检测和定位电气系统中间歇性电气故障的系统和方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102246050 A (43)申请公布日 2011.11.16 CN 102246050 A *CN102246050A* (21)申请号 200980143599.1 (22)申请日 2009.10.23 12/262,717 2008.10.31 US 12/262,664 2008.10.31 US G01R 31/02(2006.01) (71)申请人 霍华德大学 地址 美国哥伦比亚区 (72)发明人 CJ金 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 李辉 孙海龙 (54) 发明名称 检测和定位电气系统中间歇性电气故障的系 统。

2、和方法 (57) 摘要 从位于电气网络中的至少一个发送器发送信 号。由位于电气网络中的单个接收器处的至少一 个单个接收器接收已发送的信号。在所述单个接 收器处， 分析接收的信号并且通过分析接收的信 号确定是否在电气网络中出现故障。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2011.04.29 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2009/061779 2009.10.23 (87)PCT申请的公布数据 WO2010/051224 EN 2010.05.06 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页。

3、 附图 7 页 CN 102246056 A1/1 页 2 1. 一种确定间歇性电气故障的方法， 所述方法包括 ： 从位于电气网络中的多个发送器发送信号 ； 在位于所述电气网络中的单个接收器处接收由所述多个发送器中的各发送器发送的 信号 ； 以及 在所述单个接收器处， 分析所接收的信号并根据对所述所接收的信号的分析确定在所 述电气网络中是否发生了故障。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 发送所述信号包括在连续发送的信号之间插入 随机暂停持续时间。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其中， 所述多个发送器中的各个发送器具有唯一识别 所述发送器的相关的唯一的比特组合， 其中， 将所。

4、述唯一的比特组合包括在发送到所述接 收器的信号中。 4. 根据权利要求 3 所述的方法， 其中， 所述接收器分析所接收的比特组合， 并将所述比 特组合与期望的比特组合进行比较， 当没有匹配时， 确定存在电气故障。 5.根据权利要求4所述的方法， 所述方法还包括基于所述分析来确定所述电气故障的位置。 6. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中， 发送所述信号包括在选定的发送器处接收来自 所述单个接收器的指令信号， 并且仅当所述选定的发送器处接收到所述指令信号时， 才将 所述信号从各个所述选定的发送器发送到所述单个接收器。 7. 一种故障确定系统， 所述系统包括 ： 多个发送器， 将所述多个发送器。

5、中的各个发送器配置为发送信号穿过至少部分的所述 电气网络 ； 以及 单个接收器， 所述单个接收器以能够通信的方式耦接到所述多个发送器， 所述单个接 收器被配置为接收由所述多个发送器中的各个发送器发送的信号并分析所接收的信号， 并 且通过分析所述所接收的信号来确定在所述电气网络中何时出现了故障。 8. 根据权利要求 7 所述的系统， 其中， 将所述多个发送器中的各个发送器配置为在连 续发送的信号之间插入随机的暂停持续时间。 9. 根据权利要求 8 所述的系统， 其中， 所述多个发送器中的各个发送器具有识别各个 发送器的唯一的比特组合， 并且将所述唯一的比特组合包括在发送到所述单个接收器的信 号中。

6、。 10. 根据权利要求 9 所述的系统， 其中， 将所述单个接收器配置为分析所述所接收的比 特并在所述所接收的比特和期望的比特之间执行比较， 当在所述所接收的比特和所述期望 的比特之间不存在匹配时， 确定存在故障。 11. 根据权利要求 10 所述的系统， 其中， 将所述单个接收器配置为基于所述所接收的 比特和所述期望的比特之间的所述比较来确定所述故障的位置。 12. 根据权利要求 7 所述的系统， 其中， 将所述多个发送器中的各个发送器配置为从所 述单个接收器接收指令信号， 并仅在接收到所述指令信号后， 才将信号发送到所述单个接 收器。 13. 根据权利要求 7 所述的系统， 所述系统还包。

7、括耦接到所述单个接收器的外部设备。 14. 根据权利要求 13 所述的系统， 其中， 从由发音器、 显示器和计算设备组成的组中选 择所述外部设备。 权 利 要 求 书 CN 102246050 A CN 102246056 A1/8 页 3 检测和定位电气系统中间歇性电气故障的系统和方法 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请是 2008 年 10 月 31 日提交的美国专利申请第 12/262,664 号的继续申请并 要求其优先权， 并且是 2008 年 10 月 31 日提交的美国专利申请第 12/262,717 号的部分继 续申请并要求其优先权， 通过引用将这两部分的内容全部并入。

