 第 4 1部分:物理层通信协议 ; 第 4 2部分:数据链路层通信协议 ; 第 4 3部分: 应用 层通信协议 。 本部分是 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 标准 的第
3、 2部分。 本部分由国家电网公司营销部提出并 解释 。 本部分由国家电网公司科技部归口 。 本部分 起草 单位: 中国电力科学研究院、国网重庆市电力公司、国网冀北电力有限公司、国网浙江省电力公司、国网江苏省电力公司、国网天津市电力公司、国网北京市电力公司、全球能源互联网研究院、国网信息通信产业集团有限公司。 本部分 主要 起草人: 唐悦、刘宣、张海龙、葛得辉、杜新纲、赵兵、祝恩国、阿辽沙 .叶 、 叶君、巨汉基、王伟峰、范洁、杨光、吴小林、万凯、王东山、林大朋 。 本部分 首次发布。 本部分在执行过程中的意见或建议反馈至国家电网公司科技部。Q/GDW 11612.2 2016 1 低压电力线宽
4、带载波通信互联互通技术规范 第 2 部分:技术要求 1 范围 本部分规定了 低压电力线 宽带载波通信单元 的技术要求, 包括工作环境、基本传输特性、通信协议、电气安全以及电磁兼容性等。 本 部分适用于国家电网公司电力用户用电信息采集系统宽带载波通信单元 等相关设备的制造、检验、使用和验收。 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 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 4208 2008 外壳防护等级( IP 代码) GB/T 2829 2002 周期检验计数抽样程序及表(适用于对过程稳定
5、性的检验) GB/T 5169.11 2006 电工电子产品着火危险试验 第 11 部分:灼热丝 /热丝基本试验方法 成品的灼热丝 可燃性 试验方法 Q/GDW 1373 2013 电力用户用电信息采集系统功能规范 Q/GDW 11612.1 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 1部分:总则 Q/GDW 11612.3 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 3部分:检验方法 Q/GDW 11612.41 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 4-1部分:物理层通信协议 Q/GDW 11612.42 低压电力线宽带 载波通信互联互通技术规范 第 4-2部分:数据链路层通信协议
6、 Q/GDW 11612.43 低压电力线宽带载波通信互联互通技术规范 第 4-3部分:应用层通信协议 FCC Part 15 2003 美国联邦通信委员会 第 15部分:射频设备法规( Federal Communications Commission Part 15: Radio Frequency Devices) 3 术语 和 定义 Q/GDW 11612.1、 Q/GDW 11612.2、 Q/GDW 11612.3、 Q/GDW 11612.41、 Q/GDW 11612.42、 Q/GDW 11612.43界定的以及下列术语和定义 适用 于 本 文件 。 3.1 宽带 载波 通信
7、单元 broadband carrier communication unit 采用宽带载波技术在电力线上进行数据传输的通信模块或通信设备。 3.2 芯片 ID号 chip identification number 宽带载波通信 单元 芯片内部存储的不可更改的唯一标识号。 Q/GDW 11612.2 2016 2 3.3 轻量级私有密码算法 lightweight private cryptographic algorithm 运算速度快、代码量小、适用于宽带载 波通信单元运行环境的非公开密码算法。 3.4 主站 main station 用户用电信息采集系统通信网络中的顶层设备。 3.5
8、程序特征码 program characteristic code 通过轻量级私有密码算法计算出的宽带载波通信单元内部程序的特征码。 3.6 消息鉴别码 message authentication code 附加在原始数据之后,用于接收方校验原始数据完整性的数据段落。 4 结构 4.1 一般要求 宽带载波 通信单元结构根据安装要求可为无外封装的通信 单元或有机壳封装的通信设备。其 尺寸和接口应符合各类型式规范的要 求。 4.2 外壳及其防护性能 有机壳封装的通信单元其外壳应有足够的强度,外物撞击造成的变形应不影响其正常工作。外壳防护性能应符合 GB 4208规定的 IP51级要求,即防尘和防
