CN110971269A - 应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法 - Google Patents

应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法 Download PDF

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李�杰
苏宗洲
张凯
郭宇平
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Abstract

本发明提供了一种应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，包括：配电故障指示系统，配电故障指示系统包括汇集单元和采集单元，包括以下步骤：建立频点表，主机在上电后默认以掉电前的工作频点继续运行；主机向电力系统中其他组配电故障指示系统发送广播；当有其它组配电故障指示系统中的主机工作在该工作频点时，向该主机回复广播；主机根据接收到的回复判断该工作频点是否处于空闲状态；未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态；以处于空闲状态的工作频点作为目标频点，主机将自身及同组中的从机的工作频点更改为目标频点。与现有技术相比，实现了配电故障指示系统的迅速组网，而且准确率高。

Description

应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法
技术领域
本发明涉及一种电网控制，特别涉及一种应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法。
背景技术
当前我国电力系统中配电网结构复杂、分布广泛、自动化水平低、运维困难且成本高，居民生活遇到的停电问题基本都是配电系统故障引起。为建设更坚强更智慧的智能电网，提高配网自动化水平，需要对配电线路运行状况实时监测、分析，遇到故障实时有效的报警，指导电力运维人员迅速排除故障、恢复供电，配电故障指示系统越来越被国家电网、南方电网所认可。
配电网络节点较多，因此故障指示系统应用十分广泛，其使用的无线射频技术适合近距离通讯，相近频段的通讯设备之间势必会相互干扰，从而影响整个故障指示系统的可靠运行。在故障指示系统产品生产调试、电科院全检、投网运行过程中都涉及到无线通讯干扰问题，同时以往的组网流程存在着速度慢、准确率低、人力物力花费大等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，要解决的技术问题是能有效的实现多组故障指示系统各自找出合适的工作频点，并以各自的工作频点迅速组网，准确率高、通讯抗干扰能力强。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：一种应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，包括配电故障指示系统，所述配电故障指示系统包括一个汇集单元和多个采集单元，所述汇集单元设为主机，采集单元设为从机，主机与从机之间采用无线射频通讯，所述无线跳频自组网方法包括以下步骤：
S1、建立频点表，主机在上电后默认以掉电前的工作频点继续运行；
S2、主机向电力系统中其他组配电故障指示系统发送至少一次广播，所述广播为探频帧，所述探频帧包括报文头、目标地址、当前工作频点、报文尾；
S3、当有其它组配电故障指示系统中的主机工作在该工作频点时，向该主机回复广播；
S4、主机根据接收到的回复判断该工作频点是否处于空闲状态；当主机在发送广播后，未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态，则进入步骤S6；当主机收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时则进入步骤S5；
S5、主机从频点表中随机选出一个未遍历过的工作频点作为新的工作频点，重复S2～S4的步骤，直至找到处于空闲状态的工作频点；
S6、以步骤S4找到的处于空闲状态的工作频点作为目标频点，主机将自身及同组中的从机的工作频点更改为目标频点。
进一步地，所述步骤S6之后还包括步骤S7、主机在运行过程中判断与从机通讯的稳定性，若主机与从机通讯为不稳定，则进入步骤S5；否则以当前的工作频点继续运行。3、根据权利要求2所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S7中主机在运行过程中判断与从机通讯的稳定性具体为：主机统计向每个从机发送命令帧个数及接收从机回复帧个数，计算出丢包率，
Figure BDA0002327148170000021
当丢包率小于等于3％时，判定为通讯稳定；否则需要计算信号强度
Figure BDA0002327148170000022
其中，RSSI为接收信号强度指示，RSSI_MAX为RSSI的最大值，当Csq>50％时，判定为通讯稳定,否则判定为通讯不稳定。
进一步地，所述步骤S4中，当主机在发送广播后，未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态具体为：当主机在发送广播后在预设的时间周期内未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则判断该工作频点处于空闲状态。
进一步地，所述预设的时间周期为2s。
进一步地，所述步骤S4中还包括当主机收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，回复广播的该组配电故障指示系统中的主机工作频点不做更改。
进一步地，所述步骤S5中，在遍历完成整个频点表后，若仍未找到处于空闲的工作频点，则以掉电前的工作频点继续运行。
进一步地，所述步骤S6中所述主机在确定了目标频点后，但还未将自身及同组从机的工作频点改成目标频点之前，即使收到其他相同频点的主机广播，也不会做任何回复。