8、本文中。 技术领域 0003 本申请涉及用于在电气系统或网络中检测和 / 或定位电气故障的方法。 背景技术 0004 间歇性电气故障是电气系统或网络中通常以不可预知的方式偶而出现的物理事 件。当系统中发生间歇性故障时， 系统会产生错误的结果或者运行失败。举一些发生在网 络中的具体的电气故障的具体示例， 导线可能会与相邻的导线摩擦， 并由于接触而产生小 电弧。在另一示例中， 夹线板可能穿过导线周围的绝缘并接触导线而产生故障。在另一示 例中， 导线可能在连接器的后端断开而产生故障。 在另一示例中， 侵蚀可能会在给定系统中 的导线和引脚之间产生断续的非接触。在另一示例中， 可能会有水滴在系统中的导线。

9、上的 裂缝上 ( 或者导线可能与其他物质接触 ) 从而产生电气故障。在具有电气线圈的系统中， 电机内部线圈的匝间绝缘也可能失效而产生电气故障。 0005 间歇性电气故障的结果可能是严重的， 并且在很多情况中， 可能导致电气设备的 实质性损坏， 可能导致对用户的伤害， 或甚至导致丧命。例如由于某些电气故障的出现， 可 能引发电气火灾。 当这些故障在飞机中发生时， 如果电气故障出现在燃油箱附近， 燃油箱可 能发生爆炸。 即使灾难性的损伤或伤害没有发生， 由于间歇性电气故障的发生， 机器或系统 的工作寿命也会减少。间歇性故障的一个特征是它们是随机且不可预知的。它们的复发也 是不可预知的。然而， 如果。

10、间歇性故障未被发现并未被修复， 可能接着发生大的、 灾难性的 和持久的故障， 其可能导致死亡、 失败或者毁灭。 0006 以前在识别电气故障方面的尝试依赖于对电气系统的可视的或仪器辅助的检查。 然而， 这些以前的方法存在各种缺点。 例如， 必须频繁地暂停系统的操作以确定是否存在故 障， 从而引发诸如系统的运营者或所有者收益的损失等各种问题。 而且， 在现有系统中很多 位置经常很难触及和/或观察， 从而严重地限制了这些方法的效果。 已证实 ： 由于故障的持 续时间通常短并且系统会在该短暂的间歇性故障事件后表现正常如同什么事情都没有发 生过， 所以这些以前的方法在很多状况下不能检测出故障。 因此，。

11、 观察者相对容易错过故障 的发生。 此外， 这些方法通常依赖于频繁使用的设备的侵入式放置， 其至少会导致对现有系 统的某种程度的破坏。 0007 其他以前的方法依赖于发送电磁波穿越被观测的网络。在一个以前的示例中， 在 网络中发送脉冲并且对所有反射进行分析， 以确定是否存在故障。 更明确地， 入射驻波或脉 冲在网络中被发送接着被反射， 然后计算入射脉冲和反射的脉冲之间的时间， 以确定到脉 冲被反射的位置的距离。然后使用不同的标准来确定该反射是否是潜在的故障。该技术的 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246056 A2/8 页 4 一个问题在于反射入射波并的导线材料的任何改。

12、变 ( 例如， 在网络中的分支 ) 将导致错误 的故障确定。该技术的另一个问题在于它需要发送高电压脉冲， 这对于具有细线圈 ( 例如， 具有短导线或薄绕组 (thin windings) 的某些电气系统是不能经受的。另一种时域反射 测量方法采用扩频技术， 但是由于仍然需要发送高电压脉冲并且在电气网络的分支上仍会 发生反射， 所以该方法不能解决上述问题， 0008 另一种以前的方法发送直接序列扩频调制信号来代替高压信号， 并且采用信号处 理技术来尝试发现并定位电气故障。然而， 这些方法仍然依赖于反射测量， 即， 发送入射信 号并接收反射信号并测定它们的时间以计算距离。结果， 尽管该方法可能在某些。

