CN109142952A - 一种电流温度故障指示装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力检测技术领域，公开了一种电流温度故障指示装置及控制方法，电流温度故障指示装置设置有箱体；箱体右表面通过螺丝连接有无线发射器，无线发射器通过导线与单片机连接；箱体前表面嵌装有两个USB接口，USB接口通过数据线与单片机连接；箱体前表面嵌装有显示屏，显示屏通过导线与单片机连接；箱体内部通过螺丝连接有相序传感器，相序传感器通过导线与单片机连接；同时公开一种控制方法。本发明相序传感器有温度电流测量、短路判断的功能；零序传感器电流测量、零序故障判断的功能；在电流故障时单片机控制指示灯发光，达到报警功能，传递信息给周围的维修人员。

Description

一种电流温度故障指示装置及控制方法

技术领域

本发明属于电力检测技术领域，尤其涉及电流温度故障指示装置及控制方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：现有的故障指示装置，不能够迅速的将故障警报发出，不能远程发出警报；现有的故障指示装置，不能够存储故障信息，不能将信息记录并输出；现有的故障指示装置，功能单一，不能随时显示参数，不能感应零序故障。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有的故障指示装置，不能够迅速的将故障警报发出，不能远程发出警报。

(2)现有的故障指示装置，不能够存储故障信息，不能将信息记录并输出。

(3)现有的故障指示装置，功能单一，不能随时显示参数，不能感应零序故障。

现有技术中，电流温度故障指示装置的控制方法智能化程度低，获得的控制数据准确程度低。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电流温度故障指示装置及控制方法。

本发明是这样实现的，一种电流温度故障指示装置的控制方法，包括：

通过接入的相序传感器进行温度、电流、短路判断分析；电流分析中，相序传感器在方波信号作用下，分析一个周期T电流环PID参数；分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

单片机对相序传感器分析的电流利用ITAE整定准则进行电流整定，表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

单片机对相序传感器分析的电流进行整定中，还需对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best-x(t))+c₂r₂(g_best-x(t))；

w＝(w_max-w_min)×exp(-β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0,1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15,20]；

短路判断分析中，参与合作感知的节点开始进行周期为τ_s的频谱检测过程，获得正常电流值频谱资源的特征；

正常感知节点和恶意感知节点通过正交的公共控制信道向单片机进行感知信息的汇报；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；

异常电流值与正常电流值共享频谱资源，如果检测到正常电流值处于闲状态，则将以大功率发射信号，否则将以小功率发射信号；

构建优化模型，确定有关发射功率和感知时间的约束条件，求解所建立的最优化问题，得到使得次级网络的吞吐量最大的合作感知的感知周期和异常电流值的信号发射功率；

重复循环，直至完成仿真实验多次，对每次得到的最优解取平均，以平均值作为频谱感知模型的感知参数；获得短路判断分析中的短路概率；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率中，具体包括：

第一步，根据各个节点的信噪比γ_i为每一个参与合作感知的异常电流值CR_i,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量U_i进行线性加权得到最终的信号能量的统计量

第二步，分析虚警恶意攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率P_f和攻击概率p_a、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：

其中：

相序传感器进行温度分析中，采用多进制数字相位调制MPSK调制方式，通过包含频偏的加性高斯白噪声AWGN信道；在相序传感器的射频端完全理想、突发前后温度噪声数值信息不变的条件下，接收的MPSK信号r_k表示为：

式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；f_o为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；T_s为采样周期，f_oT_s为归一化的载波频率偏移；a_n为QPSK调制数据；θ₀为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；n_k为复高斯白噪声，服从N(0,σ²)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；r_k有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从r_k中恢复出发送数据；

通过零序传感器引出到箱体，进行电流测量、零序故障判断的分析；

故障发生时通过相序传感器判断出故障原因和故障部位，由单片机存储并通过指示灯发出故障指示；

同时通过无线发射器将信息传输到电力监控处的连接终端及时将警报发出；并通过USB接口将故障信息提取出来进行统计，通过显示屏进行显示。

进一步，根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1,max|f₁-f_avg|},i∈[1,n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统控制参数P值后，分别使D值取0，整定I值，I值取0，整定D值；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定；

