CN103490511B - 一种配电网通信终端检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网通信终端检测系统，其包括一子站、至少两个配电终端，其特征在于，所述配电终端内包括一检测单元、一数据处理单元和一馈线监控单元，所述子站包括一逻辑处理单元，其中，所述馈线监控单元，其在通信网络出现故障时，自动检测故障点及进行自愈，并对该故障发生时刻的电流信息进行采样，采样时选取两个检测点，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次，并将采样信息和故障信息传输至所述数据处理单元。本发明中的子站内设置有逻辑处理单元，在馈线出现故障时，能够对故障出现时刻的信息进行修正还原重新发送。

Description

一种配电网通信终端检测系统及方法

技术领域

本发明涉及一种配电网通信的检测系统及方法，尤其涉及一种能够调整信号的配电网通信终端的检测系统及方法。

背景技术

现有的馈线检测系统能够对馈线故障进行检测及自愈。

如中国专利一种电网安全分析预警及控制方法，公开号：102237720A，公开了一种电网安全分析、预警及控制方法，该方法用的电力系统安全分析及预警系统具有分布式协调框架结构，包括平台和应用系统；该方法包括下述步骤：电力系统小负荷运行；负荷爬坡；重负荷方式；系统出现小扰动；重负荷方式下的N-1故障；重负荷检修方式；重负荷方式下的N-2故障；重负荷方式下的多重开断故障；系统解列后进入恢复状态；电力系统平稳；根据对电网安全的系统总结和分析，提出了涵盖各种安全分析系统及控制技术的电网安全综合方法，提出了描述电网各种动态过程的典型模型。其对电网的动态运行过程进行预警及控制，但未对故障信号进行准确判断及修复。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种配电网终端检测系统和方法，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种配电网终端检测系统，其包括一子站、至少两个配电终端，所述配电终端内包括一检测单元、一数据处理单元和一馈线监控单元，所述子站包括一逻辑处理单元，其中，

所述馈线监控单元，其在通信网络出现故障时，自动检测故障点及进行自愈，并对该故障发生时刻的电流信息进行采样，采样时选取两个检测点，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次，并将采样信息和故障信息传输至所述数据处理单元；

所述检测单元，其在第一配电终端出现故障时，对故障点处的通信线路上的电压、电流以及功率运行参数进行采集，并传输至所述数据处理单元，其中，采集电流信息时，每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一瞬时值i；

所述数据处理单元，其将所述检测单元采集的运行参数信息进行计算，并从邻近的配电终端内获取基准信号信息，所述邻近配电终端根据该故障发生时刻，获取当前时刻电流、电压和功率信号，按照当前时刻与故障发生时刻的时间间隔t将信号波形向前平移，得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号，计算运行参数信息的一阈值范围，并将计算所得的运行信息与阈值范围信息进行比对，将比对结果传输至所述逻辑处理单元内，其中，对采集的电流信号按下述公式进行计算，

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.$

式中，i表示任意周期内的一电流瞬时值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，I_m表示计算所得电流幅值，N₁表示每次取样周期，M₁表示取样次数，w表示信号传输频率；

所述逻辑处理单元，其对各配电终端的故障信息进行判定后，对所述子站发送的故障出现时刻至自愈时刻的信号进行采集、修正处理后，重新向通信网络中发送，其对采集的信号按下述公式进行修正，

i_m＝ρ×i₀

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时电流值；

修正系数ρ按下述公式计算，

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}$

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现故障时，所述馈线监控单元的馈线上两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。

较佳的，所述逻辑处理单元，其包括一数据存储模块、一采样模块、一信号处理模块和一修正电路，其中，

所述数据存储模块内存储有所述子站内发送的数据信息，并能够对故障出现时刻后的信息进行提取；

所述采样模块，其对所述故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样；

所述信号处理模块，其按照预设的参数对该信号进行修正后发送至所述修正电路；

所述修正电路，其生成修正后的信号波形。

较佳的，所述数据处理单元获取电流、电压和功率采样信息后，按照下述公式对功率值进行计算，

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}$

式中，P_m表示计算所得功率值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，U_m0k表示在N₁个周期内的电压平均幅值，M₁表示取样次数。