13、情况下克 服了使用高电压入射电压脉冲的需要， 但是它仍然有在网络和连接设备中的所有分支点发 生反射的问题。 0009 反射测量方法的另一个问题是设备的位置必须接近电气系统的一端， 或者线端或 者源端。否则， 注入的信号可能从两端被反射， 并导致混合的、 失真的和反射的信号。由于 许多电气网络连接在复杂的形式中 ( 通常在网状的结构中 )， 所以很难满足在任意一端放 置设备的这个需要。 附图说明 0010 图 1 包括根据本发明的各种实施方式的故障确定系统的框图 ； 0011 图 2 包括根据本发明的各种实施方式的在故障确定系统中使用的字节图的一个 示例 ； 0012 图 3 包括根据本发明的各。

14、种实施方式的例示用于故障确定的一种方法的框图和 故障确定表格 ； 0013 图 4 包括根据本发明的各种实施方式的故障确定装置的框图 ； 0014 图 5 包括根据本发明的各种实施方式的用于确定故障的一种方法的流程图 ； 0015 图 6 包括根据本发明的各种实施方式的用于确定故障的一种方法的流程图 ； 0016 图 7 包括根据本发明的各种实施方式的用于确定电气故障的一种方法的框图和 流程图 ； 0017 图 8 包括根据本发明的各种实施方式的发送器和接收器的框图 ； 并且 0018 图 9 包括根据本发明的各种实施方式的发送器或接收器的框图。 0019 熟练的技术人员将会理解在图中显示的元。

15、件为了简化和清楚而不必按照比例描 绘。例如， 图中的某些元件的尺寸和 / 或相对位置可能相对于其他元件被放大以帮助增进 对本发明各种实施方式的理解。而且， 为了促进更加清楚地观察本发明的这些各种实施方 式， 通常不描绘商用的实施方式中有用并且必需的通常但公知的元件。 还应理解的是， 虽然 以特定的出现顺序描述或描绘某些动作和 / 或步骤， 但是本领域技术人员将理解的是， 实 际上不需要针对顺序的这种特异性。也应理解的是， 本文使用的术语和表达具有通常的含 义， 与它们各自的调查和研究领域的相应的术语和表达的含义一致， 除非在此提出了另外 特定的含义。 具体实施方式 0020 提供了在电气网络中。

16、检测故障的存在和位置的方法。该方法利用一个或更多个 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246056 A3/8 页 5 发送器来向一个接收器发送信号 ( 例如， 信息包 )， 基于由于间歇性故障的瞬变引发的在信 号传输中的失真而导致的在发送的信号和在接收器接收的信号之间的不匹配， 来确定电气 故障的存在和 / 或位置。本文描述的方法易于使用并且成本低， 不依赖于高电压信号的传 输， 可以安装在电气网络中的任何位置， 是用于出现在发送器和接收器之间的不可预知的 间歇性故障事件的有效检测解决方案， 并且不易受在以前的方法中获得的错误故障指示的 影响。 0021 在很多这些实施方式。

17、中， 从位于电气网络中的多个发送器发送信号。从发送器中 发送的信号被位于电气网络中的单个接收器接收。在单个接收器处， 分析接收的信号并根 据对接收信号的分析确定在电气网络中的发送器和接收器之间是否发生故障。 也可以确定 故障的位置。 0022 在某些实施方式中， 在相继发送的信号之间插入随机暂停持续时间。多个发送器 中的各个发送器具有唯一地识别发送器的相关的唯一的比特组合， 并且将该唯一的比特组 合包括在发送至接收器的信号中。 接收器分析接收的比特组合并将该比特组合与期望的比 特组合(期望从发送器接收到的比特组合)相比较， 并且当没有匹配时， 确定电气故障存在 于发送器和接收器之间的电气网络部。

18、分。也可以基于该分析来确定电气故障的位置。 0023 在其它示例中， 多个发送器中的各个发送器接收来自单个接收器的指令信号。仅 当作为被选出的发送器接收到指令信号时， 各个发送器才向单个接收器发送信号。来自发 送器的期望消息的整体缺失或(与期望值相比)响应于指令信号所发送的信息的接收的任 何消息的不匹配表明存在开路或潜在故障。 0024 现在参照图 1， 图 1 描述了用于在电气网络 100 中确定和检测电气故障的方法的 一个示例。电气互连主干 102 分别通过电气分支 120、 122、 124、 126、 128 和 130 耦接到发送 器 104、 106、 108、 110、 112、。