ITAE准则表达为：

进一步，参与合作感知的节点确定每条链路上多个服务质量度量参数的变化区间和分布函数，按如下过程进行；

第一步，根据正常电流值信号的特征和信道衰减系数，计算各本地感知节点CR_i接受到的信号y_i(n)；

第二步，根据能量检测原理，得到感知节点CR_i处的信号能量的统计量V_i，当采样量足够大时，V_i近似服从高斯分布；

异常电流值发射机SU-Tx依据单片机的决策结果调整自己的信号发射功率，如果检测到正常电流值PU处于闲状态，则将以大功率P₀发射信号；如果正常电流值PU是处于忙状态即正常电流值PU以功率P_p发射信号，异常电流值发射机SU-Tx将以小功率P₁发射信号；故在一个时间帧内次级网络的平均吞吐量写成如下形式：

其中：h_k,g_ss分别是正常电流值发射机PU-Tx到异常电流值发射机SU-Tx异常电流值发射机SU-Tx、异常电流值发射机SU-Tx到异常电流值接收机SU-Rx之间的信道衰减系数，P(H₀)和P(H₁)分别表示正常电流值PU实际处于闲状态与忙状态的概率。

进一步，所述低信噪比短前导突发信号的解调方法具体包括：

首先突发信号检测算法实时检测接收信号r_k中是否含有MPSK信号，若有MPSK信号，则给出MPSK信号的粗初始位置k_s和粗结束位置k_e；突发检测算法采用无数据辅助的能量检测法；取L_s个符号的接收信号中L_b个符号作为能量检测法的窗长，构造突发信号检测的判决统计量为：

当L_b个符号不含发送的数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，0)的非中心卡方分布，也就是服从参数为2L_b的中心卡方分布；当L_b个符号全部含有发送数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，2L_bA²/σ²)的非中心卡方分布；当个符号含有m个发送数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，2mA²/σ²)的非中心卡方分布；据此，建立二元检验模型如下：

按照上式可知漏检率相同情况下，L_b越大，虚警概率越低，根据实际突发通信系统的技术需求可选择不同的L_b。

进一步，所述低信噪比短前导突发信号的解调方法进一步包括：

能量检测法亦估计突发信号的起始时刻位置；起始时刻位置的概率等价为判决量大于判决门限的概率，令D为突发信号起始时刻位置的随机变量，则D的概率分布函数写为：

根据上式计算出能量检测法信号起始位置估计为有偏估计，信噪比取2dB～12dB、L_b＝90符号时，起始位置估计值±28符号范围之外的概率P_a为4×10^-6；最终突发信号的粗初始位置k_s和粗结束位置k_e以(1-P_a)的概率在56符号范围以内；

其次粗频率同步与时间同步算法根据所述突发信号的前导头以及MPSK信号的初始位置实现信号的时间同步点跟踪和粗频偏校正；采用的主要算法为互相关和频率搜索算法；丢帧率与载波频偏、L_s都有很大关系，若取Ls＝120符号大于上述的56×2符号，载波频偏在±30kHz内服从均匀分布，故对频偏引起的漏检率取统计平均后表明，频率搜索间隔10kHz时，P_b＝4.6×10^-5，结合P_a＝4×10^-6，丢帧率为P_a+P_b＝5×10^-5，满足设计指标1×10^-4的要求，时间同步点跟踪精度小于1个调制符号，频偏粗校正的精度达到修正克拉美罗界MCRB；最终得到准确的温度值。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述电流温度故障指示装置的控制方法的计算机程序。

本发明的另一目的在于提供一种实现所述电流温度故障指示装置的控制方法的信息数据处理终端。

本发明的另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的电流温度故障指示装置的控制方法。

本发明的另一目的在于提供一种电流温度故障指示装置，设置有：

箱体；

箱体右表面通过螺丝连接有无线发射器，无线发射器通过导线与单片机连接；

箱体前表面嵌装有两个USB接口，USB接口通过数据线与单片机连接；

箱体前表面嵌装有显示屏，显示屏通过导线与单片机连接；

箱体内部通过螺丝连接有相序传感器，相序传感器通过导线与单片机连接。

进一步，箱体内部通过螺丝连接有零序传感器，零序传感器通过导线与单片机连接；

箱体前表面嵌装有指示灯，指示灯通过导线与单片机连接。

本发明的优点及积极效果为：

单片机将传感器感应到的故障信息通过无线发射器无线传输给维修人员，能够远程快速传输警报，有利于电路维修，保护电路安全。单片机能够将每一次故障信息存储下来，USB接口能够通过外接设备将故障信息输出，有利于维修人员统计信息增强薄弱环节，防患于未然。单片机能够将传感器感应到的电压电流等数据通过显示屏显示出来，方便无故障时维修人员的查看，更好的保护电路。相序传感器有温度电流测量、短路判断的功能。零序传感器电流测量、零序故障判断的功能。在电流故障时单片机控制指示灯发光，达到报警功能，传递信息给周围的维修人员。