较佳的，所述邻近配电终端采样得到基准信号电流I₃，按照下述公式计算电流幅值的阈值范围I₁～I₂，

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}\×I_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}\×I_3\end{array}\right.$

式中，α和β为修正系数，其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定，γ₀为基准失真度，其大小由系统传输性能决定。

较佳的，所述馈线监控单元其包括一FTU、一第一断路器和第二断路器，所述FTU对应的环网柜的第一、二进线上分别设置有所述第一断路器和第二断路器，所述FTU分别闭合第一、二断路器判断环网柜为出线故障还是进线故障并自愈。

本发明还提供一种配电网通信终端检测方法，基于上述的配电网通信终端检测系统实现的，其特征在于，该过程为：

步骤a1，馈线监控单元在通信网络出现故障时，自动检测故障点及进行自愈，并对该故障发生时刻的电流信息进行采样，选取两个检测点，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次；并将采样信息和故障信息传输至数据处理单元；

步骤a2，所述数据处理单元向检测单元发送数据采集指令，所述检测单元内的电流、电压和功率采集模块对故障点的运行信息进行采集，采样后按公式(1)计算得电流幅值I_m，按公式(2)计算得功率值；

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，i表示任意周期内的一电流瞬时值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，I_m表示计算所得电流幅值，N₁表示每次取样周期，M₁表示取样次数，w表示信号传输频率；

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}---\left(2\right)$

式中，P_m表示计算所得功率值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，U_m0k表示在N₁个周期内的电压平均幅值，M₁表示取样次数；

步骤a3，所述数据处理单元向邻近配电终端发送故障点信息，所述邻近配电终端根据该故障出现时刻，获取当前时刻电流、电压和功率信号，按照当前时刻与故障发生时刻的时间间隔t将信号波形向前平移，得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号，得出阈值范围I₁～I₂；

步骤a4，所述数据处理单元按照公式(3)计算电流阈值I₁～I₂、电压和功率阈值，判断采集的电流、电压和功率幅值是否在阈值范围内；若否，则执行上述步骤a2；若是，则跳转至步骤a5；

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}\×I_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}\×I_3\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，α和β为修正系数，其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定，γ₀为基准失真度，其大小由系统传输性能决定；

步骤a5，所述数据处理单元将该故障信息、馈线检测单元的采样信息以及判定信息传输至逻辑处理单元，若确定所述电流、电压和功率信号均在阈值范围之外，则断定通信网络出现通信故障；

步骤a6，所述逻辑处理单元对故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样，记录每个取样点的瞬时电流值i₀，并按公式(4)进行修正，并将修正信号重新向通信网络发送，

i_m＝ρ×i₀         (4)

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时电流值。

较佳的，所述步骤a6中，修正系数ρ按下述公式计算，

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}---\left(5\right)$

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现故障时，所述馈线监控单元的馈线上两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。

较佳的，所述馈线监控单元内设置一FTU，所述馈线监控单元的故障检测和自愈过程为：

步骤a11，FTU接收到自身的故障信息，对该故障发生时刻的电流信息进行多检测点采样；

步骤a12，断开第一断路器，判断是否为第二进线故障；若否，则跳转

至步骤a13，若是，则跳转至步骤a14；

步骤a13，闭合第一断路器并断开第二断路器，判断是否为第一进线故障；若是，则跳转至步骤a14，若否，则跳转至步骤a15；

步骤a14，FTU延时时间T₁，断开所述第一、二断路器；

步骤a15，FTU读取出线端故障信息，判断出线端是否出现故障，若是，则步骤a17，若否，则跳转至步骤a12；

步骤a17，FTU控制相邻的断路器进行分闸，接入出线端，实现自愈；

步骤a18，所述馈线监控单元将该该故障点、故障中断时间以及电流采样信息记录，并将该故障信息传输至所述数据处理单元。

较佳的，所述逻辑处理单元，其包括一数据存储模块、一采样模块、一信号处理模块和一修正电路，所述逻辑处理单元的信号修正过程为：

步骤a61，所述数据存储模块对子站内的故障出现时刻的信息进行提取；

步骤a62，所述采样模块，在时间间隔t内，平均分配为N₂个区间，在每个区间内选择M₂个完整的波形，在每一周期内选择间断的X₂个点，记录每个点的瞬时电流值i₀；

步骤a63，所述信号处理模块按照公式(5)计算修正系数ρ；

步骤a64，所述信号处理模块按照公式(4)对采样点信号进行修正；

步骤a65，所述信号处理模块将修正信号传输至所述修正电路；

步骤a66，所述修正电路产生修正后的波形信息。

较佳的，所述电流、电压和功率运行参数的计算过程为：

步骤a21，所述电流采集模块在采样时，每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一电流瞬时值i；