19、 114 和 116。电气互连主干 102 也连接到接收器 118。电气互连 主干 102 可以是任何电压水平或任何电流类型 ( 例如， 直流或交流 ) 的任何类型的电气连 接。例如， 主干 102 可以包括两条线路 ( 例如， 一条接地， 并且另一条线路发送 DC 电流和电 压)。 主干配置的其他示例和任意数量的电气线路也可以分配电力。 在一个示例中， 通过主 干 102 和网络 100 的分支分配具有大约 100vRMS( 或 28V DC) 电压的电源。 0025 发送器 104、 106、 108、 110、 112、 114 和 116 是能够通过电路 102 发送任何类型的经 调制。

20、的通信信号 ( 包括任何类型的信息 ) 而不危害电气网络 102 的电力传送功能的任何类 型的装置。例如， 发送器 104、 106、 108、 110、 112、 114 和 116 可以包括用于形成信息包或消 息的控制器、 用于通过调制将该消息转换为合适的信号(例如， 具有合适的电平)以进行发 送的调制解调器， 以及提供滤波和保护功能来将任一发送器连接到电气互连主干 102 的耦 合网络。如上所述， 发送器 104、 106、 108、 110、 112、 114 和 116 可以在适合于电气互连主干 102 的任何电平进行操作并发送信息包或消息。 0026 接收器 118 是可以通过电气。

21、互连主干 102 从发送器 104、 106、 108、 110、 112、 114 和 116 中任一发送器接收调制的通信信号的任何装置。与发送器 104、 106、 108、 110、 112、 114 和116一样， 接收器118可以包括控制器、 调制解调器和耦合网络。 如上所述， 耦合网络通过 滤波功能使接收器或发送器与电气网络的高电压绝缘， 从而使接收器或发送器免受电气互 连主干 102 的伤害， 同时有效地发送和接收调制的信号。在发送器中的调制解调器调制由 控制器形成的数字信号， 并且所调制的信号通过耦合网络传送到电气网络。在接收器中的 说 明 书 CN 102246050 A C。

22、N 102246056 A4/8 页 6 调制解调器通过耦合网络接收从发送器发送的调制信号， 将该信号解调为数字字节格式， 并将数字数据发送到其控制器。 接收器控制器处理信号的数据错误或不匹配来确定是否已 经检测到故障或检测到故障的可能性和 / 或故障的可能位置。从处理中可以确定各种错误 率。 0027 接收器 118 通过端口 132 进行通信并且端口 132 被耦接到外部设备 134。外部设 备134可以是个人电脑、 显示器、 发音器或能够提醒用户已经在网络100中某个地方检测到 故障的任何其他类型的设备。也可以显示故障的位置和针对该位置计算的消息错误率， 以 给出故障进展的严重程度 ( 。

23、可能性 ) 或状态。在另选的方法中， 当将接收器 118 限制为仅 提供不匹配和错误出现时， 外部设备 134 而非接收器 118 可以提供某些或全部的故障确定 处理能力。 0028 在图 1 的系统操作的一个示例中， 发送器 104、 106、 108、 110、 112、 114 和 116 向接 收器118发送消息。 接收器118分析其接收的消息并基于分析结果来确定是否存在故障、 故 障存在的可能性、 和 / 或故障可能的 ( 或确定的 ) 位置 ( 例如， 在网络 100 的特定分支 120、 122、 124、 126、 128 或 130 内 )。将会理解， 尽管在图 1 的示例中。

24、仅示出了单个接收器， 但是 在网络 100 中可以使用任意数量的接收器。此外， 在网络 100 中可以采用任意数量的发送 器。 0029 一旦检测到错误并且 / 或者确定了其位置， 可以采取补救措施。例如， 用户可以访 问错误的潜在位置， 确定问题是否存在， 如果存在问题， 则补救该问题 ( 例如， 更换导线 )。 0030 现在参照图2， 描述了根据本文描述的方法发送的消息的消息格式的一个示例。 消 息或信息包 200 包括前导字节 202、 接收器信息字节 204、 发送器信息字节 206、 以及 4 到 m 个消息字节 208， 其中 m 是大于 4 的整数。在一种方法中， 系统内的各个。

25、发送器 ( 例如， 图 1 中的发送器 106、 108、 110、 112、 114 或 116) 具有对于接收器 ( 例如， 图 1 的接收器 118) 是 已知的、 唯一地识别发送器的唯一识别性消息字节(例如， 一些二进制1和0的唯一模式)。 将消息或信息包 200 中的所有信息包括在发送到接收器的数据流中。 0031 为了检测错误或故障， 在一种方法中， 接收器将从发送器接收的数据与已经存储 的有关于各个发送器的预先分配的数据进行比较。 在接收的数据和期望的数据之间失配的 情况下， 可能检测到故障。在接收器处没有接收到期望的消息或期望的从发送器发送的信 息包， 也可以指示在网络中的开路。