本发明通过接入的相序传感器进行温度、电流、短路判断分析；电流分析中，相序传感器在方波信号作用下，分析一个周期T电流环PID参数；分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

单片机对相序传感器分析的电流利用ITAE整定准则进行电流整定，表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

单片机对相序传感器分析的电流进行整定中，还需对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，可对电流进行实时观测，能正确分析数值，电流的数据能直接体现温度的状况，所以本发明的控制方法智能化程度高，可获得准确的实时电流数据。

本发明短路判断分析中，参与合作感知的节点开始进行周期为τ_s的频谱检测过程，获得正常电流值频谱资源的特征；

正常感知节点和恶意感知节点通过正交的公共控制信道向单片机进行感知信息的汇报；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；

异常电流值与正常电流值共享频谱资源，如果检测到正常电流值处于闲状态，则将以大功率发射信号，否则将以小功率发射信号；

构建优化模型，确定有关发射功率和感知时间的约束条件，求解所建立的最优化问题，得到使得次级网络的吞吐量最大的合作感知的感知周期和异常电流值的信号发射功率；

重复循环，直至完成仿真实验多次，对每次得到的最优解取平均，以平均值作为频谱感知模型的感知参数；获得短路判断分析中的短路概率；

可获的准确的短路分析中短路概率，为设备的正常运行提供必要条件。

本发明相序传感器进行温度分析中，采用多进制数字相位调制MPSK调制方式，通过包含频偏的加性高斯白噪声AWGN信道；在相序传感器的射频端完全理想、突发前后温度噪声数值信息不变的条件下，接收的MPSK信号r_k表示为：

式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；f_o为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；T_s为采样周期，f_oT_s为归一化的载波频率偏移；a_n为QPSK调制数据；θ₀为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；n_k为复高斯白噪声，服从N(0,σ²)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；r_k有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从r_k中恢复出发送数据；最终获得准确的温度值。

零序传感器进行电流测量、零序故障判断的分析的方法原理与相序传感器的分析方法基本相同，保证了设备的智能控制。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电流温度故障指示装置结构示意图；

图2是本发明实施例提供的电流温度故障指示装置正面结构示意图；

图3是本发明实施例提供的电流温度故障指示装置右面结构示意图；

图4是本发明实施例提供的电流温度故障指示装置左面结构示意图；

图5是本发明实施例提供的电流温度故障指示装置内部结构示意图；

图6是本发明实施例提供的传感器具有温度电流测量、短路判断的功能电路图；

图7是本发明实施例提供的零序传感器具有电流测量、零序故障判断的功能的电路图；

图中：1、箱体；2、无线发射器；3、装置开关；4、USB接口；5、显示屏；6、指示灯；7、相序传感器；8、单片机；9、零序传感器；10、接入线孔；11、接出线孔。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

如图1至图7所示，本发明实施例提供的电流温度故障指示装置包括：箱体1、无线发射器2、装置开关3、USB接口4、显示屏5、指示灯6、相序传感器7、单片机8、零序传感器9、接入线孔10、接出线孔11。

箱体1前表面嵌装有显示屏5，显示屏5通过导线与单片机8连接；箱体1前表面嵌装有指示灯6，指示灯6通过导线与单片机8连接；箱体1前表面嵌装有两个USB接口4，USB接口4通过数据线与单片机8连接；箱体1右表面嵌装有装置开关3，装置开关3通过导线与单片机8连接；箱体1右表面通过螺丝连接有无线发射器2，无线发射器2通过导线与单片机连接；箱体1右表面开设有接入线孔10；箱体1左表面开设有接出线孔11；箱体1内部通过螺丝连接有相序传感器7，相序传感器7通过导线与单片机8连接；箱体1内部通过螺丝连接有零序传感器9，零序传感器9通过导线与单片机8连接；箱体1内部通过螺丝连接有单片机8。

