CN101924537B - 基于电网周波的合并单元同步方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于电网周波的合并单元同步方法及系统，该系统包括：电压信号输入端；锁相环，连接于所述电压信号输入端；频率越限判断模块，连接于所述锁相环；倍频信号发生器和内部时钟分别连接于所述频率越限判断模块，若频率越限判断模块判断锁相环输出的电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器产生同步采样脉冲，否则输出电压信号至内部时钟，利用内部时钟的守时功能输出同步采样脉冲。本发明在不同合并单元之间利用电网电压信号实现同步采样，这样可以不依赖于GPS装置(或某一独立装置)提供的同步信号，提高合并单元工作的可靠性。

Description

基于电网周波的合并单元同步方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统同步采样领域，且特别涉及一种基于电网周波的合并单元同步方法及系统。
背景技术
电流电压信号的数字化传输在数字化变电站的应用中是一个重要的部分，而合并单元是将模拟量信号转化成符合一定标准规约的数字信号的中间转换单元，其完成对模拟信号的采样，并封装成数据包通过网络传输给相关二次设备。对于基于差动原理的保护而言，要求来自不同合并单元的信号采样必须同步，否则会产生误差，而在一般使用的方法是将GPS信号接入各个合并单元，合并单元通过GPS信号实现同步，但是其缺点也是显而易见的，就是多个合并单元需要接收来自同一个GPS卫星同步时钟装置的信号，一旦这个装置发生故障，会造成一批合并单元不能正常工作，从而影响电力系统的正常运行。
由于整个电网的电压是以同一个频率运行，因此可以采用电网电压频率信号作为合并单元的一个基准同步信号源，通过对电压信号一定的技术处理，实现对不同合并单元的同步采样。
发明内容
本发明提出一种基于电网周波的合并单元同步方法及系统，基于整个电网频率统一的概念，使用电网电压的频率信号经过一定技术处理后，作为合并单元同步采样的信号源，可以保证不同的合并单元能够同步采样，采样的信号满足各种二次设备的需要。
为了达到上述目的，本发明提出一种基于电网周波的合并单元同步方法，包括下列步骤：
获取电压信号；
将所述电压信号输入锁相环处理；
对锁相环输出的信号进行频率越限判断；
若电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器产生同步采样脉冲；
若电压信号频率偏离正常范围时切换电压信号至合并单元内部时钟，利用内部时钟的守时功能输出同步采样脉冲。
进一步的，该方法包括对获取的电压信号进行PT断线判断，若PT断线则切换至另一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号，否则将所述电压信号输入锁相环处理。
为了达到上述目的，本发明提出一种基于电网周波的合并单元同步系统，包括：
电压信号输入端；
锁相环，连接于所述电压信号输入端；
频率越限判断模块，连接于所述锁相环；
倍频信号发生器和内部时钟分别连接于所述频率越限判断模块，若频率越限判断模块判断锁相环输出的电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器产生同步采样脉冲，否则输出电压信号至内部时钟，利用内部时钟的守时功能输出同步采样脉冲。
进一步的，该系统包括PT断线判断模块，连接于所述电压信号输入端，对获取的电压信号进行PT断线判断，若PT断线则切换至另一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号，否则将所述电压信号输入锁相环处理。
本发明提出的基于电网周波的合并单元同步方法及系统，基于整个电网频率统一的概念，使用电网电压的频率信号经过一定技术处理后，作为合并单元同步采样的信号源，可以保证不同的合并单元能够同步采样，采样的信号满足各种二次设备的需要。本发明在不同合并单元之间利用电网电压信号实现同步采样，这样可以不依赖于GPS装置(或某一独立装置)提供的同步信号，提高合并单元工作的可靠性。
附图说明
图1所示为本发明较佳实施例的合并单元同步系统结构示意图。
具体实施方式
为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
本发明提出一种基于电网周波的合并单元同步方法及系统，基于整个电网频率统一的概念，使用电网电压的频率信号经过一定技术处理后，作为合并单元同步采样的信号源，可以保证不同的合并单元能够同步采样，采样的信号满足各种二次设备的需要。
本发明提出的基于电网周波的合并单元同步方法，包括下列步骤：
获取电压信号；
将所述电压信号输入锁相环处理；
对锁相环输出的信号进行频率越限判断；
若电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器产生同步采样脉冲；
若电压信号频率偏离正常范围时切换电压信号至合并单元内部时钟，利用内部时钟的守时功能输出同步采样脉冲。
根据本发明较佳实施例，该方法对获取的电压信号进行PT断线判断，若PT断线则切换至另一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号，否则将所述电压信号输入锁相环处理。
请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的合并单元同步系统结构示意图。本发明提出的基于电网周波的合并单元同步系统，其特征在于，包括：电压信号输入端100；锁相环200，连接于所述电压信号输入端100；频率越限判断模块300，连接于所述锁相环200；倍频信号发生器400和内部时钟500分别连接于所述频率越限判断模块300，若频率越限判断模块300判断锁相环200输出的电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器400产生同步采样脉冲，否则输出电压信号至内部时钟500，利用内部时钟500的守时功能输出同步采样脉冲。
根据本发明较佳实施例，该系统包括PT断线判断模块600，连接于所述电压信号输入端100，对获取的电压信号进行PT断线判断，若PT断线则切换至另一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号，否则将所述电压信号输入锁相环200处理。
锁相环200的用途是在收、发通信双方建立载波同步或位同步。因为它的工作过程是一个自动频率(相位)调整的闭合环路，所以叫环。锁相环200分模拟锁相环和数字锁相环两种。
模拟锁相环主要由相位参考提取电路、压控振荡器、相位比较器、控制电路等组成。压控振荡器输出的是与需要频率很接近的等幅信号，把它和由相位参考提取电路从信号中提取的参考信号同时送入相位比较器，用比较形成的误差通过控制电路使压控振荡器的频率向减小误差绝对值的方向连续变化，实现锁相，从而达到同步。
数字锁相环主要由相位参考提取电路、晶体振荡器、分频器、相位比较器、脉冲补抹门等组成。分频器输出的信号频率与所需频率十分接近，把它和从信号中提取的相位参考信号同时送入相位比较器，比较结果示出本地频率高了时就通过补抹门抹掉一个输入分频器的脉冲，相当于本地振荡频率降低；相反，若示出本地频率低了时就在分频器输入端的两个输入脉冲间插入一个脉冲，相当于本地振荡频率上升，从而达到同步。
在实际操作过程中，电压信号首先从电压信号输入端100进入一个锁相环200，保持对电网频率的变化跟踪，锁相环200输出的信号经过一个倍频信号发生器400，产生一个与电网频率呈现一定倍数关系的脉冲序列，使用这个脉冲序列触发采样。
为了保证在异常情况下的稳定工作，对于电压输入信号，需要增加常规的PT断线判断，因此采用了PT断线判断模块600，在PT断线情况下，切换到另外一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号。另外，时钟装置具有内部守时功能，当接收到外部时间基准信号时，被外部时间基准信号同步；当接收不到外部时间基准信号时，切换到内部守时，使主时钟或信号扩展箱输出的时间同步信号仍能保持一定的准确度。当外部时间基准信号接收恢复时，自动切换到正常状态工作，切换时间小于0.5S，切换时时钟输出的时间同步信号不会出错。在锁相环200之后需要对电网频率进行完好性判别，在电网发生故障，电压频率剧烈变化偏离正常频率范围时，短时切换到合并单元内部时钟500，利用守时功能，继续实现合并单元的准同步采样。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (4)