本发明与现有技术相比，通过将汇集单元作为主机，采集单元作为从机，主机在上电后默认以掉电前的工作频点继续运行并向电力系统中的其他组配电故障指示系统的主机发送广播，根据其他配电故障指示系统的主机对广播的回复情况判断该工作频点是否处于空闲状态，当处于空闲状态时，则将其以及从机的工作频点均更改为该工作频点；当该工作频点已被使用，则随机更换另一个工作频点作为目标频点并向电力系统中的其他组配电故障指示系统的主机重新发送广播，从而找到可使用的工作频点，实现了配电故障指示系统的迅速组网，而且准确率高，由于处于不同的工作频点，因此提高了通讯抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明结构框图；
图2为本发明汇集单元中处理模块通讯模块的硬件连接的示意图；
图3为本发明自组网方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图3所示，本发明公开了一种应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法(无线跳频自组网方法)，包括位于电网中的多组配电故障指示系统，每组配电故障指示系统包括一个汇集单元和多个采集单元，所述汇集单元设为主机，采集单元设为从机，主机与从机之间采用无线射频通讯，所述无线跳频自组网方法包括以下步骤：
S1、建立频点表，主机在上电后默认以掉电前的工作频点继续运行；所述频点表采用《中华人民共和国无线电产品频率划分规定》中的无线射频范围，频点表由在无线射频范围内以0.5MHz为步进的所有频点组成，具体地，无线射频范围为415-435MHz，以415、415.5、416、416.5……435MHz共41个工作频点组成，每个工作频点的射频通讯互不干扰，故在生产调试、电科院全检时最大可支持41套装置一起测试；
S2、主机向电力系统中其他组配电故障指示系统发送至少一次广播，所述广播为探频帧，所述探频帧包括报文头、目标地址、当前工作频点、报文尾；其中目标地址为FF FFFF FF；
S3、当有其它组配电故障指示系统中的主机工作在该工作频点时，向该主机回复广播；所述回复为回复工作频点相同的信息；当其它组配电故障指示系统中的主机与该探频帧中的当前工作频点以及目标地址均相同时，则回复广播；否则忽略；
S4、主机根据接收到的回复判断该工作频点是否处于空闲状态；当主机在发送广播后，未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态，则进入步骤S6；当主机收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时则进入S5；
S5、主机从频点表中随机选出一个未遍历过的工作频点作为新的工作频点，重复S2～S4的步骤，直至找到处于空闲状态的工作频点；
S6、以S4找到的处于空闲状态的工作频点作为目标频点，主机将自身及同组中的从机的工作频点更改为目标频点。
所述步骤S6之后还包括步骤S7、主机在运行过程中判断与从机通讯的稳定性，若主机与从机通讯为不稳定，则进入步骤S5；否则以当前的工作频点继续运行。
所述步骤S7中主机在运行过程中判断与从机通讯的稳定性具体为：主机统计向每个从机发送命令帧个数(记为SN)及接收从机回复帧个数(记为RN)，计算出丢包率，
Figure BDA0002327148170000041
当丢包率小于等于3％时，判定为通讯稳定；否则需要计算信号强度
Figure BDA0002327148170000042
RSSI为接收信号强度指示，RSSI_MAX为RSSI的最大值，每个厂商的RSSI_MAX可能不同，当Csq>50％时，判定为通讯稳定,否则判定为通讯不稳定。
在上述步骤S4中，当主机在发送广播后，未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态具体为：当主机在发送广播后在预设的时间周期△T内未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则判断该工作频点处于空闲状态。
所述预设的时间周期△T为2s(秒),原因是探频帧由主机发送后，经过其他故障指示系统的主机接收、解析、回复到本主机，历时不超过1s，保证留有充足时间接收其他主机对探频帧的应答。
在步骤S4中还包括当主机收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，回复广播的该组配电故障指示系统中的主机工作频点不做更改。
在上述步骤S5中，在遍历完成整个频点表后，若仍未找到处于空闲的工作频点，则以掉电前的工作频点继续运行。
在步骤S6中所述主机在确定了目标频点后，但还未将自身及同组从机的工作频点改成目标频点之前，即使收到其他相同频点的主机广播发送的探频帧，也不会做任何回复。
如图1所示，所述配电故障指示系统由一只汇集单元和多只采集单元组成，汇集单元安装于杆塔中部，采集单元安装在各分支导线上，汇集单元中设有汇集RF(无线射频)通讯模块，汇集RF通讯模块与汇集单元的汇集处理模块(MCU)连接；采集单元设有采集RF(无线射频)通讯模块，采集RF通讯模块与采集单元的采集处理模块(MCU)连接，汇集单元与多只采集单元进行数据的收发、处理，采集单元用于对单相数据的采集、收发。
作为本发明的一种实施方式，所述汇集MCU采用意法半导体的STM32L4x6VxT6，所述采集MCU采用德州仪器的MSP430FR5994，所述汇集、采集RF通讯模块均采用上海逻讯信息科技有限公司的超低功耗智能无线通讯模块SmartNode N616。
在本发明中由于汇集MCU、采集MCU与汇集RF通讯模块、采集RF通讯模块的接线相同，因此以汇集MCU与汇集RF通讯模块的连接进行说明，如图2所示，汇集RF通讯模块通过VDD(11、12、13引脚)、GND(1、14、15引脚)供电工作，通过TX(4引脚)连接汇集MCU的RX脚实现将模块的数据发送给MCU，通过RX(3引脚)连接MCU的TX脚实现模块接收来自MCU的数据，将
Figure BDA0002327148170000051
(7引脚)的电平拉低可实现汇集RF通讯模块的复位；汇集MCU的三个IO脚分别与汇集RF通讯模块的IO1(6脚)、
Figure BDA0002327148170000052
(7脚)、IO3(9脚)连接，汇集RF通讯模块通过半双工的方式与汇集MCU进行通信。
本发明具有在故障指示系统产品生产调试、电科院全检过程中不但提高了组网速度、准确率，还有效自动避免多套装置之间无线通讯干扰，从而大大提高了测试效率和合格率以及现场运行的可靠性。