工作原理：使用时将电缆通过箱体1右表面开设的接入线孔10接入相序传感器7；然后通过零序传感器9引出到箱体1左表面开设的接出线孔11；相序传感器7具有温度电流测量、短路判断的功能，电路图如图6；零序传感器9具有电流测量、零序故障判断的功能，电路图如图7。故障发生时通过传感器判断出故障原因和故障部位，由单片机8存储并通过指示灯6发出故障指示，达到报警功能；同时通过无线发射器2将信息传输到电力监控处的连接终端及时将警报发出；同时能够通过USB接口将故障信息提取出来作为统计，以备总结薄弱环节，预防电路故障。无故障时装置也能通过显示屏5显示传感器的实时参数，以便查看。

下面结合具体分析对本发明作进一步描述。

本发明实施例提供的电流温度故障指示装置的控制方法，包括：

通过接入的相序传感器进行温度、电流、短路判断分析；电流分析中，相序传感器在方波信号作用下，分析一个周期T电流环PID参数；分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

单片机对相序传感器分析的电流利用ITAE整定准则进行电流整定，表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

单片机对相序传感器分析的电流进行整定中，还需对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best-x(t))+c₂r₂(g_best-x(t))；

w＝(w_max-w_min)×exp(-β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0,1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15,20]；

短路判断分析中，参与合作感知的节点开始进行周期为τ_s的频谱检测过程，获得正常电流值频谱资源的特征；

正常感知节点和恶意感知节点通过正交的公共控制信道向单片机进行感知信息的汇报；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；

异常电流值与正常电流值共享频谱资源，如果检测到正常电流值处于闲状态，则将以大功率发射信号，否则将以小功率发射信号；

构建优化模型，确定有关发射功率和感知时间的约束条件，求解所建立的最优化问题，得到使得次级网络的吞吐量最大的合作感知的感知周期和异常电流值的信号发射功率；

重复循环，直至完成仿真实验多次，对每次得到的最优解取平均，以平均值作为频谱感知模型的感知参数；获得短路判断分析中的短路概率；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率中，具体包括：

第一步，根据各个节点的信噪比γ_i为每一个参与合作感知的异常电流值CR_i,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量U_i进行线性加权得到最终的信号能量的统计量

第二步，分析虚警恶意攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率P_f和攻击概率p_a、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：

其中：

相序传感器进行温度分析中，采用多进制数字相位调制MPSK调制方式，通过包含频偏的加性高斯白噪声AWGN信道；在相序传感器的射频端完全理想、突发前后温度噪声数值信息不变的条件下，接收的MPSK信号r_k表示为：

式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；f_o为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；T_s为采样周期，f_oT_s为归一化的载波频率偏移；a_n为QPSK调制数据；θ₀为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；n_k为复高斯白噪声，服从N(0,σ²)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；r_k有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从r_k中恢复出发送数据；

通过零序传感器引出到箱体，进行电流测量、零序故障判断的分析；

故障发生时通过相序传感器判断出故障原因和故障部位，由单片机存储并通过指示灯发出故障指示；

同时通过无线发射器将信息传输到电力监控处的连接终端及时将警报发出；并通过USB接口将故障信息提取出来进行统计，通过显示屏进行显示。

根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1,max|f₁-f_avg|},i∈[1,n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统控制参数P值后，分别使D值取0，整定I值，I值取0，整定D值；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定；

ITAE准则表达为：

参与合作感知的节点确定每条链路上多个服务质量度量参数的变化区间和分布函数，按如下过程进行；

第一步，根据正常电流值信号的特征和信道衰减系数，计算各本地感知节点CR_i接受到的信号y_i(n)；

第二步，根据能量检测原理，得到感知节点CR_i处的信号能量的统计量V_i，当采样量足够大时，V_i近似服从高斯分布；

异常电流值发射机SU-Tx依据单片机的决策结果调整自己的信号发射功率，如果检测到正常电流值PU处于闲状态，则将以大功率P₀发射信号；如果正常电流值PU是处于忙状态即正常电流值PU以功率P_p发射信号，异常电流值发射机SU-Tx将以小功率P₁发射信号；故在一个时间帧内次级网络的平均吞吐量写成如下形式：