步骤a22，按照公式(1)计算电流幅值I_m；

步骤a23，电压采集模块每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一电压瞬时值u，并将公式中的电流参数替换成相应的电压参数，得出电压幅值u_m；

步骤a24，按照公式(2)计算功率值P_m。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明中的子站内设置有逻辑处理单元，在馈线出现故障时，能够对故障出现时刻的信息进行修正还原重新发送；电流、电压和功率信号采集后，进行多区段多周期信号的采集，对故障信号的检测更加准确；本发明中的相邻配电终端之间的信息能够进行信号交互，出现故障的配电终端从邻近的配电终端进行基准信号的采集以及计算，作为判断故障的依据。

附图说明

图1为本发明配电网通信终端检测系统的配电网的功能框图；

图2为本发明配电网通信终端检测系统的配电终端的功能框图；

图3为本发明配电网通信终端检测系统的FTU的功能框图；

图4本发明配电网通信终端检测系统的信号修正的功能框图；

图5为本发明配电网通信终端检测方法的流程图；

图6为本发明配电网通信终端检测方法的FTU故障诊断和自愈流程图；

图7为本发明配电网通信终端检测方法的电流、电压和功率计算得流程图；

图8为本发明配电网通信终端检测方法的信号修正过程。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

本发明中的配电网设置有主站、子站以及配电终端设备，请参阅图1所示，其为本发明配电网通信终端检测系统的功能框图，在子站1的覆盖范围内设置有N个配电终端，每相邻配电终端之间能够进行检测数据的交互及传输信号的获取；在所述子站1内设置有一逻辑处理单元11，其能够对各配电终端的故障信息进行判定后，对所述子站发送的故障出现时刻至自愈时刻的信号进行采集、修正处理后，重新向通信网络中发送。

请参阅图2所示，其为本发明配电网通信终端检测系统的配电终端的功能框图，本实施例以第一配电终端2进行说明，所述第一配电终端2包括一检测单元21、一数据处理单元22、一动作控制单元22、一数据交互单元24和一馈线监控单元25，其中，所述馈线监控单元25，其为设置在每条线路上柱上开关的FTU，对所述第一配电终端2的各馈线进行监控，在出现故障时，通过控制与其连接的断路器的开闭自动判定故障点，并将该故障信息通过所述数据交互单元24传输至所述数据处理单元22；所述动作控制单元23，其在第一配电终端2出现故障时，接受所述数据处理单元2的指令而动作，自动隔离故障点。

所述检测单元21，其在第一配电终端2出现故障时，对故障点处的通信线路上的电压、电流以及功率信号进行采集，并传输至所述数据处理单元22。

所述数据处理单元22，其通过所述数据交互单元24与所述子站1中的逻辑处理单元11进行数据交互，其将所述检测单元21采集的运行参数信息进行计算，并从所述第二配电终端3内获取基准信号信息，计算一阈值范围，并将计算所得的运行信息与阈值范围信息进行比对，将比对结果传输至所述逻辑处理单元11内。

在本实施例中，所述馈线监控单元25，集中对各馈线的FTU检测结果进行记录，FTU自身具有故障检测和恢复的能力，其设置在环网柜中，请参阅图3所示，其为本发明配电网通信终端检测系统的FTU的功能框图，所述FTU251对应的环网柜的第一、二进线上分别设置有第一断路器252和第二断路器253，所述FTU251分别闭合第一、二断路器判断环网柜为出线故障还是进线故障，判断后进行自愈；并在故障出现时刻开始对馈线电流信息进行多监测点采样。

