CN105137213A - 一种数据通讯实时诊断系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数据通讯实时诊断系统及方法，其包括一检测单元、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；所述的数据处理单元包括数据存储模块、采样模块、信号处理模块和修正电路，所述的信号处理模块对信号进行测试以及延迟比较后，通过所述的修正电路进行修正；所述的采样模块，其对数据处理单元内的数据进行二次采样。本发明中在馈线出现故障时，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。

Description

一种数据通讯实时诊断系统及方法

技术领域

本发明涉及数据通讯技术领域，尤其涉及一种应用于配电网络的数据通讯实时诊断系统及方法。

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数据通讯实时诊断系统及方法，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种数据通讯实时诊断系统，其包括一检测单元、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；

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；

所述的逻辑处理单元，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；

所述的数据处理单元包括数据存储模块、采样模块、信号处理模块和修正电路，所述的信号处理模块对信号进行测试以及延迟比较后，通过所述的修正电路进行修正；

所述的采样模块，其对数据处理单元内的数据进行二次采样；

所述的信号处理模块包括第一信号测试单元和第二信号测试单元，所述的第一信号测试单元与采样模块连接，输出端与第二信号测试单元连接；在两个信号测试单元中，均设置有延迟模块；

所述第一信号测试单元，其接收所述信号发出端发送的需求信号并对其进行采样检测，判定选取的采样峰值信息是否在所述数据处理单元预先设置的阀值K₀-K₁之间，将比对结果发送至所述数据处理单元和延迟模块中进行处理；

所述第二信号测试单元，其接收所述电力线上的数据信号，经还原处理后进行采样及检测，判断采样峰值信息是否在所述数据处理单元预先设置的阀值K₃～K₄之间，并将比对结果分别传输至所述数据处理单元和信号修正单元；

所述数据处理单元内存储有阀值K₀、K₁、K₂、K₃和K₄，其中，K₀、K₁、K₃和K₄满足公式所述的函数关系式，

$\left\{\begin{array}{c}{K}_3=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}{K}_0\\ K_4=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}{K}_1\end{array}\right.---\left(1\right)$

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。

进一步地，所述延迟模块内包括X-2个依序串接的延迟器，其分别与第一信号测试单元的输出端连接，接收到所述取样点后延迟一预设时间T₂后输出；

所述比较模块内设置有X-2个比较器，每一比较器分别与各延迟器连接，若各比较器都判断所述取样点信号值在一阀值-K₂～K₂的范围内，则向所述修正电路发送一触发信号，所述修正电路输出修正后的信号，并传输至所述第二信号测试单元。上述阀值判断的过程采用冗余判定，在所有比较器的取样点值在-K₂～K₂的范围内时，进行处理，保证了与原信号较高的重合度。

进一步地，所述信号采样模块，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；

所述信号处理模块对选择的每个点进行修正，按下述公式(2)进行修正；

i_m＝ρ×i₀(2)

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(3)计算，其由所述FTU在检测到故障时采样所得。

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}---\left(3\right)$

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。

进一步地，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，在每一周期内取一瞬时值i，所述数据处理单元按照下述公式(4)进行计算得出I_m，

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中，i表示任意周期内的一瞬时值，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。

进一步地，所述数据处理单元对采样的功率计算过程依据下述公式(5)计算；

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}---\left(5\right)$

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。

进一步地，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邻近的配电终端的参数值为参考而设定的，，第二配电终端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；

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}{\×I}_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}{\×I}_3\end{array}\right.---\left(6\right)$

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。

进一步地，所述的采样模块，其对数据处理单元内的数据进行二次采样，以便数据的准确性，取样规则为：每间隔N₁个周期，在第N₁+1个周期内选取X个取样点，连续选取M₁次，并且预设一阀值K₂(K₂＞0)；若任一连续的上升沿或下降沿的中间[(X-2)/2]个取样点的值在-K₂～K₂，则M₁组[(X-2)/2]个取样点的值修正为需求信号波形的极值。

进一步地，第二信号测试单元包括信号收集模块和一第二控制模块，所述信号收集单元包括一载波模块、一耦合模块、一收发隔离模块、一放大模块和一信号输出端口，所述载波模块承载有电力线上的所有传输信号；所述耦合模块二包括一耦合保护电路，从所述载波模块上接收或发送信息，抑制系统中的电干扰；所述收发隔离模块，将强功率信号和远端发送的微弱信号进行有效隔离；接收信号进行放大还原转换后经所述信号传输端口传输至所述第二控制模块。