其中：h_k,g_ss分别是正常电流值发射机PU-Tx到异常电流值发射机SU-Tx异常电流值发射机SU-Tx、异常电流值发射机SU-Tx到异常电流值接收机SU-Rx之间的信道衰减系数，P(H₀)和P(H₁)分别表示正常电流值PU实际处于闲状态与忙状态的概率。

所述低信噪比短前导突发信号的解调方法具体包括：

首先突发信号检测算法实时检测接收信号r_k中是否含有MPSK信号，若有MPSK信号，则给出MPSK信号的粗初始位置k_s和粗结束位置k_e；突发检测算法采用无数据辅助的能量检测法；取L_s个符号的接收信号中L_b个符号作为能量检测法的窗长，构造突发信号检测的判决统计量为：

当L_b个符号不含发送的数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，0)的非中心卡方分布，也就是服从参数为2L_b的中心卡方分布；当L_b个符号全部含有发送数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，2L_bA²/σ²)的非中心卡方分布；当个符号含有m个发送数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，2mA²/σ²)的非中心卡方分布；据此，建立二元检验模型如下：

按照上式可知漏检率相同情况下，L_b越大，虚警概率越低，根据实际突发通信系统的技术需求可选择不同的L_b。

所述低信噪比短前导突发信号的解调方法进一步包括：

能量检测法亦估计突发信号的起始时刻位置；起始时刻位置的概率等价为判决量大于判决门限的概率，令D为突发信号起始时刻位置的随机变量，则D的概率分布函数写为：

根据上式计算出能量检测法信号起始位置估计为有偏估计，信噪比取2dB～12dB、L_b＝90符号时，起始位置估计值±28符号范围之外的概率P_a为4×10^-6；最终突发信号的粗初始位置k_s和粗结束位置k_e以(1-P_a)的概率在56符号范围以内；

其次粗频率同步与时间同步算法根据所述突发信号的前导头以及MPSK信号的初始位置实现信号的时间同步点跟踪和粗频偏校正；采用的主要算法为互相关和频率搜索算法；丢帧率与载波频偏、L_s都有很大关系，若取Ls＝120符号大于上述的56×2符号，载波频偏在±30kHz内服从均匀分布，故对频偏引起的漏检率取统计平均后表明，频率搜索间隔10kHz时，P_b＝4.6×10^-5，结合P_a＝4×10^-6，丢帧率为P_a+P_b＝5×10^-5，满足设计指标1×10^-4的要求，时间同步点跟踪精度小于1个调制符号，频偏粗校正的精度达到修正克拉美罗界MCRB；最终得到准确的温度值。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用全部或部分地以计算机程序产品的形式实现，所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载或执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(DSL)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输)。所述计算机可读取存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电流温度故障指示装置的控制方法，其特征在于，所述电流温度故障指示装置的控制方法包括：

通过接入的相序传感器进行温度、电流、短路判断分析；电流分析中，相序传感器在方波信号作用下，分析一个周期T电流环PID参数；分析时将方波信号一个周期分为高电平区间[0,T/2]、低电平区间[T/2,T]；电流方波信号函数用e(t)表示，高电平区间电流响应函数用e₁(t)表示，低电平区间电流响应函数用e₂(t)表示；

单片机对相序传感器分析的电流利用ITAE整定准则进行电流整定，表达式为t表示时间，|e(t)|表示实际输出与期望输出的偏差值绝对值，ITAE准则控制系统瞬态响应振荡性小，对系统参数具有良好的选择性；对于伺服系统，通过ADC采样得到反馈相电流，然后进行坐标变换得到电流环跟踪响应电流；

单片机对相序传感器分析的电流进行整定中，还需对P值进行整定，初值P(0)对应ITAE指标为E(0)；P(i)对应ITAE指标为E(i)；i∈[1,∞)，i∈n；

按照粒子群优化算法对P值进行动态赋值，变量P(i)值所对应的适应度函数用f_i表示，当f_i<2％时，此时得到最优伺服整定P(i)值，粒子群优化算法公式如下：

x(t+1)＝wx(t)+c₁r₁(p_best-x(t))+c₂r₂(g_best-x(t))；

w＝(w_max-w_min)×exp(-β(t/T_max)²)+w_min；

式中w为惯性权重，初始值取0.8，c₁、c₂为常数2，r₁、r₂为分布于[0,1]范围内的随机数，p_best为粒子本身找到的最优解，全局极值g_best为整个粒子群当前最优解；式中β取值由经验决定，为β∈[15,20]；