所述馈线监控单元25将故障信息传输至所述数据处理单元22内，所述数据处理单元22向所述检测单元21发出控制指令，对故障点处的运行信息进行采集判定，在所述数据处理单元22内设置有电流幅值的阈值范围I₁～I₂，以及相应的电压阈值和功率阈值。

所述电流采集模块212在采样时，每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一瞬时值i，所述数据处理单元22按照下述公式进行计算得出I_m，

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，i表示任意周期内的一电流瞬时值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，I_m表示计算所得电流幅值，N₁表示每次取样周期，M₁表示取样次数，w表示信号传输频率。

经上述计算得到的电流幅值I_m判断其是否在预设阈值I₁～I₂范围内，若是，则断定所述电流故障存在，若否，则重新进行取样判断。

所述电压采集模块211的采样方法与所述电流的采样方法相同，在同一时刻同时对电压瞬时值u和电流瞬时值i进行采样，计算公式为将(1)中的电流信息替换成相应的电压信息，得出电压幅值u_m。

所述数据处理单元22对采样的功率计算过程依据下述公式(2)计算。

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}---\left(2\right)$

式中，P_m表示计算所得功率值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，U_m0k表示在N₁个周期内的电压平均幅值，M₁表示取样次数。

本发明中的电流和电压信号的采集，对多区段多周期内的信息进行采样，采样点在每一周期内的任意位置，根据公式(1)进行电流幅值的确定；根据电流、电压参数计算功率，使得数据获取的标准一致，更接近实际信号。

所述电流幅值的阈值范围I₁～I₂以及相应的电压阈值和功率阈值为同一时刻与所述第一配电终端2邻近的配电终端的参数值为参考而设定的。在本实施例中，其为第二配电终端3，所述数据第二配电终端3采样得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号。

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}\×I_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}\×I_3\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，α和β为修正系数，其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定，γ₀为基准失真度，其大小由系统传输性能决定。

上述计算结果最终满足I₁≤I₃≤I₂。

本发明中，基准信号的获取从邻近配电终端的同一时刻的信号获取采样信息，并以该基准信号获取阈值范围，对故障判断更加准确。

所述第一配电终端2的数据处理单元22，将上述基准信号和判断结果传输至所述子站1内的逻辑处理单元11内，若确定所述电流、电压和功率信号均在阈值信号之外，则断定通信网络出现通信故障；若存在至少一项信号在所述阈值信号的范围内，则重新进行判断。

所述逻辑处理单元11断定通信网络出现通信故障，则该故障出现时刻至自愈时刻的信息需重新进行发送。

请参阅图4所示，其为本发明配电网通信终端检测系统的信号修正的功能框图，其设置在所述逻辑处理单元11内，其包括一数据存储模块111、一采样模块112、一信号处理模块113和一修正电路114，其中，所述数据存储模块111内存储有所述子站1内发送的数据信息，并能够对故障出现时刻后的信息进行提取；所述采样模块112，其对所述故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样；所述信号处理模块113，其按照预设的参数对该信号进行修正发送至所述修正电路114；所述修正电路114，生成修正后的信号波形。

所述采样模块112，在时间间隔t内，平均分配为N₂个区间，在每个区间内选择M₂个完整的波形，在每一周期内选择间断的X₂个点，记录每个点的瞬时电流值i₀。

所述信号处理模块113对选择的每个点进行修正，按下述公式(4)进行修正；

i_m＝ρ×i₀       (4)

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时电流值；修正系数ρ按下述公式(5)计算，其由所述FTU在检测到故障时采样所得。

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}---\left(5\right)$

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现故障时，所述FTU检测的馈线上两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。

该信号修正模块的运用，结合故障点处的信息，将修正的信号进行重新发送，信号修正以电流为依据，对电流进行修正使用一修正系数，保证信号还原具有较高的准确性。

现对本发明配电网通信终端检测系统的过程描述如下。

请参阅图5所示，其为本发明配电网通信终端检测方法的流程图，过程为：

步骤a1，所述馈线监控单元25在通信网络出现故障时，自动检测故障点及进行自愈，并对该故障发生时刻的电流信息进行采样，选取两个检测点，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次；并将采样信息和故障信息传输至所述数据处理单元22。