9、滴水。 非金属外壳应符合 GB/T 5169.11 2006的阻燃要求,试验温度为 650,试验时间为 30s。 4.3 金属部分的防腐蚀 在正常运行条件下可能受到腐蚀或能生锈的金属部分,应有防锈、防腐的涂层或镀层。 5 技术要求 5.1 气候环境条件 宽带载波 通信单元正常运行的工作环境应符合用电信息采集终端的要求。分类见 表 1 。 Q/GDW 11612.2 2016 3 表 1 气候环境条件分类 场所类型 级别 空气温度 湿 度 范 围 最大变化率 a /h 相对湿度 b % 最大绝对湿度 g/m3 遮蔽场所 C2 -25 +55 0.5 95 29 户 外 C3 -40 +70 1
10、35 协议特定 CX / / / / a 温度变化率取 5min 时间内平均值。 b 相对湿度包括凝露。 c 年平均相对湿度 75%,一年中 30 天(这些天以自然方式分布在一年中) 95%,其它天(偶然出现) 85%。 5.2 工作电源 宽带载波 通信设备( II型采集器等) 采用工频交流电源,工作电源电压允许偏差为额定值的 20 +20 ; 宽带载波 通信单元, 采用 直流 电源,电压允许 范围:( 12 1) V。 交流单相或三相四线电源供电时,应有抗三相四线配电网单相接地故障的能力,耐受 1.9倍标称电压 4h。 工作状态下所产生的交流磁通密度小于 0.5mT。 安装在 集中器 或电能
11、表的通信 单元 的功耗要求见 表2 。 表 2 通信 单元 的功耗要求 模 块 类 型 静 态 功 耗 动 态 功 耗 低压宽带电力线载波 单相表本地通信单元: 0.4W 单相表 通信单元 : 1.5W 三相表本地通信单元: 0.8W 三相表 通信单元 : 2.5w 集中器本地通信单元: 1W 集中器本地通信单元 : 6W 5.3 通信功能和基本传输特性 5.3.1 基本通信 性能 5.3.1.1 工作频带 宽带电 力线载波的基本频带为 2MHz 12MHz,可支持分段使用。 5.3.1.2 功率频谱密度 发送功率频谱密度在工作频带内不大于 -45dBm/Hz,工作频带外不大于 -75dBm/
12、Hz。 5.3.1.3 通信速率 在隔离电源、屏蔽环境 、无竞争场景、主从节点 1:1配比、测试包大小 512( 1024)字节时 ,通信速率应不小于 1Mbps。 Q/GDW 11612.2 2016 4 5.3.1.4 网络时延 在隔离电源、屏蔽 空间 环境 , 业务帧 长 不小于 1k字节下的 载波报文发送端发送时刻与接收端接收时刻的 上下行时延,测试时间 20s,网络 平均 时延应 小于 30ms。 在交流电网环境,兼容智能电表通信口时延。 5.3.1.5 长时间传输性能 在隔离电源、屏蔽 空间 环境 , 主从节点 1:1配比下, 测试包大小 不小于 1k字节 , 90吞吐量, 2小时
13、测试时间的情况下,上、下行丢帧率应小于 10-2。 5.3.1.6 抗衰减性能 在隔离电源、屏蔽环境、 误 包率小于 10%( 业务报文包长 100字节 ) 、带内发射功率谱密度为-45dBm/Hz的条件下,其抗衰减性能应不小 于 85dB。 5.3.2 通信协议 遵循 Q/GDW11612.41、 Q/GDW 11612.42和 Q/GDW 11612.43,满足宽带载波通信单元互联互通要求。 5.3.3 网络管理 功能 5.3.3.1 节点 管理 宽带载波 通信单元 具备在本地网络中唯一的 节点 地址标识,用于建立中继路由关系。 应 能够在无人工干预情况下,自动管理下属 节点 的中继路由关
14、系 , 主节点( CCO) 下属节点数量应不小于 1016个。 5.3.3.2 信道访问机制 支持 TDMA( Time Division Multiple Access)和 CSMA( Carrier Sense Multiple Access) /CA( Collision Avoidance) ,提供冲突避免机制 。 5.3.3.3 自动路由 宽带载波 通信单元应具备 自动 路由快速 组网 ,网络实时优化和动态变化功能 ,即:无需人工干预,通信单元 之间应该能够自动建立数据传输路由关系;当 信道变化、中间节点被 拆除或故障后,系统能够自动建立 新路由 。 5.3.3.4 白名单管理 支持