短路判断分析中，参与合作感知的节点开始进行周期为τ_s的频谱检测过程，获得正常电流值频谱资源的特征；

正常感知节点和恶意感知节点通过正交的公共控制信道向单片机进行感知信息的汇报；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率；

异常电流值与正常电流值共享频谱资源，如果检测到正常电流值处于闲状态，则将以大功率发射信号，否则将以小功率发射信号；

构建优化模型，确定有关发射功率和感知时间的约束条件，求解所建立的最优化问题，得到使得次级网络的吞吐量最大的合作感知的感知周期和异常电流值的信号发射功率；

重复循环，直至完成仿真实验多次，对每次得到的最优解取平均，以平均值作为频谱感知模型的感知参数；获得短路判断分析中的短路概率；

单片机对收集到的感知信息进行数据融合，并依据恶意节点的恶意攻击模式计算全局的虚警概率中，具体包括：

第一步，根据各个节点的信噪比γ_i为每一个参与合作感知的异常电流值CR_i,i＝1…k设计一个权重然后对收集得到的信号能量统计量U_i进行线性加权得到最终的信号能量的统计量

第二步，分析虚警恶意攻击模式对频谱感知造成的影响，得到全局虚警概率P_f和攻击概率p_a、攻击阈值η、攻击强度Δ之间的函数表达式如下：

其中：

相序传感器进行温度分析中，采用多进制数字相位调制MPSK调制方式，通过包含频偏的加性高斯白噪声AWGN信道；在相序传感器的射频端完全理想、突发前后温度噪声数值信息不变的条件下，接收的MPSK信号r_k表示为：

式中，A为信号幅度，在一个突发帧内为未知常数；f_o为载波频偏，在一个突发帧内为未知常数；T_s为采样周期，f_oT_s为归一化的载波频率偏移；a_n为QPSK调制数据；θ₀为相偏，在一个突发帧内为未知常数；g发送脉冲与接收匹配滤波器脉冲函数的乘积；n_k为复高斯白噪声，服从N(0,σ²)分布；ε＝0时定时完全同步，否则定时未同步；k为时间序号，N为过采样倍数；r_k有10dB的动态范围；所述低信噪比短前导突发信号的解调方法主要任务是从r_k中恢复出发送数据；

通过零序传感器引出到箱体，进行电流测量、零序故障判断的分析；

故障发生时通过相序传感器判断出故障原因和故障部位，由单片机存储并通过指示灯发出故障指示；

同时通过无线发射器将信息传输到电力监控处的连接终端及时将警报发出；并通过USB接口将故障信息提取出来进行统计，通过显示屏进行显示。

2.如权利要求1所述的电流温度故障指示装置的控制方法，其特征在于，

根据群体适应度方差δ²判别局部极值是否是全局极值，群体适应度方差定义为下式：

式中n为粒子数，f_i为第i个粒子适应度，f_avg为粒子群目前平均适应度，f为归一化定标因子，f的取值为下式：

f＝max{1,max|f₁-f_avg|},i∈[1,n]；

如果出现粒子群过早收敛，则执行变异操作：

g_best＝g_best×(1+τ×0.5)

τ为服从标准正态分布的随机变量，对g_best执行随机变异操作用来提高离子群算法跳出局部最优解的能力；

在确定最优伺服系统控制参数P值后，分别使D值取0，整定I值，I值取0，整定D值；

对得到的整定参数进行校验，若作用下的电流闭环阶跃响应满足快速、稳态误差小等特征，则认为参数整定结果满足电流环控制整定要求，整定过程结束，否则重新进行整定；

ITAE准则表达为：

3.如权利要求1所述的电流温度故障指示装置的控制方法，其特征在于，

参与合作感知的节点确定每条链路上多个服务质量度量参数的变化区间和分布函数，按如下过程进行；

第一步，根据正常电流值信号的特征和信道衰减系数，计算各本地感知节点CR_i接受到的信号y_i(n)；

第二步，根据能量检测原理，得到感知节点CR_i处的信号能量的统计量V_i，当采样量足够大时，V_i近似服从高斯分布；

异常电流值发射机SU-Tx依据单片机的决策结果调整自己的信号发射功率，如果检测到正常电流值PU处于闲状态，则将以大功率P₀发射信号；如果正常电流值PU是处于忙状态即正常电流值PU以功率P_p发射信号，异常电流值发射机SU-Tx将以小功率P₁发射信号；故在一个时间帧内次级网络的平均吞吐量写成如下形式：

