CN112714459B - 用于故障指示器的自动调频方法 - Google Patents

Abstract

用于故障指示器的自动调频方法，涉及通信技术领域，具体是通信频率的自动匹配，特别是应用在暂态录波型故障指示器中，用于应对设备周围存在的无线干扰，基于汇集单元、采集单元上的通信设备实现，包括以下步骤：A、汇集单元统计单位时间内的实时通信丢包率；B、当丢包率超过一定值时，汇集单元、采集单元上的通信设备逐个测试P个频点，C、汇集单元将通信设备调整到通信成功率最高的频点；D、采集单元将通信设备调整到通信成功率最高的频点。使用本地时间来确定测试的频点，在当前通信质量不佳的情况下，各单元在测试时间段内同步切换通信频率，可以快速找到通信质量最好的频点，及时切换，保证设备正常工作。

Description

用于故障指示器的自动调频方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体是通信频率的自动匹配，特别是应用在暂态录波型故障指示器中，用于应对设备周围存在的无线干扰。

背景技术

暂态录波型故障指示器应用在10kV的配电网的架空线路上，主要功能有：线路负荷监测、线路故障指示和故障波形记录等功能 。

暂态录波型故障指示器由一个汇集单元和三个采集单元组成。四个设备之间相互独立，通过无线信号传递信息，包括：采集单元之间的无线通信、汇集单元和采集单元之间的无线通信。故障指示器通信采用公共频点，其安装位置周围可能存在同频点的设备，导致设备可能不能正常通信。

故障指示器使用的通信设备中，一般设置多个频点，可以在各频点之间切换。在某个频点上存在干扰时，可以使用其它频点进行通信，保证设备正常工作。

通信频率的切换，需要通信双方基本同步动作。由于存在多个频点，实现多个通信设备基本同步切换是保证通信正常工作的关键。

发明内容

为了在通信质量不佳的情况下，快速调整通信频率，保证通信质量，提出了本分明。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：用于故障指示器的自动调频方法，基于汇集单元、采集单元上的通信设备实现，所述通信设备中存储可用于通信的频点数量P及各频点对应的频率。

自动调频方法包括以下步骤：

A、汇集单元统计单位内的实时通信丢包率；

B、当丢包率超过一定值时，汇集单元、采集单元上的通信设备逐个测试P个频点，汇集单元计算在各频点上的通信成功率；

C、汇集单元将通信设备调整到通信成功率最高的频点；

D、采集单元将通信设备调整到通信成功率最高的频点。

步骤B中，对每个频点测试M秒。

步骤B中，汇集单元执行的步骤包括：

B-11、获取其本地时钟参数T，计算：M–(T%M)，如果结果为0，执行步骤B-12，否则，重复步骤B-11；

B-12、计算当前频点F= (T/M)%P，调整通信设备到F对应的频率上；

B-13、调整频率20秒后，向采集单元发送召唤指令；

B-14、接收返回信息，统计通信成功率；

B-15、调整频率M秒后，判断是否测试了P个频点，如果测试完毕，执行步骤C，否则，执行步骤B-12。

步骤B中，采集单元执行的步骤包括。

B-21、采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T1，计算当前频点F1=int(T1/M)%P，调整通信设备到F1对应的频率上；

B-22、收到汇集单元发送的召唤指令时，发送信息。

步骤D包括：采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T2，计算当前频点F2=int (T2/M)%P，调整通信设备到F2对应的频率上。

上述公式中，%表示求余数，int(x)表示对x取整。

实现频率调整的关键问题有两个：

1、汇集单元和采集单元的通信设备要调整到同一通信频率上。

2、测试各频率的通信质量时，各频率的测试时间要保证相同。

故障指示器对于4个单元的时间同步要求非常严格，各单元之间的时间差要求在毫秒级别。一般是通过汇集单元取得卫星时间后向下发送对时指令，采集单元获取对时指令后，将精确的时间写入本地的时钟设备。因此可以认定，各单元的本地时钟设备中的时间参数误差不会大于1秒。这是实现本发明提出方法的基础。

开始测试的时间：

汇集单元获取其本地时钟参数T，T的单位为秒，计算：M–(T%M)，如果结果为0，则从此刻开始测试频点F= (T/M)%P对应的频率。

开始测试时，T%M=M。设R= (T/M)，测试时间段为从R*M至R*M+M，

F= (T/M)%P=R%P。

测试过程中：

开始测试时，汇集单元已经调整好频率。

采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T1，T1的单位为秒，计算当前频点F1=int(T1/M)%P。

由于时钟差别不大，因此T1=R*M+x，x<M，严格来讲，x在15秒左右。

F1=int(T1/M)%P=int((R*M+x)/M)%P= R%P=F。

因此，可以保证在某频点的测试时间段内，汇集单元和采集单元计算的频点保持一致。

采用本发明提出的方法，在当前通信质量不佳的情况下，各单元在测试时间段内同步切换通信频率，可以快速找到通信质量最好的频点，及时切换，保证设备正常工作。

具体实施方式

本实施例中，共有P=10个频点，每个频点测试时间为60秒，汇集单元以小时为单位实时统计通信丢包率。

汇集单元会频繁地发送召唤指令，采集单元收到召唤指令后，会返回相应的数据，据此可以统计出丢包率。当丢包率超过一定限值，如超过20%，则开始测试各频点的通信质量。

汇集单元启动测试过程，动作如下：

B-11、汇集单元获取其本地时钟参数T，假设T=1592233311s，

M–(T%M)=60–(1592233311 % 60)=9，不满足等于0的条件，继续执行该步骤。

当T=1592233320s时，M–(T%M)=60–(1592233320 % 60)=0，满足条件，执行步骤B-12。

B-12、汇集单元计算当前频点F= (T/M)%P=(1592233320/60)%10=26537222%10=2，调整通信设备到F对应的频率上。

B-13、调整频率20秒后，向各采集单元发送召唤指令，召唤命令可以是广播命令，也可以是带地址的命令。这是一个在测试时间内连续发送的过程。

采集单元配合汇集单元，动作如下：

B-21、采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T1，计算当前频点F1=int(T1/M)%P，调整通信设备到F1对应的频率上。

