[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111318081.6
• 申請(qǐng)日: 2021-11-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114339784A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王圣達(dá);孫小芙;張松;王金宇;徐晗;王波;李生珠;楊宇峰;竇增;張岑;陳聰;張艷;楊宇;強(qiáng)晟;史春輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司;國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司信息通信公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04W16/18
• 分類(lèi)號(hào): H04W16/18;H04W56/00;H04W64/00;H04J3/06;H04B7/06;H04B7/08;H02H7/22;H02H7/26
• 代理公司: 北京盛凡佳華專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 11947
• 代理人: 湯鎮(zhèn)宇

1.一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于：通過(guò)5G通訊進(jìn)行基站和終端設(shè)備的連接并進(jìn)行時(shí)間同步和網(wǎng)絡(luò)定位。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于：所述時(shí)間同步具體為獲取終端設(shè)備與基站間的時(shí)間偏差并根據(jù)時(shí)間偏差對(duì)終端設(shè)備時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于：所述獲取時(shí)間偏差具體為

獲取終端設(shè)備接收所述第一下行消息的時(shí)間單元的起始時(shí)刻T₂；

獲取基站發(fā)送給終端的第一下行消息的時(shí)間單元的起始時(shí)刻T₁；獲取終端設(shè)備發(fā)送給基站第一上行消息的時(shí)間單元的起始時(shí)刻T₃；

獲取基站接收終端發(fā)送的第一上行消息的時(shí)間單元的起始時(shí)刻T₄；

計(jì)算終端設(shè)備與基站間的時(shí)間偏差t₀＝(T₂-T₁-T₄+T₃)/2。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于：根據(jù)時(shí)間偏差t₀對(duì)終端時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整為t_{ue_after}＝t_{ue_}b_efore-t₀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)定位包括如下步驟：

S100、所有基站檢測(cè)是否有超過(guò)閾值信號(hào)；

S200、以檢測(cè)到閾值信號(hào)的基站為中心基站，并用相鄰的四個(gè)基站對(duì)目標(biāo)源進(jìn)行多次連續(xù)定位；

S300、計(jì)算n次方定位結(jié)果方差是否大于閾值，當(dāng)小于時(shí)則定位成功，當(dāng)大于時(shí)則繼續(xù)步驟S400；

S400、增加定位基站數(shù)量再次定位；

S500、計(jì)算n次方定位結(jié)果方差是否大于閾值當(dāng)小于時(shí)則定位成功，當(dāng)大于時(shí)則繼續(xù)步驟S600；

S600、估算波束覆蓋區(qū)域半徑r，通過(guò)k值裂變算法確定目標(biāo)個(gè)數(shù)；

S700、根據(jù)目標(biāo)個(gè)數(shù)，重復(fù)流程并依次定位各個(gè)目標(biāo)源。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于：所述步驟S500、S600具體為

設(shè)電力5G網(wǎng)絡(luò)定位到的關(guān)于終端設(shè)備的N個(gè)樣本數(shù)據(jù)為MS_i(x_i,y_i)，i＝1…N；首先隨機(jī)選擇初始化兩個(gè)聚類(lèi)中心k1，k2，nk表示聚類(lèi)中心個(gè)數(shù)，對(duì)于每一個(gè)MS_i(x_i,y_i)，計(jì)算歐式距離將其歸于一個(gè)類(lèi)別(label)：

接著重新更新kj，j＝1，2為所屬類(lèi)別的均值：

重復(fù)這個(gè)更新過(guò)程，直到達(dá)到定位中心kj所屬標(biāo)簽定位點(diǎn)誤差平方和最小的終止條件；然后以k個(gè)聚類(lèi)中心為圓心，覆蓋區(qū)域r為半徑畫(huà)圓，計(jì)算所有定位點(diǎn)是否被這些區(qū)域覆蓋，當(dāng)覆蓋區(qū)域內(nèi)定位點(diǎn)占比超過(guò)閾值β，則算法結(jié)束，否則，K值進(jìn)行裂變，nk＝nk+1，即增加一個(gè)聚類(lèi)中心，重復(fù)進(jìn)行上述過(guò)程，直到滿(mǎn)足結(jié)束條件；

所述區(qū)域內(nèi)定位點(diǎn)占比閾值β通過(guò)線(xiàn)性觀(guān)測(cè)矩陣的最小二乘法來(lái)估計(jì)，設(shè)目標(biāo)數(shù)從1增加到N，對(duì)應(yīng)的K值也從1裂變到N，在不同信噪比SNR下，通過(guò)M次快拍，可以得到觀(guān)測(cè)矩陣X，用線(xiàn)性回歸方程表示目標(biāo)數(shù)和K值關(guān)系有：

Y＝Xβ+ξ

其中β為待估計(jì)的參數(shù)，ξ為觀(guān)測(cè)誤差，在不同信噪比條件下觀(guān)測(cè)得到目標(biāo)數(shù)Y和K值數(shù)呈一個(gè)線(xiàn)性回歸關(guān)系，可通過(guò)最小二乘公式擬合最優(yōu)的覆蓋閾值β，有：

β＝(X^TX)^-1X^TY

其中對(duì)閾值向量β求均值即可得出覆蓋閾值；通過(guò)K-means聚類(lèi)算法，可以得到聚類(lèi)中心數(shù)目和位置，進(jìn)一步可以確定各目標(biāo)源的來(lái)波方向TDOA，即可采用波束形成算法增強(qiáng)期望方向上的信號(hào)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于5G技術(shù)的配網(wǎng)保護(hù)方法，其特征在于：還包括通過(guò)各聚類(lèi)中心確定波束方向，再使用基于線(xiàn)性約束的窄帶波束形成器依次接收不同波束方向信號(hào)，分別對(duì)各目標(biāo)源進(jìn)行到達(dá)時(shí)間差定位；具體為

假設(shè)n個(gè)接收陣元按照均勻直線(xiàn)方式排列，陣元之間間距為載波(主頻)的半波長(zhǎng)，第i個(gè)陣元接收的入射信號(hào)記為S_i(n)，記接收噪聲為v(n)，則波束形成器接收輸出可記為：

定義轉(zhuǎn)向向量為一個(gè)入射角θ的函數(shù)：

A＝[a(θ₁),a(θ₂)…a(θ_N)]

則波束形成器可以寫(xiě)成向量表達(dá)形式：

c_n＝As_n+v_n

其相關(guān)矩陣記為：

波束形成器輸出記為：

線(xiàn)性約束最小方差要求在約束w^Ha(θ)＝1下期望有因此可以得出對(duì)應(yīng)最優(yōu)權(quán)系數(shù)為：

通過(guò)聚類(lèi)點(diǎn)位置可以估算出來(lái)波方向，引導(dǎo)天線(xiàn)陣通過(guò)調(diào)整轉(zhuǎn)向向量將波束中心依次對(duì)掃描各目標(biāo)源位置，通過(guò)波束形成器接收信號(hào)；各基站接收信號(hào)輸出o(n)作為Chan氏算法的輸入，即作為式中的接收信號(hào)s(n)，然后采用Chan氏算法即可對(duì)各目標(biāo)源進(jìn)行定位。