请参阅图6所示，其为本发明配电网通信终端检测方法的FTU故障诊断和自愈流程图，该过程为：

步骤a11，FTU接收到自身的故障信息，对该故障发生时刻的电流信息进行多检测点采样；

采样时，选取检测点一、二，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次；

步骤a12，断开第一断路器252，判断是否为第二进线故障；若否，则跳转至步骤a13，若是，则跳转至步骤a14；

步骤a13，闭合第一断路器252并断开第二断路器253，判断是否为第一进线故障；若是，则跳转至步骤a14，若否，则跳转至步骤a15；

步骤a14，FTU延时时间T₁，断开所述第一、二断路器；

步骤a15，FTU读取出线端故障信息，判断出线端是否出现故障，若是，则步骤a17，若否，则跳转至步骤a13；

步骤a17，FTU控制相邻的断路器进行分闸，接入出线端，实现自愈；

步骤a18，所述馈线监控单元25将该该故障点、故障中断时间以及电流采样信息记录，并将该故障信息传输至所述数据处理单元22。

步骤a2，所述数据处理单元22向所述检测单元21发送数据采集指令，所述检测单元21内的电流、电压和功率采集模块对故障点的运行信息进行采集，采样后按公式(1)计算得电流幅值I_m，按公式(2)计算得功率值。

请参阅图7所示，其为本发明配电网通信终端检测方法的电流、电压和功率计算得流程图，所述电流、电压和功率运行参数的计算过程为：

步骤a21，所述电流采集模块212在采样时，每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一电流瞬时值i；

步骤a22，数据处理单元22按照公式(1)计算电流幅值I_m；

步骤a23，所述电压采集模块每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一电压瞬时值u，并将公式中的电流参数替换成相应的电压参数，得出电压幅值u_m；

步骤a24，数据处理单元22按照公式(2)计算功率值P_m。

步骤a3，所述数据处理单元22向所述第二配电终端3发送故障点信息，所述第二配电终端3根据该故障发生时刻，获取当前时刻电流、电压和功率信号，按照当前时刻与故障发生时刻的时间间隔t将信号波形向前平移，得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号，得出阈值范围I₁～I₂。

上述具体过程为：

步骤a31，所述数据处理单元22向所述第二配电终端3发送故障点信息；

步骤a32，所述第二配电终端3根据该故障发生时刻，获取当前时刻电流、电压和功率信号；

步骤a33，所述第二配电终端3按照当前时刻与故障发生时刻的时间间隔t将信号波形向前平移，得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号。

步骤a4，所述数据处理单元22按照公式(3)计算电流阈值I₁～I₂、电压和功率阈值，判断采集的电流、电压和功率幅值是否在阈值范围内；若否，则执行上述步骤a2；若是，则跳转至步骤a5。

步骤a5，所述数据处理单元22将该故障信息、馈线检测单元25的采样信息以及判定信息传输至所述逻辑处理单元11，若确定所述电流、电压和功率信号均在阈值范围之外，则断定通信网络出现通信故障。

步骤a6，所述逻辑处理单元11对故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样，记录每个取样点的瞬时电流值i₀，并按公式(4)进行修正，并将修正信号重新向通信网络发送。

请参图8所示，其为本发明配电网通信终端检测方法的信号修正过程。

其具体过程为：

步骤a61，所述数据存储模块111对子站1内的故障出现时刻的信息进行提取；

步骤a62，所述采样模块112，在时间间隔t内，平均分配为N₂个区间，在每个区间内选择M₂个完整的波形，在每一周期内选择间断的X₂个点，记录每个点的瞬时电流值i₀；

步骤a63，所述信号处理模块113按照公式(5)计算修正系数ρ；

步骤a64，所述信号处理模块113按照公式(4)对采样点信号进行修正；

步骤a65，所述信号处理模块113将修正信号传输至所述修正电路114；

步骤a66，所述修正电路114产生修正后的波形信息。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种配电网通信终端检测系统，其包括一子站、至少两个配电终端，其特征在于，所述配电终端内包括一检测单元、一数据处理单元和一馈线监控单元，所述子站包括一逻辑处理单元，其中，