进一步地，所述第二控制模块包括一第二延迟模块、一第二处理单元和一第二接口单元，所述第二处理单元、第二延迟模块与所述第一处理单元、第一延迟模块的采样及对比过程相同，比对的阀值为K₃和K₄。

本发明还提供一种数据通讯实时诊断方法，该具体过程为：步骤a1，所述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所述数据处理单元；

步骤a2，所述数据处理单元向所述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(4)计算得电流幅值I_m，按公式(5)计算得功率值；

步骤a3，所述数据处理单元向所述第二配电终端发送故障点信息，所述第二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，得出阈值范围I₁～I₂；

步骤a4，所述数据处理单元按照公式(6)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；

所述第一信号测试单元内的第一控制模块在连续的N₀个周期内选取每个周期的波峰值为采样点，间隔时间T₀采样一次，采样M₀次，将该生成信号的峰值信息与所述中央处理单元存储的第一基准信号及预设阀值K₀、K₁进行比对；

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所述逻辑处理单元，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；

所述第二信号测试单元接收所述需求信号后进行峰值信息采样，并按照中央处理单元内的设定阀值K₃和K₄进行判断，若该峰值在阀值K₃～K₄之间，则所述中央处理单元通知向所述用户终端发送该需求信号，若峰值不在阀值K₃～K₄之间，则向所述信号修正单元发出调整发送信号的指令；

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(3)进行修正，述信号修正单元对需求信号进行修正，经所述第二信号测试单元测试符合要求后发送至用户终端，并在所述中央处理单元内记录该修正信息。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：本发明中在馈线出现故障时，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为本发明的数据通讯实时诊断系统的功能框图；

图2为本发明的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为本发明的数据处理单元的功能框图；

图4为本发明的第二信号测试单元的功能框图。

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。

请参阅图1所示，其为本发明的数据通讯实时诊断系统的功能框图；本发明中的配电网设置有主站、子站以及配电终端设备，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。

本实施例以第一配电终端2进行说明，第二配电终端3以及其它配电终端具有相同的结构和数据传输方式。

所述的第一配电终端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。

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。

请参阅图3所示，在本发明实施例中，所述的数据处理单元22包括数据存储模块111、采样模块112、信号处理模块113和修正电路114，所述的信号处理模块113对信号进行测试以及延迟比较后，通过所述的修正电路114进行修正。

所述的采样模块112，其对数据处理单元22内的数据进行二次采样，以便数据的准确性，取样规则为：每间隔N₁个周期，在第N₁+1个周期内选取X个取样点，连续选取M₁次，并且预设一阀值K₂(K₂＞0)；若任一连续的上升沿或下降沿的中间[(X-2)/2]个取样点的值在-K₂～K₂，则M₁组[(X-2)/2]个取样点的值修正为需求信号波形的极值。

所述的信号处理模块包括第一信号测试单元和第二信号测试单元，所述的第一信号测试单元与采样模块112连接，输出端与第二信号测试单元连接；在两个信号测试单元中，均设置有延迟模块。

所述第一信号测试单元，其接收所述信号发出端发送的需求信号并对其进行采样检测，判定选取的采样峰值信息是否在所述数据处理单元预先设置的阀值K₀-K₁之间，将比对结果发送至所述数据处理单元和延迟模块中进行处理；

所述延迟模块内包括X-2个依序串接的延迟器，其分别与第一信号测试单元的输出端连接，接收到所述取样点后延迟一预设时间T₂后输出；所述比较模块内设置有X-2个比较器，每一比较器分别与各延迟器连接，若各比较器都判断所述取样点信号值在一阀值-K₂～K₂的范围内，则向所述修正电路114发送一触发信号，所述修正电路83输出修正后的信号，并传输至所述第二信号测试单元。上述阀值判断的过程采用冗余判定，在所有比较器的取样点值在-K₂～K₂的范围内时，进行处理，保证了与原信号较高的重合度。

所述第二信号测试单元，其接收所述电力线上的数据信号，经还原处理后进行采样及检测，判断采样峰值信息是否在所述数据处理单元预先设置的阀值K₃～K₄之间，并将比对结果分别传输至所述数据处理单元和信号修正单元；所述数据处理单元内存储有阀值K₀、K₁、K₂、K₃和K₄，其中，K₀、K₁、K₃和K₄满足公式(4)所述的函数关系式，