1.一种基于电网周波的合并单元同步方法，其特征在于，包括下列步骤：
获取电压信号；
将所述电压信号输入锁相环处理；
对锁相环输出的信号进行频率越限判断；
若电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器产生同步采样脉冲；
若电压信号频率偏离正常范围时切换电压信号至合并单元内部时钟，利用合并单元内部时钟的守时功能输出同步采样脉冲；其中，
采用电网电压频率信号作为合并单元的基准同步信号源。
2.根据权利要求1所述的基于电网周波的合并单元同步方法，其特征在于，该方法包括对获取的电压信号进行PT断线判断，若PT断线则切换至另一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号，否则将所述电压信号输入锁相环处理。
3.一种基于电网周波的合并单元同步系统，其特征在于，包括：
电压信号输入端；
锁相环，连接于所述电压信号输入端；
频率越限判断模块，连接于所述锁相环；
倍频信号发生器和合并单元内部时钟分别连接于所述频率越限判断模块，若频率越限判断模块判断锁相环输出的电压信号频率在正常范围之内时输出电压信号至倍频信号发生器产生同步采样脉冲，否则输出电压信号至合并单元内部时钟，利用合并单元内部时钟的守时功能输出同步采样脉冲；其中，
采用电网电压频率信号作为合并单元的基准同步信号源。
4.根据权利要求3所述的基于电网周波的合并单元同步系统，其特征在于，该系统包括PT断线判断模块，连接于所述电压信号输入端，对获取的电压信号进行PT断线判断，若PT断线则切换至另一路完好的电压信号，同时发出故障告警信号，否则将所述电压信号输入锁相环处理。
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