所述馈线监控单元，其在通信网络出现故障时，自动检测故障点及进行自愈，并对该故障发生时刻的电流信息进行采样，采样时选取两个检测点，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次，并将采样信息和故障信息传输至所述数据处理单元；

所述检测单元，其在第一配电终端出现故障时，对故障点处的通信线路上的电压、电流以及功率运行参数进行采集，并传输至所述数据处理单元，其中，采集电流信息时，每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一瞬时值i；

所述数据处理单元，其将所述检测单元采集的运行参数信息进行计算，并从邻近的配电终端内获取基准信号信息，所述邻近配电终端根据该故障发生时刻，获取当前时刻电流、电压和功率信号，按照当前时刻与故障发生时刻的时间间隔t将信号波形向前平移，得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号，计算运行参数信息的一阈值范围，并将计算所得的运行信息与阈值范围信息进行比对，将比对结果传输至所述逻辑处理单元内，其中，对采集的电流信号按下述公式进行计算，

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.$

式中，i表示任意周期内的一电流瞬时值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，I_m表示计算所得电流幅值，N₁表示每次取样周期，M₁表示取样次数，w表示信号传输频率；

所述逻辑处理单元，其对各配电终端的故障信息进行判定后，对所述子站发送的故障出现时刻至自愈时刻的信号进行采集、修正处理后，重新向通信网络中发送，其对采集的信号按下述公式进行修正，

i_m＝ρ×i₀

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时电流值；

修正系数ρ按下述公式计算，

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}$

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现故障时，所述馈线监控单元的馈线上两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。

2.根据权利要求1所述的配电网通信终端检测系统，其特征在于，所述逻辑处理单元，其包括一数据存储模块、一采样模块、一信号处理模块和一修正电路，其中，

所述数据存储模块内存储有所述子站内发送的数据信息，并能够对故障出现时刻后的信息进行提取；

所述采样模块，其对所述故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样；

所述信号处理模块，其按照预设的参数对该信号进行修正后发送至所述修正电路；

所述修正电路，其生成修正后的信号波形。

3.根据权利要求1或2所述的配电网通信终端检测系统，其特征在于，所述数据处理单元获取电流、电压和功率采样信息后，按照下述公式对功率值进行计算，

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}$

式中，P_m表示计算所得功率值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，U_m0k表示在N₁个周期内的电压平均幅值，M₁表示取样次数。

4.根据权利要求3所述的配电网通信终端检测系统，其特征在于，所述邻近配电终端采样得到基准信号电流I₃，按照下述公式计算电流幅值的阈值范围I₁～I₂，

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}\×I_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}\×I_3\end{array}\right.$

式中，α和β为修正系数，其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定，γ₀为基准失真度，其大小由系统传输性能决定。

5.根据权利要求1所述的配电网通信终端检测系统，其特征在于，所述馈线监控单元其包括一FTU、一第一断路器和第二断路器，所述FTU对应的环网柜的第一、二进线上分别设置有所述第一断路器和第二断路器，所述FTU分别闭合第一、二断路器判断环网柜为出线故障还是进线故障并自愈。

6.一种配电网通信终端检测方法，基于上述权利要求1的配电网通信终端检测系统实现的，其特征在于，该过程为：

步骤a1，馈线监控单元在通信网络出现故障时，自动检测故障点及进行自愈，并对该故障发生时刻的电流信息进行采样，选取两个检测点，每间隔时间T₀₁分别采样一次，记录电流i₀₁和i₀₂，采样N次；并将采样信息和故障信息传输至数据处理单元；

步骤a2，所述数据处理单元向检测单元发送数据采集指令，所述检测单元内的电流、电压和功率采集模块对故障点的运行信息进行采集，采样后按公式(1)计算得电流幅值I_m，按公式(2)计算得功率值；

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.---\left(1\right)$

式中，i表示任意周期内的一电流瞬时值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，I_m表示计算所得电流幅值，N₁表示每次取样周期，M₁表示取样次数，w表示信号传输频率；

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}---\left(2\right)$

式中，P_m表示计算所得功率值，I_m0k表示在N₁个周期内的电流平均幅值，U_m0k表示在N₁个周期内的电压平均幅值，M₁表示取样次数；

步骤a3，所述数据处理单元向邻近配电终端发送故障点信息，所述邻近配电终端根据该故障出现时刻，获取当前时刻电流、电压和功率信号，按照当前时刻与故障发生时刻的时间间隔t将信号波形向前平移，得到基准信号电流I₃，以及基准电压信号和基准功率信号，得出阈值范围I₁～I₂；