$\left\{\begin{array}{c}{K}_3=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}{K}_0\\ K_4=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}{K}_1\end{array}\right.---\left(4\right)$

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。

请参阅图4所示，其为本明的第二信号测试单元的功能框图，在本发明实施例中，第一信号测试单元和第二信号测试单元具有相同的结构和数据传输方式，第二信号测试单元包括信号收集模块51和一第二控制模块52，所述信号收集单元51包括一载波模块511、一耦合模块二512、一收发隔离模块513、一放大模块514和一信号输出端口515，所述载波模块511承载有所述电力线3上的所有传输信号；所述耦合模块二512包括一耦合保护电路，从所述载波模块513上接收或发送信息，抑制系统中的电干扰；所述收发隔离模块513，将强功率信号和远端发送的微弱信号进行有效隔离；接收信号进行放大还原转换后经所述信号传输端口515传输至所述第二控制模块52。

所述第二控制模块52包括一第二延迟模块521、一第二处理单元522和一第二接口单元523，所述第二处理单元522、第二延迟模块521与所述第一处理单元221、第一延迟模块222的采样及对比过程相同，比对的阀值为K₃和K₄。

所述信号采样模块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(5)进行修正；

i_m＝ρ×i₀(5)

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(6)计算，其由所述FTU在检测到故障时采样所得。

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}---\left(6\right)$

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。

本发明的实时诊断以及修正过程为：

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。

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。

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。

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；

所述第一信号测试单元内的第一控制模块在连续的N₀个周期内选取每个周期的波峰值为采样点，间隔时间T₀采样一次，采样M₀次，将该生成信号的峰值信息与所述中央处理单元存储的第一基准信号及预设阀值K₀、K₁进行比对；

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；

所述第二信号测试单元接收所述需求信号后进行峰值信息采样，并按照中央处理单元内的设定阀值K₃和K₄进行判断，若该峰值在阀值K₃～K₄之间，则所述中央处理单元通知向所述用户终端发送该需求信号，若峰值不在阀值K₃～K₄之间，则向所述信号修正单元发出调整发送信号的指令。

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，述信号修正单元对需求信号进行修正，经所述第二信号测试单元测试符合要求后发送至用户终端，并在所述中央处理单元内记录该修正信息。

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)

1.一种数据通讯实时诊断系统，其特征在于，其包括一检测单元、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；

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；

所述的逻辑处理单元，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；

所述的数据处理单元包括数据存储模块、采样模块、信号处理模块和修正电路，所述的信号处理模块对信号进行测试以及延迟比较后，通过所述的修正电路进行修正；

所述的采样模块，其对数据处理单元内的数据进行二次采样；

所述的信号处理模块包括第一信号测试单元和第二信号测试单元，所述的第一信号测试单元与采样模块连接，输出端与第二信号测试单元连接；在两个信号测试单元中，均设置有延迟模块；

所述第一信号测试单元，其接收所述信号发出端发送的需求信号并对其进行采样检测，判定选取的采样峰值信息是否在所述数据处理单元预先设置的阀值K₀-K₁之间，将比对结果发送至所述数据处理单元和延迟模块中进行处理；

所述第二信号测试单元，其接收所述电力线上的数据信号，经还原处理后进行采样及检测，判断采样峰值信息是否在所述数据处理单元预先设置的阀值K₃～K₄之间，并将比对结果分别传输至所述数据处理单元和信号修正单元；

所述数据处理单元内存储有阀值K₀、K₁、K₂、K₃和K₄，其中，K₀、K₁、K₃和K₄满足公式所述的函数关系式，

$\left\{\begin{array}{c}{K}_3=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}{K}_0\\ K_4=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}{K}_1\end{array}\right.---\left(1\right)$

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。

2.根据权利要求1所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，所述延迟模块内包括X-2个依序串接的延迟器，其分别与第一信号测试单元的输出端连接，接收到所述取样点后延迟一预设时间T₂后输出；

所述比较模块内设置有X-2个比较器，每一比较器分别与各延迟器连接，若各比较器都判断所述取样点信号值在一阀值-K₂～K₂的范围内，则向所述修正电路发送一触发信号，所述修正电路输出修正后的信号，并传输至所述第二信号测试单元。上述阀值判断的过程采用冗余判定，在所有比较器的取样点值在-K₂～K₂的范围内时，进行处理，保证了与原信号较高的重合度。