26、形式的故障的存在。 0032 为了通过网络进行传送， 可以使用各种方法来确保信号的完整性 ( 例如， 确保由 多个发送器发送的信号不会相互干扰)。 在任一使用的方法中， 各个发送器的调制解调器通 过 “载波检测” 方法监视线路， 所述 “载波检测” 方法检测在线路上是否存在任何调制信号， 并等待直到在线路上没有信号才发送其信号。 因此， 在任一时刻， 仅允许一个发送器发送信 号。在一种方法中， 多个发送器在没有接收器控制的情况下发送信号。为了确保信号的完 整性， 在各个信号发送后， 插入随机暂停持续时间。 各个发送器具有相等的机会向接收器发 送信号， 因此， 以相同的优先级监视各个线路部分 (。

27、 例如， 网络的各个分支 )， 并且与任何其 他电气分支相比， 具有检测到错误的相同的机会。 0033 在可以用于实现信号仲裁的另一种方法中， 仅允许被接收器指定的发送器发送信 号。换言之， 接收器是这个单主多从协议的主机。接收器向发送器发送消息或信息包 ( 例 如， 命令 )， 例如， 图 2 的消息。在发送器接收到来自接收器的消息或信息包之后， 复制该消 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246056 A5/8 页 7 息并将其发送回接收器。 比较在接收器接收的消息与发送的消息来确定在信号中是否存在 错误， 其进而指示故障存在于接收器和被指令的发送机之间的线路部分中。在。

28、一些方法中 并如在本文其他地方所描述的， 如果接收器没有接收到返回消息 ( 例如， 在预定数量的时 间之内 )， 则检测到错误， 指示可能存在断路、 开路。 0034 现在参照图3， 图3描述了使用这些方法来检测网络300中的错误或故障的一个示 例。在该示例中， 将电气主干 302 耦接到发送器 304、 306 和 308 以及接收器 310。将网络 300 分为部分 S1、 S2 和 S3 以及分支 Br1、 Br2 和 Br3。 0035 将表格312存储在接收器的存储器中并用于确定在网络300中的电气故障的可能 的一个位置或多个位置。 例如， 使用本文描述的技术， 确定特定的错误是否存。

29、在于与特定发 送器相关的一个分支中。例如， 没有来自发送器 306 和 308 的失配， 而有来自发送器 304 的 期望的数据与期望数据的失配可以指示在分支 Br1 中存在故障。 0036 举几个例子， 并利用表格312， 如果对于发送器304、 306和308没有确定出错误， 则 在网络中不存在故障。在另一示例中， 如果没有检测到在发送器 304 和 308 处的错误， 但是 检测到在发送器 306 处的错误， 则故障可能存在于部分 S2 和 / 或分支 Br2 和 Br3 两者中。 将理解的是， 表格 312 可以是任何类型的数据结构并且也不局限于图 3 所示的格式。而且， 在表格 31。

30、2 中所示的示例可能依赖于发送器和接收器的位置和网络或其他环境的精确配 置而改变。 0037 现在参照图 4， 图 4 描述了发送器或接收器 400 的一个示例。可以将装置 400 配置 为作为发送器或者接收器进行操作， 并包括控制器402、 调制解调器404、 耦接网络406和存 储器 408。 0038 如果作为发送器使用， 则控制器402可以形成消息(例如， 信息包)， 以将其通过调 制解调器 404 和耦接网络 406 发送到接收器。调制解调器 404 根据合适的电平或协议形成 信号， 并且耦接网络 406 提供合适的缓冲和 / 或滤波能力， 其保护调制解调器 404 和控制器 402。

31、 不受出现在主干上的电气危险 ( 例如， 过电压状况 ) 侵害， 并同时有效地将调制信号注 入到主干。 0039 如果作为接收器使用， 则耦接网络 406 仅对来自主干的调制信号滤波， 并且调制 解调器404将信号解调为数字数据并将其发送到控制器402。 作为接收器， 设备400可以在 存储器 408 中存储如以上针对图 3 描述的表格。控制器 402 接着可以执行分析， 以确定在 特定网络中故障的可能的一个位置或多个位置。此外， 可以将控制器 402 耦接到端口， 该端 口与外部设备通信以向用户指示故障的存在和可能的位置。此外， 可以将控制器 402、 调制 解调器 404、 和 / 或耦接。