步骤a4，所述数据处理单元按照公式(3)计算电流阈值I₁～I₂、电压和功率阈值，判断采集的电流、电压和功率幅值是否在阈值范围内；若否，则执行上述步骤a2；若是，则跳转至步骤a5；

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}\×I_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}\×I_3\end{array}\right.---\left(3\right)$

式中，α和β为修正系数，其大小由系统传输总功率和基波信号功率的差值确定，γ₀为基准失真度，其大小由系统传输性能决定；

步骤a5，所述数据处理单元将该故障信息、馈线检测单元的采样信息以及判定信息传输至逻辑处理单元，若确定所述电流、电压和功率信号均在阈值范围之外，则断定通信网络出现通信故障；

步骤a6，所述逻辑处理单元对故障出现时刻至自愈时刻的时间间隔t内的信号进行采样，记录每个取样点的瞬时电流值i₀，并按公式(4)进行修正，并将修正信号重新向通信网络发送，

i_m＝ρ×i₀    (4)

其中，i_m表示修正后的采样点的瞬时电流值，ρ表示修正系数，i₀表示采样点的瞬时电流值。

7.根据权利要求6所述的配电网通信终端检测方法，其特征在于，所述步骤a6中，修正系数ρ按下述公式计算，

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}---\left(5\right)$

式中，ρ表示修正系数，i₀₁和i₀₂表示出现故障时，所述馈线监控单元的馈线上两个点的瞬时电流采样值，N表示采样次数，k表示采样序列。

8.根据权利要求6所述的配电网通信终端检测方法，其特征在于，所述馈线监控单元内设置一FTU，所述馈线监控单元的故障检测和自愈过程为：

步骤a11，FTU接收到自身的故障信息，对该故障发生时刻的电流信息进行多检测点采样；

步骤a12，断开第一断路器，判断是否为第二进线故障；若否，则跳转

至步骤a13，若是，则跳转至步骤a14；

步骤a13，闭合第一断路器并断开第二断路器，判断是否为第一进线故障；若是，则跳转至步骤a14，若否，则跳转至步骤a15；

步骤a14，FTU延时时间T₁，断开所述第一、二断路器；

步骤a15，FTU读取出线端故障信息，判断出线端是否出现故障，若是，则步骤a17，若否，则跳转至步骤a12；

步骤a17，FTU控制相邻的断路器进行分闸，接入出线端，实现自愈；

步骤a18，所述馈线监控单元将该该故障点、故障中断时间以及电流采样信息记录，并将该故障信息传输至所述数据处理单元。

9.根据权利要求7所述的配电网通信终端检测方法，其特征在于，所述逻辑处理单元，其包括一数据存储模块、一采样模块、一信号处理模块和一修正电路，所述逻辑处理单元的信号修正过程为：

步骤a61，所述数据存储模块对子站内的故障出现时刻的信息进行提取；

步骤a62，所述采样模块，在时间间隔t内，平均分配为N₂个区间，在每个区间内选择M₂个完整的波形，在每一周期内选择间断的X₂个点，记录每个点的瞬时电流值i₀；

步骤a63，所述信号处理模块按照公式(5)计算修正系数ρ；

步骤a64，所述信号处理模块按照公式(4)对采样点信号进行修正；

步骤a65，所述信号处理模块将修正信号传输至所述修正电路；

步骤a66，所述修正电路产生修正后的波形信息。

10.根据权利要求9所述的配电网通信终端检测方法，其特征在于，所述电流、电压和功率运行参数的计算过程为：

步骤a21，电流采集模块在采样时，每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一电流瞬时值i；

步骤a22，按照公式(1)计算电流幅值I_m；

步骤a23，电压采集模块每次取连续的N₁个周期，采样M₁次，在每一周期内取一电压瞬时值u，并将公式中的电流参数替换成相应的电压参数，得出电压幅值u_m；

步骤a24，按照公式(2)计算功率值P_m。