3.根据权利要求2所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，所述信号采样模块，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；

所述信号处理模块对选择的每个点进行修正，按下述公式(2)进行修正；

i_m＝ρ×i₀(2)

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(3)计算，其由所述FTU在检测到故障时采样所得；

$\mathrm{\ρ}=\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{01}\left(k\right)i_{02}\left(k\right)/\sqrt{\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{01}}^2\left(k\right)\underset{k=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{i_{02}}^2\left(k\right)}---\left(3\right)$

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。

4.根据权利要求3所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，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，在每一周期内取一瞬时值i，所述数据处理单元按照下述公式(4)进行计算得出I_m，

$\left\{\begin{array}{c}i=\frac{\underset{k=1}{\overset{N_1}{\mathrm{\Σ}}}\sqrt{2}\×I_{m0k}\×\sin \left(\mathrm{wt}\right)}{N_1}\\ I_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}}{M_1}\end{array}\right.---\left(4\right)$

式中，i表示任意周期内的一瞬时值，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。

5.根据权利要求3所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，所述数据处理单元对采样的功率计算过程依据下述公式(5)计算；

$P_m=\frac{\underset{k=1}{\overset{M_1}{\mathrm{\Σ}}}{I}_{m0k}\×U_{m0k}}{M_1}---\left(5\right)$

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。

6.根据权利要求5所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，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邻近的配电终端的参数值为参考而设定的，第二配电终端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；

$\left\{\begin{array}{c}{I}_1=\mathrm{\α}\sqrt{|1-{\mathrm{\γ}}_0^2|}\×I_3\\ I_2=\mathrm{\β}\sqrt{1+{\mathrm{\γ}}_0^2}\×I_3\end{array}\right.---\left(6\right)$

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。

7.根据权利要求3所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，所述的采样模块，其对数据处理单元内的数据进行二次采样，以便数据的准确性，取样规则为：每间隔N₁个周期，在第N₁+1个周期内选取X个取样点，连续选取M₁次，并且预设一阀值K₂(K₂＞0)；若任一连续的上升沿或下降沿的中间[(X-2)/2]个取样点的值在-K₂～K₂，则M₁组[(X-2)/2]个取样点的值修正为需求信号波形的极值。

8.根据权利要求3所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，第二信号测试单元包括信号收集模块和一第二控制模块，所述信号收集单元包括一载波模块、一耦合模块、一收发隔离模块、一放大模块和一信号输出端口，所述载波模块承载有电力线上的所有传输信号；所述耦合模块二包括一耦合保护电路，从所述载波模块上接收或发送信息，抑制系统中的电干扰；所述收发隔离模块，将强功率信号和远端发送的微弱信号进行有效隔离；接收信号进行放大还原转换后经所述信号传输端口传输至所述第二控制模块。

9.根据权利要求8所述的数据通讯实时诊断系统，其特征在于，所述第二控制模块包括一第二延迟模块、一第二处理单元和一第二接口单元，所述第二处理单元、第二延迟模块与所述第一处理单元、第一延迟模块的采样及对比过程相同，比对的阀值为K₃和K₄。

10.一种数据通讯实时诊断方法，其特征在于，该具体过程为：步骤a1，所述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所述数据处理单元；

步骤a2，所述数据处理单元向所述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(4)计算得电流幅值I_m，按公式(5)计算得功率值；

步骤a3，所述数据处理单元向所述第二配电终端发送故障点信息，所述第二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，得出阈值范围I₁～I₂；

步骤a4，所述数据处理单元按照公式(6)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；

所述第一信号测试单元内的第一控制模块在连续的N₀个周期内选取每个周期的波峰值为采样点，间隔时间T₀采样一次，采样M₀次，将该生成信号的峰值信息与所述中央处理单元存储的第一基准信号及预设阀值K₀、K₁进行比对；

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所述逻辑处理单元，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；

所述第二信号测试单元接收所述需求信号后进行峰值信息采样，并按照中央处理单元内的设定阀值K₃和K₄进行判断，若该峰值在阀值K₃～K₄之间，则所述中央处理单元通知向所述用户终端发送该需求信号，若峰值不在阀值K₃～K₄之间，则向所述信号修正单元发出调整发送信号的指令；

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(3)进行修正，述信号修正单元对需求信号进行修正，经所述第二信号测试单元测试符合要求后发送至用户终端，并在所述中央处理单元内记录该修正信息。