32、网络 406 耦接到外部电源。 0040 现在参照图 5， 图 5 描述了传送仲裁协议的一个示例。在步骤 502， 从发送器发送 消息或信息包。例如， 消息可以是图 2 所示的格式的。在步骤 504， 在发送消息后， 在消息后 插入随机暂停持续时间。 接着， 再次发送相同的消息， 并且继续该处理， 并且举一个示例， 接 收器将接收的消息与期望的消息进行比较， 并且如果存在不匹配， 则确定存在故障。 当存在 不匹配时， 潜在的故障可能存在于与发送消息的发送器相关的网络的部分中。 0041 现在参照图6， 图6描述了传送仲裁协议的另一个示例。 在步骤602， 发送器等待接 收来自接收器的消息。在步。

33、骤 604， 在接收消息后， 发送器将该同一消息回应回接收器。接 着， 它等待来自接收器的另一个命令。同时， 如果接收器从未接收到回应回的消息 ( 例如， 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246056 A6/8 页 8 在等待了预定的时段后)或者返回到接收器的消息处于错误状态(如将通过比较接收消息 和期望消息来指示的 )， 则指示存在故障 ( 包括开路 )。 0042 现在参照图 7， 图 7 描述了用于确定故障的方法的另一个示例。如图 7 所示， 通过 耦接网络和调制解调器 761， 将信息包 701( 具有预设值 ) 从发送器 702、 704 和 705 发送到 接。

34、收器的控制器 703， 并且通过控制器 703 的串行通信端口 736 进行读取。 0043 信息包 701 包括， 例如前导字节 732、 发送器识别字节 733、 信息包编号字节 734 和 随后的 n 个数据字节 735(D1 到 Dn)。N 可以是任一整数值。在一个示例中， n 24， 因此， 使用 24 个字节的数据。数据传送速率或比特率可以为适合调制解调器的任何速度或任何 调制方案。在某些示例中， 使用一个 2400bps 电源线调制解调器以提供大约 130kHz 的频移 键控(FSK ： Frequency Shift Keying)调制。 然而， 可以与其它比特率和其它调制方案。

35、一起 使用另外的某些数据比特。在某些示例中， 具有更慢比特率的调制方案的更长的信息包可 以比具有更快比特率的另一调制方案的更短的信息包具有更多的间歇性故障检测的机会。 0044 接收器的控制器 703， 在检测了后随识别字节 733 的前导字节 732 后， 接着每次一 个地读取剩余的字节 ( 步骤 760) 并将信息包存储到内部存储空间 741。在存储器 741 的另 一部分， 将信息包 701 存储为信息包 742 并用于与期望的 ( 先前存储的 ) 信息包 743 进行 比较。期望的信息包 743 包括信息包 742 的信息的期望值。存储在存储器中的信息包信息 可以与各个发送器进行比较。。

36、 0045 控制器 703 在步骤 762 读取存储的信息包 742 和 743， 并在信息包 742 和 743 之间 逐个比特地比较所有 n 个数据字节与 n 个数据字节的预设值。第一分析是判断哪个发送器 发送信息包， 将针对信息包失配的随后的分析进行存储并与发送器相关联。如果两个信息 包相同， 则针对该发送器记录无错的结果。然后， 例如， 通过图 3 的确定表格， 进行故障检测 和位置判断并进行显示753或上传到上一级的计算机755。 接着， 在步骤762读取从发送器 发送的下一信息包。 0046 在步骤764， 可以存储错误细节(包括发送信息包的发送器的标识)。 在步骤766， 确定是。

37、否接收了足够数量的信息包， 以确定是否应该向用户给出警报。如果在步骤 766 的 回答是否定的， 则控制返回到步骤 760。如果回答是肯定的， 则继续执行到步骤 768， 在步骤 768， 与阈值 770 进行比较。如果错误的信息包的数量超过阈值， 则形成结果 772， 并作为图 3 表格中的特定发送器的故障 ( 例如，“1” ) 或无故障 ( 例如，“0” ) 的结果。使用 ( 存储在 存储器中 ) 表格做出故障确定的最后判断， 并将其传送到端口 750( 用于在发音器 751 上显 示 )、 通信端口 752( 用于在显示装置 753 上展示 ) 和 / 或端口 754( 用于在个人计算机。