由于当前通信频点通信质量可能不好，有可能在汇集单元切换频率之前一段时间，采集单元就没有收到汇集单元的指令。由于每个频点的测试时间为60秒，采集单元的等待时间为15秒，在测试时间段内，采集单元可以完成频率调整。

由于各设备的时钟经过了同步，在同一时间从各设备取得的其本地时钟参数在秒级可以认为相同。

本实施例中，T1=1592233332s，F1=2。调整通信设备到频点2对应的频率上，与汇集单元一致。

B-22、收到汇集单元发送的召唤指令时，发送信息。

汇集单元：

B-14、接收返回信息，统计通信成功率。

B-15、调整频率M秒后，判断是否测试了P个频点，如果测试完毕，执行步骤C，否则，执行步骤B-12。

在60秒的测试周期内，汇集单元的通信频率不会改变；采集单元有可能因为通信质量不佳，接收不到汇集单元的命令，在60秒内多次重新计算频点，但计算的结果不会变。

调整频率60秒后，也就是频点2测试60秒后，汇集单元计时到1592233380s，此时只测试了1个频点，转到步骤B-12，测试下一个频点。下一个频点F= (T/M)%P=3。

此时各采集单元的通信频点还是2，汇集单元调整频率后，两者之间会失去联系，一段时间（最多15秒）后，采集单元会计算频点，切换频率。当本地时钟到达或超过1592233380s时，采集单元计算的频点为3，与此时汇集单元的频点一致。

完成了所有10个频点的测试后，可以得到在各频点下通信成功率，汇集单元执行步骤C，将通信设备调整到通信成功率最高的频点。

汇集单元调整频点后，如果该频点不是最后测试的频点，会造成采集单元和汇集单元之间失联。

采集单元通过以下步骤D完成将通信设备调整到通信成功率最高的频点：

采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T2，计算当前频点F2=int(T2/M)%P，调整通信设备到F2对应的频率上。

采用以上方法，最多切换9次，可以实现与汇集单元同频。

在测试阶段，为了尽快开始测试通信质量，本实施例中采集单元和汇集单元还进行以下步骤：

步骤B-21中，采集单元调整通信设备到F1对应的频率上后，发送切换频率信息；

步骤B-13中，汇集单元调整频率20秒或收到采集单元的切换频率信息后，向采集单元发送召唤指令，接收返回信息，统计通信成功率。

在步骤D中，采集单元最多需要切换9次，需要大概10分钟才能切换到汇集单元使用的频率，造成切换期间不能通信。

为解决这个问题，汇集单元在完成某个频点的测试后，将统计的通信成功率发送给采集单元。

采集单元在完成测试（测试10个频点）后，如果15秒没有收到汇集单元的指令，则通信设备调整到通信成功率最高的频点。如果有两个或以上频点的通信成功率相同，则逐个进行切换。这样可以缩短最终使用频率的匹配时间。

Claims (5)

1.用于故障指示器的自动调频方法，基于汇集单元、采集单元上的通信设备实现，所述通信设备中存储可用于通信的频点数量P及各频点对应的频率，其特征在于，自动调频方法包括以下步骤：

A、汇集单元统计单位时间内的实时通信丢包率；

B、当丢包率超过一定值时，汇集单元、采集单元上的通信设备逐个测试P个频点，汇集单元计算在各频点上的通信成功率；

C、汇集单元将通信设备调整到通信成功率最高的频点；

D、采集单元将通信设备调整到通信成功率最高的频点；

步骤B中，对每个频点测试M秒；

步骤B中，汇集单元执行的步骤包括：

B-11、获取其本地时钟参数T，计算：M–(T%M)，如果结果为0，执行步骤B-12，否则，重复步骤B-11；

B-12、计算当前频点F= (T/M)%P，调整通信设备到F对应的频率上；

B-13、调整频率20秒后，向采集单元发送召唤指令；

B-14、接收返回信息，统计通信成功率；

B-15、调整频率M秒后，判断是否测试了P个频点，如果测试完毕，执行步骤C，否则，执行步骤B-12；

步骤B中，采集单元执行的步骤包括：

B-21、采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T1，计算当前频点F1=int(T1/M)%P，调整通信设备到F1对应的频率上；

B-22、收到汇集单元发送的召唤指令时，发送信息；

步骤D包括：采集单元15秒没有收到汇集单元的指令，获取其本地时钟参数T2，计算当前频点F2=int(T2/M)%P，调整通信设备到F2对应的频率上；

上述公式中，%表示求余数，int(x)表示对x取整。

2.根据权利要求1所述的自动调频方法，其特征在于：

步骤B-21中，采集单元调整通信设备到F1对应的频率上后，发送切换频率信息；

步骤B-13中，调整频率20秒或收到采集单元的切换频率信息后，向采集单元发送召唤指令。

3.根据权利要求1所述的自动调频方法，其特征在于：

步骤B-15还包括：调整频率M秒后，将统计的通信成功率发送给采集单元；

步骤D中，采集单元根据收到的通信成功率，将通信设备调整到通信成功率最高的频点。

4.根据权利要求1所述的自动调频方法，其特征在于：步骤A中所述的单位时间为1小时。

5.根据权利要求1所述的自动调频方法，其特征在于：M=60秒。