其中：h_k,g_ss分别是正常电流值发射机PU-Tx到异常电流值发射机SU-Tx异常电流值发射机SU-Tx、异常电流值发射机SU-Tx到异常电流值接收机SU-Rx之间的信道衰减系数，P(H₀)和P(H₁)分别表示正常电流值PU实际处于闲状态与忙状态的概率。

4.如权利要求1所述的电流温度故障指示装置的控制方法，其特征在于，

所述低信噪比短前导突发信号的解调方法具体包括：

首先突发信号检测算法实时检测接收信号r_k中是否含有MPSK信号，若有MPSK信号，则给出MPSK信号的粗初始位置k_s和粗结束位置k_e；突发检测算法采用无数据辅助的能量检测法；取L_s个符号的接收信号中L_b个符号作为能量检测法的窗长，构造突发信号检测的判决统计量为：

当L_b个符号不含发送的数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，0)的非中心卡方分布，也就是服从参数为2L_b的中心卡方分布；当L_b个符号全部含有发送数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，2L_bA²/σ²)的非中心卡方分布；当个符号含有m个发送数据时，Y(i)服从参数为(2L_b，2mA²/σ²)的非中心卡方分布；据此，建立二元检验模型如下：

按照上式可知漏检率相同情况下，L_b越大，虚警概率越低，根据实际突发通信系统的技术需求可选择不同的L_b。

5.如权利要求4所述的电流温度故障指示装置的控制方法，其特征在于，

所述低信噪比短前导突发信号的解调方法进一步包括：

能量检测法亦估计突发信号的起始时刻位置；起始时刻位置的概率等价为判决量大于判决门限的概率，令D为突发信号起始时刻位置的随机变量，则D的概率分布函数写为：

根据上式计算出能量检测法信号起始位置估计为有偏估计，信噪比取2dB～12dB、L_b＝90符号时，起始位置估计值±28符号范围之外的概率P_a为4×10^-6；最终突发信号的粗初始位置k_s和粗结束位置k_e以(1-P_a)的概率在56符号范围以内；

其次粗频率同步与时间同步算法根据所述突发信号的前导头以及MPSK信号的初始位置实现信号的时间同步点跟踪和粗频偏校正；采用的主要算法为互相关和频率搜索算法；丢帧率与载波频偏、L_s都有很大关系，若取Ls＝120符号大于上述的56×2符号，载波频偏在±30kHz内服从均匀分布，故对频偏引起的漏检率取统计平均后表明，频率搜索间隔10kHz时，P_b＝4.6×10^-5，结合P_a＝4×10^-6，丢帧率为P_a+P_b＝5×10^-5，满足设计指标1×10^-4的要求，时间同步点跟踪精度小于1个调制符号，频偏粗校正的精度达到修正克拉美罗界MCRB；最终得到准确的温度值。

6.一种实现权利要求1～5任意一项所述电流温度故障指示装置的控制方法的计算机程序。

7.一种实现权利要求1～5任意一项所述电流温度故障指示装置的控制方法的信息数据处理终端。

8.一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行如权利要求1-5任意一项所述的电流温度故障指示装置的控制方法。

9.一种实现权利要求1所述电流温度故障指示装置的控制方法的电流温度故障指示装置，其特征在于，所述电流温度故障指示装置设置有：

箱体；

箱体右表面通过螺丝连接有无线发射器，无线发射器通过导线与单片机连接；

箱体前表面嵌装有两个USB接口，USB接口通过数据线与单片机连接；

箱体前表面嵌装有显示屏，显示屏通过导线与单片机连接；

箱体内部通过螺丝连接有相序传感器，相序传感器通过导线与单片机连接。

10.如权利要求9所述的电流温度故障指示装置，其特征在于，箱体内部通过螺丝连接有零序传感器，零序传感器通过导线与单片机连接；

箱体前表面嵌装有指示灯，指示灯通过导线与单片机连接。