38、 755 上显示 ) 中的一个或更多个。根据显示的类型， 可以形成图形图像以将其显示在某些或全 部所提及的外部设备上。 0047 如在本文描述的， 可在所传送的信息包之间插入暂停。在一个示例中， 在使用 8 比 特和20MHz速度的微控制器的系统中， 在两个连续的信息包之间的暂停大约为100毫秒。 选 择暂停时间以便于有足够的时间进行处理。例如， 可以选择暂停持续时间以允许完成故障 确定处理并允许将错误信息发送到外部设备 ( 例如， 发音器 751、 显示器 753、 和 / 或个人计 算机 755)。暂停持续时间也可以包括允许进行针对给定数量的信息包 ( 例如， 1000 个信息 包 ) 的。

39、处理的时间。 0048 指示故障 ( 例如，“1” ) 或无故障 ( 例如，“0” ) 的错误率的阈值可以是任一预定值， 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246056 A7/8 页 9 或者另选地， 在新的电气线路的状态下运行系统后进行确定。 此外， 可以使用该错误率通过 与实际 / 正常工作状态和实际间歇性故障状态期间的错误率比较来自动地确定阈值。在配 置上述方法之前， 可以在有计划的间歇性故障条件下 ( 其设定故障或无故障边界阈值 ) 执 行测试运行， 因而在增加了检测概率的同时减少了错误报警和干扰读数。 0049 可以确定各种错误率。例如， 可以计算的第一种错误类型。

40、是网络信息包错误率 (NPER ： Net Packet Error Rate)， 其是包含错误的信息包在所接收的信息包的总数中所占 的百分比。在 NPER 的情况中， 忽略在识别字节中由于错误而丢失的信息包。 0050 另选地， 可以计算总信息包错误率 (TPER ： Total Packet Error Rate)。这个比率 是接收的具有错误的信息包的数量在发送的信息包的总数中所占的百分比。 0051 在另一示例中， 可以计算网络字节错误率(NBER ： Net Byte Error Rate)。 NBER是 接收的仅具有由在字节中的 1 或 2 个比特错误导致的 1 个数据字节错误的信息。

41、包的数量在 接收的没有错误的信息包中所占的百分比。不同于 NPER 或 TPER， NBER 集中于非常短的中 断。 源于间歇性故障的在时间上非常短的中断可以导致在字节数据中的一比特或两比特的 错误， 而不会贯穿整个数据字节。 0052 另一个另选的可以确定的错误率是总字节错误率 (TBER ： Total Byte Error Rate)， 其是接收的具有由字节中的 1 或 2 个比特错误导致的 1 个数据字节错误的信息包的 数量在发送的总的信息包的数量中所占的百分比。 TBER忽略足够长以在多个数据字节中导 致错误的任何中断。该比率不包括或考虑可能由正常的切换操作引起的长中断， 这样可以 。

42、降低错误警报的数量。 0053 现在参照图 8， 接收器 801 通过电气线路 810 和 811 接收由发送器 802 发送的信 息包。如果电气线路承载直流电流， 则线路 810 或 811 中的一条线路可以是接地线。在图 8 的示例中， 接收器 801 和发送器 802 均具有相同的功能结构并包括电源线调制解调器 802 或 804 以及控制器 803 或 805。接收器 801 包括额外的接口输出端或端口 812、 813 和 814。 将输出端 813 连接到指示器 / 发音器 807， 以当检测到间歇性故障时发送警报。这可以是 闪烁的光 ( 例如， 发光二极管 (LED) 的形式和 。

43、/ 或可听见的指示。端口 813 用于在显示器 806(例如， 液晶显示器(LCD)上使用文本或图形显示警报情况。 输出端814进一步用于通 过串行通信端口 808 将警报情况发送给计算机系统 820， 以在计算机屏幕上显示或对警报 情况数据进行进一步分析。 可以根据本文讨论的任一显示方法显示本文讨论的错误和错误 率。 0054 发送器 802 包括电源线调制解调器 804 和控制器 805。控制器 805 是包括计算代 码、 控制数字逻辑并发送数字数据 ( 例如， 信息包 ) 的字节的微控制器或微处理器。计算代 码管理发送的信息包的数量和多久发送一次信息包。 0055 现在参照图 9， 图 。