Claims (8)

1.一种应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：包括配电故障指示系统，所述配电故障指示系统包括一个汇集单元和多个采集单元，所述汇集单元设为主机，采集单元设为从机，主机与从机之间采用无线射频通讯，所述无线跳频自组网方法包括以下步骤：
S1、建立频点表，主机在上电后默认以掉电前的工作频点继续运行；
S2、主机向电力系统中其他组配电故障指示系统发送至少一次广播，所述广播为探频帧，所述探频帧包括报文头、目标地址、当前工作频点、报文尾；
S3、当有其它组配电故障指示系统中的主机工作在该工作频点时，向该主机回复广播；
S4、主机根据接收到的回复判断该工作频点是否处于空闲状态；当主机在发送广播后，未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态，则进入步骤S6；当主机收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时则进入步骤S5；
S5、主机从频点表中随机选出一个未遍历过的工作频点作为新的工作频点，重复S2～S4的步骤，直至找到处于空闲状态的工作频点；
S6、以步骤S4找到的处于空闲状态的工作频点作为目标频点，主机将自身及同组中的从机的工作频点更改为目标频点。
2.根据权利要求1所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S6之后还包括步骤S7、主机在运行过程中判断与从机通讯的稳定性，若主机与从机通讯为不稳定，则进入步骤S5；否则以当前的工作频点继续运行。
3.根据权利要求2所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S7中主机在运行过程中判断与从机通讯的稳定性具体为：主机统计向每个从机发送命令帧个数及接收从机回复帧个数，计算出丢包率，
Figure FDA0002327148160000011
当丢包率小于等于3％时，判定为通讯稳定；否则需要计算信号强度
Figure FDA0002327148160000012
其中，RSSI为接收信号强度指示，RSSI_MAX为RSSI的最大值，当Csq>50％时，判定为通讯稳定,否则判定为通讯不稳定。
4.根据权利要求1所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S4中，当主机在发送广播后，未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则认为该工作频点处于空闲状态具体为：当主机在发送广播后在预设的时间周期内未收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，则判断该工作频点处于空闲状态。
5.根据权利要求4所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述预设的时间周期为2s。
6.根据权利要求1所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S4中还包括当主机收到其它组配电故障指示系统中的主机所发送的回复时，回复广播的该组配电故障指示系统中的主机工作频点不做更改。
7.根据权利要求1所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S5中，在遍历完成整个频点表后，若仍未找到处于空闲的工作频点，则以掉电前的工作频点继续运行。
8.根据权利要求1所述的应用于配电故障指示系统的无线跳频自组网方法，其特征在于：所述步骤S6中所述主机在确定了目标频点后，但还未将自身及同组从机的工作频点改成目标频点之前，即使收到其他相同频点的主机广播，也不会做任何回复。
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