15、本地通信单元白名单管理机制,允许白名单地址入网,剔除不在白名单地址范围的节点。 5.3.3.5 多相位 组网 应支持电力线 A/B/C三相节点组网管理功能; 5.3.3.6 多网络 管理 应支持多网络共存(多台区串扰)下,同时间组网及抄表,性能指标与 单网络保持一致; 管理共存多网络数量不少于 6个。 5.3.3.7 网络 信息 管理 Q/GDW 11612.2 2016 5 应具备网络 信息 管理功能,包括对主节点 ( CCO) 和从节点 ( STA) 程序版本、参数信息查询等功能。 主节点应具备查询网络拓扑信息,包括子节点层级,网络角色,相位信息的功能;同时支持查询子节点信道品质,通信成功
16、率,代理变更等信息。 5.3.4 业务功能 5.3.4.1 抄表功能 宽带载波 通信单元应支持集中器主动方式抄表、路由主动方式抄表及并发方式抄表,并发数不小于5。 性能指标应满足 Q/GDW 1373 2013规定 的要求。 5.3.4.2 广播对时 宽带载波 通信单元应支持终端对电能表的广播对时 功能。 5.3.4.3 从节点注册 本地通信单元启动 从节点主动注册 ,电能表侧通信单元应完成搜表,并上报结果。 5.3.4.4 事件上报 载波通信单元应具备异常事件上报,本地通信单元上报至集中器的功能。 5.3.4.5 远程 费控 宽带载波通信单元应支持主站、集中器对电能表的远程费控操作。 5.3
17、.4.6 在线升级 宽带载波 通信单元 应具有在线升级功能,可在正常运行状态下,通过 载波信道完成 软件 升级。 5.4 电气安全要求 5.4.1 绝缘电阻 各电气回路对地和各电气回路之间的绝缘电阻要求如 表 3 。 表 3 绝缘电阻 额定绝缘电压 V 绝 缘 电 阻 M 测试电压 V 正常条件 湿热条件 U 60 10 2 250 60 U 250 10 2 500 5.4.2 绝缘强度 电源回路对地应耐受 500V( 60V直流电源回路) 、 2500V( CCO, 220V交流电源回路) 或 4000V( STA,220V交流电源回路) 的 50Hz的交流电压,历时 1min的绝缘强度试
18、验。试验时不得出现击穿、闪络现象,泄漏电流应不大于 5mA。 Q/GDW 11612.2 2016 6 5.4.3 冲击电压 电源回路、信号输入回路、信号输出回路各自对地和输入回路、输出回路和电源回路之间,应耐受如 表 4 中规定的冲击电压峰值,正负极性各 5次。试验时应无破坏性放电(击穿跳火、闪络或绝缘击穿)现象。 表 4 冲击电压峰值 试验回路 冲击电压峰值 试 验 回 路 冲击电压峰值 直流电源对地 500V 信号输入回路对输出回路 500V 交流电源对地 5000V 信号输入回路对电源回路 4000V 信号输入 /输出对地 500V 信号输出回路对电源回路 4000V 5.5 电磁兼容
19、性要求 5.5.1 评价等级 通信单元应在表 5所列的电磁骚扰环境下能正常工作,骚扰对通信单元工作影响程度用试验结果评价等级表示。 评价等级 A:骚扰对通信单元工作无影响,试验时和试验后通信单元均能正常通信。 评价等级 B:骚扰使通信单元暂时丧失通信功能,骚扰后不需人工干预, 5分钟内能自行恢复通信功能。 5.5.2 电压暂降和短时中断抗扰度 在电源电压突降及短时中断时,通信单元不应发生死机或损坏,电源电压恢复后应能自动恢复正常通信。 表 5 电磁兼容性要求 电磁骚扰源 严酷等级 骚扰施加值 施加端口 评价等级要求 工频磁场 - 400A/m 整机 A 射频辐射电磁场 3 10V/m 整机 A
20、 射频辐射电磁场 4 30V/m 整机 A 静电 放电 4 8kV 外壳和操作部分 B 电快速瞬变脉冲群 - 1.0kV(耦合) 通信线 A 4 4.0kV 电源端口 B 振荡波 2 1.0kV(共模) 信号输入 /输出端口 B 4 2.5kV(共模), 1.25kV(差模) 电源端口 B 射频场感应的传导骚扰 3 10V 电源端口 A 浪涌 2 1.0kV(共模) 信号输入 /输出端口 B 4 4.0kV(共模), 2.0kV(差模) 电源端口 B 5.5.3 工频磁场抗扰度 Q/GDW 11612.2 2016 7 在 表 5 所列严酷等级 的工频磁场影响下,通信单元不应发生死机或损坏 ,
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