44、9 描述了发送器 900 的一个示例。在发送器 900 中的电源线调 制解调器921接收从控制器903串行发送的数字数据流， 将数字数据转换为模拟数据， 并以 FSK(频移键控)方案调制模拟数据(其中， 将数字逻辑1编码为特定频率的模拟信号， 并且 将数字逻辑0编码为另一频率的模拟信号)。 通过放大器922放大调制信号， 并通过耦接器 923 将其发送到电气线路 910 和 911， 其中， 耦接器发送调制信号并阻止频带外的所有其他 信号。 0056 调制解调器 921 可以是任一商用的调制解调器芯片。调制解调器 921 可以包括滤 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246。

45、056 A8/8 页 10 波器， 其频带仅通过在所采用的特定 FSK 方案中所使用的频带。调制解调器 921 具有四条 与控制器 903 通信的控制和数据通信线。这些控制和数据通信线包括用于控制数字数据接 收的 RX 控制 930、 用于控制数字数据传送的 TX 控制 931、 用于向控制器 903 指示调制解调 器 922 是否以及何时从电气线路接收到调制信号的载波检测 (CD) 控制 932、 以及用于指示 是否已经接收到数据信号并将要发送的 RX/TX 控制 933。 0057 从调制解调器 921 自动发送调制信号并由放大器电路 922 进行自动放大。接着 通过耦接器 923 将放大。

46、的调制信号呈递给电气线路， 该耦接器通过该频带的信号并阻止 所有其他信号。在一个示例中， 耦接器 923 是具有滤波电容器 925 和 926 的变压器线圈 (transformer coil)924。在一种方法中， 接收器的结构与发送器 900 的结构相同 ( 或与具 有与外部设备通信的端口的接收器几乎相同 )。 0058 可以使用各种传送协议。 例如， 可以从接收器发送任何数据的字节， 以指示发送器 发送数据。 0059 可以将具有各种数据的字节的信息包发送到接收器。 例如， 可以包括前导字节。 发 送下一个字节以识别发送器和接收器。举个例子， 如果识别字节是诸如数据字节 10110011。

47、 的预设的数据值， 则接收器检查接收的识别字节是否为 10110011。如果所接收的识别字节 与预设的数据相同， 那么接收器马上准备接收随后的数据流。可以将一个或更多个字节用 作识别目的。 0060 如上所述， 在一个示例中， 包括前导、 识别和实际数据的数据字节组形成信息包。 在一种方法中， 从发送器发送一个信息包， 并且由接收器进行相同的该个信息包的接收。 在 一种方法中， 发送器重复地发送相同的一个信息包， 在两个信息包之间具有暂停， 直到例如 发送了设定数量的信息包 ( 例如， 956 个信息包 )。接着， 继续传送信息包。在间歇性故障 状态下， 前导字节可以是因噪声而丢失， 或者识别。

48、字节可能被污染， 于是由于该信息包被解 释为不打算发送到该接收器， 所以该接收器忽略带有被污染的识别字节的信息包。在这种 情况下， 丢失一个信息包并且存在信息包错误。 0061 因此， 提供了在现有的电气网络中检测故障的存在和位置的方法。这些方法利用 一个或更多个发送器将信号(例如， 信息包)发送到一个或更多个接收器， 并基于在接收器 处接收的信号来确定电气故障的存在和位置。本文描述的方法易于使用并且成本低， 不依 赖于高电压信号的传送， 可以实施在电气系统内的任何地方， 并且不易受到在以前方法中 已经获得的错误结果的影响。 0062 虽然通过其具体的实施方式和应用在此公开了本发明， 但是在不。

49、脱离本发明范围 的情况下， 本领域技术人员可以对其进行各种修改和改变。 说 明 书 CN 102246050 A CN 102246056 A1/7 页 11 说 明 书 附 图 CN 102246050 A CN 102246056 A2/7 页 12 图 3 说 明 书 附 图 CN 102246050 A CN 102246056 A3/7 页 13 图 4 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102246050 A CN 102246056 A4/7 页 14 图 7a 说 明 书 附 图 CN 102246050 A CN 102246056 A5/7 页 15 图 7b 说 明 书 附 图 CN 102246050 A CN 102246056 A6/7 页 16 图 8 说 明 书 附 图 CN 102246050 A CN 102246056 A7/7 页 17 图 9 说 明 书 附 图 CN 102246050 A 。